一种五联动岩石单轴流变仪制造技术

本发明专利技术公开了一种五联动岩石单轴流变仪，属于地下工程实验仪器技术领域。它是由反力框架、伺服加载系统、动力系统和数据采集系统四部分组成。反力框架由上横梁、光轴、台面和基座组成；伺服加载系统由五套并联的加载体组成，每套加载体由上、下承压板、精密丝杠、升降机、伺服电机和试件装卡球座组成；动力系统使用动力电起动加载，采用ＵＰＳ技术防止断电，提供伺服电机所需动力；数据采集系统由位移、力传感器、无线网络测控通讯装置和计算机组成。本发明专利技术可同时轴向控制参数不同的五个试件的试验；可在无动力电情况下保持轴向控制参数恒定；采用无线网络技术，可在现场外随时遥控、查看、下载和处理现场试验数据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于岩石和混凝土的五联动单轴流变仪，属于地下工程实 验仪器

技术介绍
岩石流变是指岩石矿物组构、随时间增长而不断调整重组，导致其应力、 应变状态亦随时间而持续地增长变化。大量工程实践与研究表明，岩体工程的 破坏与失稳，在许多情况下并不在开挖完成后立即发生，而是岩体的应力与变 形将随时间变化不断调整，其调整的过程往往需要延续一个较长的时期。因此 在描述和处理岩体介质的力学变形特性时，不仅要考虑岩体的瞬时弹塑性特性，而且还要高度重视岩体的流变特性。20世纪五六十年代，从岩体工程流变问题 作为世界性难题被提出开始，E，H，Lee和陈宗基教授率先将流变学应用于岩土工程 领域研究。此后，国内外的广大科研工作者对岩土体的流变特性进行了广泛研 究，探讨用流变力学的观点解析和处理坝基、边坡、隧道与地下工程等有重要 实用价值的领域中的各种与时间有关的现象和问题，使得岩石流变力学的研究 和应用得到了长足的进步和许多重要的成果。随着我国大型岩体工程建设事业的迅速发展，对岩石工程流变学的研究更 加彰显其重要性、必要性和时效性。然而，国内外对软、硬岩流变的本构方程 等理论问题、软岩扩容的膨胀效应问题、挤压性岩体力学性态的各有关参数的 确定问题、深埋长大隧道及软岩隧道的岩体流变特性问题等等领域还有很多不 足，研究成果尚未全面掌握岩体流变特性的一般规律。室内试验对岩土体力学的发展起着十分重要的作用，近年来国内外越来越 多的学者开始研究、并相继开发了一些岩土体流变试验仪。然而，这些试验仪 大都存在以下不足(l)加载的持荷时间不能持续，不能满足长时间流变试验的 需要；(2)加载的持荷稳定性不足；(3)每次试验仅能对单个试件进行加载等。本 专利技术是一种可以同时加载5块试件的流变试验仪，克服现有流变试验中加载不 能持久、稳定的问题，为研究我国长大深埋隧道、软岩隧道及盐封石油储库等 岩土体流变特性提供新的试验技术，具有极其广阔的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。五联动岩石单轴流变仪是由反力框架，伺服加载系统，动力系统和数据采 集系统四部分组成(1) 反力框架是由上横梁7、 6根光轴10、台面12和基座17构成，6根 光轴10上下端分别穿过上横梁7和台面12，由紧固螺母6a、 6b固定连接，台 面12与基座17固定连接，其作用是提供加载所需的反力；(2) 伺服加载系统包括五套并联的加载体，每套加载体由上承压板9、下 承压板ll、精密丝杠13、升降机15、伺服电机16、手动调节阀3a、 3b和试件 装卡球座14构成，上承压板9与上横梁7固定连接，下承压板11与精密丝杠 13上端相连，精密丝杠13下端与升降机15相连，并贯穿台面12与其转动活动 连接，升降机15与伺服电机16相连，手动调节阀3a、 3b与升降机15相连， 试件装卡球座14位于下承压板11上表面，其作用是保持试件的稳定性；(3) 动力系统5与伺服电机16相连，使用动力电起动加载，提供伺服电 机16所需动力，采用大容量不间断电源即UPS技术防止断电，电源开关1控制 动力系统开关；(4) 数据采集系统由位移传感器18、力传感器8、无线网络测控通讯装置4和计算机2构成，上承压板9上面与力传感器8相连，测试精度为2.5N，精 密丝杠13下端与位移传感器18相连，测试精度为lpm，位移传感器18、力传 感器8与计算机2通过数据线连接，其作用是记录试件的实时位移和轴向力， 无线网络测控通讯装置4与计算机2通过数据线连接，可远程査看现场试验数 据；本专利技术的有益效果是① 可同时轴向控制参数不同的五个试件的试验。② 无动力电恒定保持伺服控制和自动检测，不仅实现真正意义的长久时间 的流变试验，而且大大节省能源。③ 轴向加载系统采用丝杠、变频调速电机和大容量不间断电源即UPS技 术，使轴向控制参数值在长时间无动力电情况下保持恒定。④ 采用无线网络技术，可在现场外随时遥控、査看、下载和处理现场试验 数据。附图说明图1为本专利技术五联动岩石单轴流变仪结构示意图。