高压伺服动真三轴试验机制造技术

本实用新型专利技术公开了高压伺服动真三轴试验机，主机由互相独立的三套加卸载系统组成，其中包括两套垂直加卸载系统和一套水平加卸载系统，均为高刚度加卸载框架。该试验机是可以进行简单单轴拉伸、压缩、剪切试验和常规三轴试验以及真三轴试验等多种试验的综合型刚性试验机，而且试验机能提供足够大的压力以满足绝大多数岩石等材料的实验要求，能够实现在三维空间中相互垂直的三个方向上独立向岩样试件加静荷载以及扰动荷载，还能单面快速卸荷。而且全部操作由计算机键盘及鼠标来完成，同时设有必要的手动控制装置，操作具有方便灵活的特点。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
高压伺服动真三轴试验机
本技术涉及岩体力学和岩石工程研究领域，特别涉及一种模拟岩体受扰动开挖状态下的真三轴岩爆实验设备，具体是高压伺服动真三轴试验机。
技术介绍
关于岩爆的力学实验，国内外都进行了大量的研究工作，从单轴压缩试验、双轴加载试验、常规三轴试验到真三轴试验都曾有过尝试，由于单轴压缩试验和双轴加载试验与实际岩爆发生所处的三维状态不符合，而且常规三轴试验是理想的轴对称状态，不能真实的反映工程实际中岩石的强度参数，所以只有通过真三轴来模拟岩爆试验，但是目前的真三轴试验的特点是刚度不足或者无法扰动或者不能快速卸荷，试验机不能同时具备以上三种功能，刚度不足，会使实验过程中压板存储和释放能量，无法扰动，就不能再现开挖或者其他振动对岩体产生的影响，不能快速卸荷，很难分析迅速开挖岩体过后与发生岩爆之间有何联系，总之，如果不同时不具备以上三个条件，无法准确地模拟岩爆实验。目前出现的真三轴试验机只能做简单的拉伸试验和常规三轴试验等单个实验，但不能同时做拉伸、压缩、剪切、常规三轴和真三轴试验，为了做各种不同的试验，需要不同的试验机，成本花费较大。目前真三轴岩爆实验需要在岩样试件添加应变片，然后通过人为分析计算，求出岩样的极限强度、弹性模量、泊松比等岩石力学参数，实验过程繁琐复杂。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有实验存在的不足，提供高压伺服动真三轴试验机。本技术解决上述技术问题的技术方案如下。高压伺服动真三轴试验机，主要由X轴方向加卸载机构、Y轴方向加卸载机构和Z轴方向加卸载机构构成，包括机架、夹具、安装在所述机架上的X轴左右方向加卸载机构、Y轴前后方向加卸载机构、Z轴上下方向加卸载机构以及分别用于控制所述X轴方向加卸载机构、Y轴方向加卸载机构、Z轴方向加卸载机构的三套互相独立的控制系统，水平加载框架包括X轴方向上的框架，为浮动框架；垂直加载框架包括Z轴和Y轴的方向上的框架；水平加载框架和垂直加载框架均为高刚度整体框架，垂直加载框架刚度是lOOOOkN/mm，水平加卸载框架刚度是4000kN/mm。总共有六个储存气罐和六个伺服阀，分别与六个不同方向上的油压缸配合工作，水平移动加载油缸和摆杆油缸分别配有水平移动加载油缸电磁阀和摆杆油缸电磁阀。所述X轴方向加卸载机构位于水平加载框架中，其中包括:所述X轴方向加卸载机构包括:四根X向拉杆，其布置成矩形。第一 X向框架是浮动加载框架，安装在所述机架上，并固定在所述四根X向拉杆的一端，主要包括第一 X向扰动压板、第一 X向球头、第一 X向刚性框、第一 X向扰动传力杆、第一 X向力传感器、第一 X向活塞、第一 X向扰动油缸、第一 X向位移传感器、水平移动加载油缸。第二 X向框架是浮动加载框架，安装在所述机架上，并固定在所述四根X向拉杆的另一端，且与所述第一 X向框架对正，主要包括第二 X向压板、第二 X向球头、第二 X向传力杆、第二 X向力传感器、第二 X向活塞、第二 X向加卸载油缸、第二 X向位移传感器、支撑环。