穿心油缸及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种穿心油缸及其使用方法，穿心油缸包括：缸体，缸体内部中空；活塞杆，其设于缸体内部，活塞杆与缸体内壁滑动连接；力传感器，力传感器与活塞杆的一端连接；压板，压板的一侧与力传感器连接；位移传感器，其位于缸体外部，位移传感器与压板连接；其中，活塞杆、力传感器、压板内部均为中空且相互连通。本发明专利技术的穿心油缸，内部为中空，可以实现同时进行压力加载、挖掘两个模拟过程，不仅可以提高试验模拟效率，还能够节约成本；另外，通过位移传感器及力传感器，能够精准控制活塞杆的位移、输出力，有利于提高试验精度，提高试验结果的准确度。的准确度。的准确度。

【技术实现步骤摘要】
穿心油缸及其使用方法


[0001]本专利技术涉及液压设备
，尤其涉及一种穿心油缸及其使用方法。

技术介绍

[0002]油缸是指将液压能转变为机械能的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件。目前，油缸被广泛应用于锻压机械、注塑机、机床、加工中心、机器人、矿山机械、包装机械等领域。
[0003]岩石破裂是地质灾害的根源，例如，地震时大地物性变化，矿井出现水灾害、滑坡等灾害。尤其是隧道、矿井等对岩石进行挖掘、开采过的地方，塌方等现象会更加严重。然而，深部地层无法进入，因此，利用岩石力学试验模拟地下环境进行地层情况的研究分析变得至关重要。目前，岩石力学试验一般采用油缸对岩石模型进行施加恒定的压力，然后观察岩石模型的变化情况。
[0004]但是，现有的油缸结构，对于岩石力学试验模拟来说，至少存在以下不足：（1）现有的油缸仅能够进行施压模拟，功能单一，无法实现挖掘、施压等多种模拟情况。（2）现有的油缸没有防尘措施，油缸在使用时，岩石碎屑会进入油缸内部，导致油缸容易损坏，寿命减短。（3）现有的油缸拆卸不方便，不利于维护、更换零部件。因此，现有的油缸结构对于岩石力学试验来说，使用上存在很多不便之处，需要改进。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是：为了解决现有的油缸在进行岩石力学试验时，使用不方面的技术问题。本专利技术提供一种穿心油缸及其使用方法，能够用于多种模拟场景，不仅可以提高试验模拟效率，还能够节约成本。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种穿心油缸，包括：缸体，所述缸体内部中空；活塞杆，其设于所述缸体内部，所述活塞杆与所述缸体内壁滑动连接；力传感器，所述力传感器与所述活塞杆的一端连接；压板，所述压板的一侧与所述力传感器连接；位移传感器，其位于缸体外部，所述位移传感器与所述压板连接；其中，所述活塞杆、力传感器、压板内部均为中空且相互连通。
[0007]本专利技术的穿心油缸，内部为中空，可以实现同时进行压力加载、挖掘两个模拟过程，不仅可以提高试验模拟效率，还能够节约成本；另外，通过位移传感器及力传感器，能够精准控制活塞杆的位移、输出力，有利于提高试验精度，提高试验结果的准确度。
[0008]进一步的，还包括：套管，所述套管设于所述活塞杆内部，所述套管与所述缸体固定连接；套筒，所述套筒设于所述套管内，所述套筒与所述套管的端部连接。
[0009]进一步的，还包括：保护套，所述保护套设于所述套管内，且所述保护套的一端与
所述活塞杆相连接。
[0010]进一步的，所述缸体靠近所述力传感器的一端设有连接块，所述连接块设有防转杆，所述防转杆的一端与所述压板固定连接，所述防转杆的另一端贯穿所述连接块。
[0011]进一步的，所述力传感器与所述活塞杆之间设有一推板，所述推板与所述活塞杆的一端固定连接，所述力传感器与所述推板之间固定连接。