附图标志l-电源开关；2-计算机；3a、 3b-手动调节阀；4-无线网络测控通 讯装置；5-动力系统；6a、 6b-紧固螺母；7-上横梁；8-力传感器；9-上承压板；10-光轴；ll-下承压板；12-台面；13-精密丝杠；14-试件装卡球座；15-升降机;16-伺服电机；17-基座；18-位移传感器。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对专利技术作进一步说明。 如图1所示，本专利技术五联动单轴流变仪是由反力框架，伺服加载系统，动 力系统和数据采集系统四部分组成。(1)反力框架是由上横梁7、光轴IO、台面12和基座17构成，6根光轴10上下端分别穿过上横梁7和台面12，由紧固螺母6a、 6b固定连接，台面12 与基座17固定连接，其作用是提供加载所需的反力。(2) 伺服加载系统包括五套并联的加载体，每套加载体由上承压板9、下 承压板ll、精密丝杠13、升降机15、伺服电机16、手动调节阀3a、 3b和试件 装卡球座14构成，上承压板9与上横梁7固定连接，下承压板11与精密丝杠 13上端相连，精密丝杠13下端与升降机15相连，并贯穿台面12与其转动活动 连接，升降机15与伺服电机16相连，手动调节阀3a、 3b与升降机15相连， 试件装卡球座14位于下承压板11上表面。(3) 动力系统5与伺服电机16相连，使用动力电起动加载，提供伺服电 机16所需动力，采用大容量不间断电源即UPS技术防止断电，电源开关l控制 动力系统开关。(4) 数据采集系统由位移传感器18、力传感器8、无线网络测控通讯装置 4和计算机2构成，上承压板9上面与力传感器8相连，精密丝杠13下端与位 移传感器18相连，位移传感器18、力传感器8、无线网络测控通讯装置4与计 算机2通过数据线连接。本专利技术的试验具体操作方式描述如下1、 试验前准备工作准备实验岩土试件、模型制备工具、各种传感原件等 辅助材料，检査试验仪各部件是否正常；2、 运行加载控制程序试验开始前，运行试验软件，启动试验仪，软件控 制分为五个独立的控制系统，根据需求可以同时做五个试件的试验，也可以用 其中的一个系统做试验，软件对五个系统是一一对应的，运行软件后首先将试 验力清零，位移清零，变形清零；3、 试件安装在试验前要准备标准试件，将试件放在下承载板11的中心 位置，试件安装好后，通过手动调节阀3a、 3b调整下承压板ll位置使试件与上7承压板9接触；4、 精度校验校验时选择要校验的传感器，打开校验界面，将数据清零后 开始校验，当传感器到达校验力时、传感器输出值自动录入校验表，并进入下 一校验点， 一般校验5个点，完毕后关闭；5、 参数输入试件准备好了以后输入试样的规格尺寸等参数基本参数、 控制参数、校验数据，输入完毕关闭此界面，试验过程中的试验数据自动保存;6、 试件加载选择控制方式， 一般为位移控制，确定加荷速率。轴向加载 系统采用精密丝杠、伺服电机和大容量不间断电源即UPS技术，使轴向控制参 数值在长时间无动力电情况下保持恒定；7、 数据处理试验数据以电子表格方式存储调用，可以以轴向力、轴向应 变、轴向位移、和有效时间中的任意两个参数为座标绘制图形，对试验本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种五联动岩石单轴流变仪，它是由：反力框架，伺服加载系统，动力系统和数据采集系统四部分组成，其特征在于：　（１）反力框架由上横梁［７］、６根光轴［１０］、台面［１２］和基座［１７］构成，６根光轴［１０］上下端分别穿过上横梁［７］和台面［１２］，由紧固螺母［６ａ］、［６ｂ］固定连接，台面［１２］与基座［１７］固定连接；　（２）伺服加载系统包括五套并联的加载体，每套加载体由上承压板［９］、下承压板［１１］、精密丝杠［１３］、升降机［１５］、伺服电机［１６］、手动调节阀［３ａ］、［３ｂ］和试件装卡球座［１４］构成，上承压板［９］与上横梁［７］固定连接，下承压板［１１］与精密丝杠［１３］上端相连，精密丝杠［１３］下端与升降机［１５］相连，并贯穿台面［１２］与其转动活动连接，升降机［１５］与伺服电机［１６］相连，手动调节阀［３ａ］、［３ｂ］与升降机［１５］相连，试件装卡球座［１４］位于下承压板［１１］上表面；　（３）动力系统［５］与伺服电机［１６］相连，使用动力电起动加载，提供伺服电机［１６］所需动力，采用大容量不间断电源即ＵＰＳ技术防止断电，电源开关［１］控制动力系统开关；　（４）数据采集系统由位移传感器［１８］、力传感器［８］、无线网络测控通讯装置［４］和计算机［２］构成，上承压板［９］上面与力传感器［８］相连，精密丝杠［１３］下端与位移传感器［１８］相连，位移传感器［１８］、力传感器［８］、无线网络测控通讯装置［４］与计算机［２］通过数据线连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张顶立，刘保国，张成平，房倩，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]