所述Y轴方向加卸载机构位于垂直加卸载框架中，其中包括:第一 Y向框架是垂直加载框架的前侧加载框架，主要包括第一 Y向压板、第一 Y向球头、第一 Y向传力杆、第一 Y向力传感器、第一 Y向活塞、第一 Y向加卸载油缸、第一 Y向位移传感器、摆杆、弹簧、摆杆油缸，摆杆上有环，可与第一 Y向传力杆安装连接。第二 Y向框架是垂直加载框架的后侧加载框架，主要包括第二 Y向压板、第二 Y向球头、第二 Y向力传感器、第二 Y向活塞、第二 Y向加卸载油缸、第二 Y向位移传感器。所述Z轴方向加卸载机构位于垂直加载框架中，其中包括:第一 Z向框架是垂直加载框架的上方加卸载框架，主要包括第一 Z向扰动压板、第一Z向球头、第一 Z向刚性框、第一 Z向扰动传力杆、第一 Z向力传感器、第一 Z向活塞、第一Z向扰动油缸、第一 Z向位移传感器。第二 Z向框架是垂直加载框架的下侧加载框架，主要包括第二 Z向压板、第二 Z向球头、第二 Z向力传感器、第二 Z向活塞、第二 Z向加卸载油缸、基座、第二 Z向位移传感器。所述摆杆上有环，可将第一 Y向压板套上去。所述第一 X向扰动油缸、第二 X向加卸载油缸、第一 Y向加卸载油缸、第二 Y向加卸载油缸、第一 Z向扰动油缸、第二 Z向加卸载油缸、摆杆油缸和水平移动加载油缸均可独立施加荷载。所述X向、Y向、Z向的第一、第二的力传感器与压板之间的球头为球型连接，使得传感器和压板之间能在一点角度范围内自由转动，保证传力可靠和避免力各传感器变形受损。所述的X向、Y向、Z向的第一、第二上的力传感器和位移传感器均有接口，与外部测试和数据处理系统连接。所述的第一 X向扰动压板通过第一 X向扰动传力杆将荷载传给式样，以此方式对试样施加扰动荷载，第二 X向压板通过第二 X向传力杆将荷载传给式样，以此方式对试样施加静荷载，第一 Y向压板通过第一 Y向传力杆将荷载传给式样，以此方式对试样施加静荷载,第一 Z向扰动压板通过第一 Z向扰动传力杆将荷载传给式样，以此方式对试样施加扰动荷载。所述的安装在摆杆上的第一 Y向传力杆，通过控制卸载摆杆油缸和第一 Y向加卸载油缸，并在摆杆自重作用和弹簧作用下，使摆杆带动第一 Y向传力杆被迅速拉回以达到快速卸载。本技术优点:1.本技术是一种简单的单轴拉伸、压缩、剪切试验和常规三轴试验等不同三向应力作用下的多种形式实验，也能进行复杂的真三轴试验，特别是真三轴下的岩爆试验，加载系统三向独立，能够模拟单向突然卸载以及扰动荷载的岩爆试验。此装置具有施加荷载量程较大且稳定、操作方便和实验成本相对低廉等特点。2.本技术能实现单向突然卸载及多种应力路径等多种加、卸载控制试验。【附图说明】图1是本技术高压伺服动真三轴试验机的主视结构示意图。图2是图1的A— A剖视结构示意图。图3是图1的B— B剖视结构示意图。以上三幅图中，拉杆1、第一X向扰动传力杆2、第一X向球头3、第一X向力传感器4、第一 X向活塞5、第一 X向扰动油缸6、第一 X向位移传感器7、水平移动加载油缸8、送试样小车9、岩石试件10、第二 Z向活塞11、支撑环12、第二 X向传力杆13、第二 X向球头14、第二 X向力传感器15、第二 X向活塞16、滑轮17、第二 X向位移传感器18、第二 X向加卸载油缸19、第二 X向储存气罐20、第二 X向伺服阀21、摆杆油缸22、摆杆油缸电磁阀23、摆杆24、第一 Z向扰动油缸25、夹具26、第一 Y向球头27、第一 Y向传力杆28、第一 Y向力传感器29、第一 Y向活塞30、第一 Y向位移传感器31、第一 Y向加卸载油缸32、第一 Z向扰动传力杆33、第一 Z向活塞34、机架35、第一 Z向力传感器36、第一 Z向球头37、垂直加载框架38、第二 Y向球头39、第二 Y向位移传感器40、第二 Y向加卸载油缸41、第二 Y向活塞42、第二Y向力传感器43、导轨44、第二 Z向球头45、第二 Z向加卸载油缸46、第二 Z向力传感器47、第一 X向扰动压板48、第二 X向压板49、第一 Y向压板50、第二 Y向压板51、第一 Z向扰动压板52、第二 Z向压板53、第一 Z向位移传感器54、第二 Z向位移传感器55、基本文档来自技高网...