[0012]进一步的，所述保护套包括：保护套本体和连接部，所述连接部与所述保护套本体的一端固定连接，所述连接部与所述活塞杆的一端固定连接，所述保护套本体位于所述套管内部，所述保护套本体的另一端设有刮尘部。
[0013]进一步的，所述刮尘部与所述套管内壁之间的夹角α为锐角，且所述夹角α朝向所述连接部。
[0014]进一步的，所述套管与所述缸体通过卡环相连接，所述卡环的一部分嵌设在所述套管内，所述卡环的另一部分与所述缸体固定连接，所述卡环为两瓣式。
[0015]进一步的，所述压板包括第一侧面和第二侧面，所述第一侧面和第二侧面相对设置，所述第一侧面与所述力传感器连接，所述第一侧面和第二侧面相互平行，且所述第一侧面和第二侧面的长度、宽度均相同。
[0016]本专利技术还提供一种所述的穿心油缸的使用方法，包括：S1、设置岩石物理模型以及试验策略；所述岩石物理模型包括：软性岩石物理模型和刚性岩石物理模型，所述试验策略包括：力加载试验、挖掘试验、岩爆试验；S2、根据选择的岩石物理模型、试验策略，通过活塞杆带动压板接触岩石物理模型并施加压力；S3、通过力传感器监测所述压板对岩石物理模型施加的压力值F，通过位移传感器监测所述压板移动的位移值X；S4、记录所述岩石物理模型的变化情况。
[0017]进一步的，当选择软性岩石物理模型进行力加载试验时，通过所述活塞杆带动所述压板接触所述软性岩石物理模型，通过给穿心油缸增加油压来增加对软性岩石物理模型施加的压力直至软性岩石物理模型被破坏，通过所述力传感器采集试验过程中的压力值F，通过位移传感器采集试验过程中压板移动的位移值X，根据所述压力值F和位移值X分析软性岩石物理模型再轴向压力下的破坏形式。
[0018]进一步的，当选择刚性岩石物理模型进行力加载试验时，先设置一个固定压力值F
set
，通过所述活塞杆带动所述压板接触所述刚性岩石物理模型，通过增加油压来增加对刚性岩石物理模型施加的压力值，通过所述力传感器检测对刚性岩石物理模型施加的压力值是否达到固定压力值F
set
，若是，则停止增加油压，保持固定压力值F
set
对刚性岩石物理模型进行施压；
施压一段时间后，观察所述刚性岩石物理模型长时间在恒压作用下的状态，并通过位移传感器记录保持恒压的过程中，压板的位移变化情况。
[0019]进一步的，当对软性岩石物理模型或刚性岩石物理模型进行挖掘试验时，在物理模型的每个面上均设置相同数量的穿心油缸，每个面上的穿心油缸的活塞杆带动压板接触物理模型的表面，设置试验所需的压力值F
s
，通过控制油压大小使得压板作用在物理模型表面的压力保持F
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，同时，掘进机器人穿过其中一个穿心油缸对物理模型进行挖掘作业；当挖掘完成后，所有穿心油缸保持对物理模型的施加压力一段时间，观察是否出现坍塌情况；或者，设置一个初始压力值F0，通过控制油压大小使得压板作用在物理模型表面的压力达到F0，同时，掘进机器人穿过其中一个穿心油缸对物理模型进行挖掘作业；在挖掘过程中，通过控制油压改变对物理模型的施加压力，监测在挖掘过程中出现坍塌情况的压力临界值。
[0020]进一步的，当对软性岩石物理模型或刚性岩石物理模型进行岩爆试验时，在物理模型的每个面上均设置相同数量的穿心油缸，每个面上的穿心油缸的活塞杆带动压板接触物理模型的表面，设置试验所需的压力值F
s
，通过控制油压大小使得压板作用在物理模型表面的压力保持F
s
，同时，掘进机器人穿过其中一个穿心油缸对物理模型进行挖掘作业；挖掘完成后，控制穿心油缸的压板以0.2mm/min的移动速度缓慢压物理模型，同时，通过位移传感器监测压板的移动速度，在压缩过程中，物理模型会逐渐产生裂纹直至破裂；利用超声监测技术监测裂纹的变化情况，同时记录在压缩过程中力传感器采集的压力数值。