【技术保护点】
高压伺服动真三轴试验机，其特征在于，主要由X轴方向加卸载机构、Y轴方向加卸载机构和Z轴方向加卸载机构构成，包括机架(35)、夹具(26)、安装在所述机架(35)上的X轴左右方向加卸载机构、Y轴前后方向加卸载机构、Z轴上下方向加卸载机构以及分别用于控制所述X轴方向加卸载机构、Y轴方向加卸载机构、Z轴方向加卸载机构的三套互相独立的控制系统，水平加载框架(57)包括X轴方向上的框架，为浮动框架；垂直加载框架(38)包括Z轴和Y轴的方向上的框架；水平加载框架(57)和垂直加载框架(38)均为高刚度整体框架，垂直加载框架(38)刚度是10000kN/mm，水平加卸载框架(57)刚度是4000kN/mm，总共有六个储存气罐和六个伺服阀，分别与六个不同方向上的油压缸配合工作，水平移动加载油缸(8)和摆杆油缸(22)分别配有水平移动加载油缸电磁阀(58)和摆杆油缸电磁阀(23)； 所述X轴方向加卸载机构位于水平加载框架(57)中，其中包括： 所述X轴方向加卸载机构包括： 四根X向拉杆(1)，其布置成矩形； 第一X向框架是浮动加载框架，安装在所述机架(35)上，并固定在所述四根X向拉杆(1)的一端，主要包括第一X向扰动压板(48)、第一X向球头(3)、第一X向刚性框(70)、第一X向扰动传力杆(2)、第一X向力传感器(4)、第一X向活塞(5)、第一X向扰动油缸(6)、第一X向位移传感器(7)、水平移动加载油缸(8)； 第二X向框架是浮动加载框架，安装在所述机架(35)上，并固定在所述四根X向拉杆(1)的另一端，且与所述第一X向框架对正，主要包括第二X 向压板(49)、第二X向球头(14)、第二X向传力杆(13)、第二X向力传感器(15)、第二X向活塞(16)、第二X向加卸载油缸(19)、第二X向位移传感器(18)、支撑环(12)； 所述Y轴方向加卸载机构位于垂直加卸载框架(38)中，其中包括： 第一Y向框架是垂直加载框架(38)的前侧加载框架，主要包括第一Y向压板(50)、第一Y向球头(27)、第一Y向传力杆(28)、第一Y向力传感器(29)、第一Y向活塞(30)、第一Y向加卸载油缸(32)、第一Y向位移传感器(31)、摆杆(24)、弹簧(69)、摆杆油缸(22)，摆杆(24)上有环，可与第一Y向传力杆(28)安装连接； 第二Y向框架是垂直加载框架(38)的后侧加载框架，主要包括第二Y向压板(51)、第二Y向球头(39)、第二Y向力传感器(43)、第二Y向活塞(42)、第二Y向加卸载油缸(41)、第二Y向位移传感器(40)； 所述Z轴方向加卸载机构位于垂直加载框架(38)中，其中包括： 第一Z向框架是垂直加载框架(38)的上方加卸载框架，主要包括第一Z向扰动压板(52)、第一Z向球头(37)、第一Z向刚性框(71)、第一Z向扰动传力杆(33)、第一Z向力传感器(36)、第一Z向活塞(34)、第一Z向扰动油缸(25)、第一Z向位移传感器(54)； 第二Z向框架是垂直加载框架(38)的下侧加载框架，主要包括第二Z向压板(53)、第二Z向球头(45)、第二Z向力传感器(47)、第二Z向活塞(11)、第二Z向加卸载油缸(46)、基座(56)、第二Z向位移传感器(55)； 所述摆杆(24)上有环，可将第一Y向压板(50)套上去； 所述第一X向扰动油缸(6)、第二X向加卸载油缸(19)、第一Y向加卸载油缸(32)、第二Y向加卸载油缸(41)、第一Z向扰动油缸(25)、第二Z 向加卸载油缸(46)、摆杆油缸(22)和水平移动加载油缸(8)均可独立施加荷载； 