[0021]本专利技术的有益效果是，本专利技术的穿心油缸，能够同时模拟挖掘、施压两种过程，使得模拟场景更加符合实际情况，从而提高试验结果的准确度。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种穿心油缸，其特征在于，包括：缸体（1），所述缸体（1）内部中空；活塞杆（2），其设于所述缸体（1）内部，所述活塞杆（2）与所述缸体（1）内壁滑动连接；力传感器（3），所述力传感器（3）与所述活塞杆（2）的一端连接；压板（4），所述压板（4）的一侧与所述力传感器（3）连接；位移传感器（5），其位于缸体（1）外部，所述位移传感器（5）与所述压板（4）连接；其中，所述活塞杆（2）、力传感器（3）、压板（4）内部均为中空且相互连通。2.如权利要求1所述的穿心油缸，其特征在于，还包括：套管（6），所述套管（6）设于所述活塞杆（2）内部，所述套管（6）与所述缸体（1）固定连接；套筒（7），所述套筒（7）设于所述套管（6）内，所述套筒（7）与所述套管（6）的端部连接。3.如权利要求2所述的穿心油缸，其特征在于，还包括：保护套（8），所述保护套（8）设于所述套管（6）内，且所述保护套（8）的一端与所述活塞杆（2）相连接。4.如权利要求1所述的穿心油缸，其特征在于，所述缸体（1）靠近所述力传感器（3）的一端设有连接块（9），所述连接块（9）设有防转杆（10），所述防转杆（10）的一端与所述压板（4）固定连接，所述防转杆（10）的另一端贯穿所述连接块（9）。5.如权利要求1所述的穿心油缸，其特征在于，所述力传感器（3）与所述活塞杆（2）之间设有一推板（11），所述推板（11）与所述活塞杆（2）的一端固定连接，所述力传感器（3）与所述推板（11）之间固定连接。6.如权利要求3所述的穿心油缸，其特征在于，所述保护套（8）包括：保护套本体（801）和连接部（802），所述连接部（802）与所述保护套本体（801）的一端固定连接，所述连接部（802）与所述活塞杆（2）的一端固定连接，所述保护套本体（801）位于所述套管（6）内部，所述保护套本体（801）的另一端设有刮尘部（8011）。7.如权利要求6所述的穿心油缸，其特征在于，所述刮尘部（8011）与所述套管（6）内壁之间的夹角α为锐角，且所述夹角α朝向所述连接部（802）。8.如权利要求2所述的穿心油缸，其特征在于，所述套管（6）与所述缸体（1）通过卡环（12）相连接，所述卡环（12）的一部分嵌设在所述套管（6）内，所述卡环（12）的另一部分与所述缸体（1）固定连接，所述卡环（12）为两瓣式。9.如权利要求1所述的穿心油缸，其特征在于，所述压板（4）包括第一侧面（401）和第二侧面（402），所述第一侧面（401）和第二侧面（402）相对设置，所述第一侧面（401）与所述力传感器（3）连接，所述第一侧面（401）和第二侧面（402）相互平行，且所述第一侧面（401）和第二侧面（402）的长度、宽度均相同。10.一种如权利要求1～9任一项所述的穿心油缸的使用方法，其特征在于，包括：S1、设置岩石物理模型以及试验策略；所述岩石物理模型包括：软性岩石物理模型和刚性岩石物理模型，所述试验策略包括：力加载试验、挖掘试验、岩爆试验；S2、根据选择的岩石物理模型、试验策略，通过活塞杆（2）带动压板（4）接触岩石物理模型并施加压力；S3、通过力传感器（3）监测所述压...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱永宁，崔树旗，王伟堂，叶菁，师俊红，冯建军，王磊，
申请(专利权)人：江苏恒立液压股份有限公司，
类型：发明
国别省市：