所述X向、Y向、Z向的第一、第二的力传感器与压板之间的球头为球型连接，使得传感器和压板之间能在一点角度范围内自由转动，保证传力可靠和避免力各传感器变形受损； 所述的X向、Y向、Z向的第一、第二上的力传感器和位移传感器均有接口，与外部测试和数据处理系统连接； 所述的第一X向扰动压板(48)通过第一X向扰动传力杆(2)将荷载传给式样，以此方式对试样施加扰动荷载，第二X向压板(49)通过第二X向传力杆(13)将荷载传给式样，以此方式对试样施加静荷载，第一Y向压板(50)通过第一Y向传力杆(28)将荷载传给式样，以此方式对试样施加静荷载，第一Z向扰动压板(52)通过第一Z向扰动传力杆(33)将荷载传给式样，以此方式对试样施加扰动荷载； 所述的安装在摆杆(24)上的第一Y向传力杆(28)，通过控制卸载摆杆油缸(22)和第一Y向加卸载油缸(32)，并在摆杆(24)自重作用和弹簧(69)作用下，使摆杆(24)带动第一Y向传力杆(28)被迅速拉回以达到快速卸载。...

【技术特征摘要】
1.高压伺服动真三轴试验机，其特征在于，主要由X轴方向加卸载机构、Y轴方向加卸载机构和Z轴方向加卸载机构构成，包括机架(35)、夹具(26)、安装在所述机架(35)上的X轴左右方向加卸载机构、Y轴前后方向加卸载机构、Z轴上下方向加卸载机构以及分别用于控制所述X轴方向加卸载机构、Y轴方向加卸载机构、Z轴方向加卸载机构的三套互相独立的控制系统，水平加载框架(57)包括X轴方向上的框架，为浮动框架；垂直加载框架(38)包括Z轴和Y轴的方向上的框架；水平加载框架(57)和垂直加载框架(38)均为高刚度整体框架，垂直加载框架(38)刚度是lOOOOkN/mm，水平加卸载框架(57)刚度是4000kN/mm，总共有六个储存气罐和六个伺服阀，分别与六个不同方向上的油压缸配合工作，水平移动加载油缸⑶和摆杆油缸(22)分别配有水平移动加载油缸电磁阀(58)和摆杆油缸电磁阀(23)； 所述X轴方向加卸载机构位于水平加载框架(57)中，其中包括: 所述X轴方向加卸载机构包括: 四根X向拉杆(I)，其布置成矩形； 第一 X向框架是浮动加载框架，安装在所述机架(35)上，并固定在所述四根X向拉杆(I)的一端，主要包括第一 X向扰动压板(48)、第一 X向球头(3)、第一 X向刚性框(70)、第一 X向扰动传力杆⑵、第一 X向力传感器⑷、第一 X向活塞(5)、第一 X向扰动油缸(6)、第一 X向位移传感器(7)、水平移动加载油缸(8)； 第二 X向框架是浮 动加载框架，安装在所述机架(35)上，并固定在所述四根X向拉杆(I)的另一端，且与所述第一 X向框架对正，主要包括第二 X向压板(49)、第二 X向球头(14)、第二 X向传力杆(13)、第二 X向力传感器(15)、第二 X向活塞(16)、第二 X向加卸载油缸(19)、第二 X向位移传感器(18)、支撑环(12)； 所述Y轴方向加卸载机构位于垂直加卸载框架(38)中，其中包括: 第一 Y向框架是垂直加载框架(38)的前侧加载框架，主要包括第一 Y向压板(50)、第一Y向球头(27)、第一 Y向传力杆(28)、第一 Y向力传感器(29)、第一 Y向活塞(30)、第一Y向加卸载油缸(32)、第一 Y向位移传感器(31)、摆杆(24)、弹簧(69)、摆杆油缸(22),摆杆(24)上有环，可与第一 Y向传力杆(28)安装连接； ...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏国韶，邓志恒，郝庆泽，张喜德，莫纯，江权，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：新型
国别省市：广西;45