本发明专利技术涉及一种岩石三轴多元同步加载系统，该加载系统由轴向加载系统、围压加载系统及控制计算机组成，利用电机伺服技术以及滚珠丝杆技术，实现了利用一套伺服器，多元同步对四套压力室进行轴向荷载、径向围压的精确加载控制，实现同一时段内多种不同溶液、不同压力、不同流变阶段的三轴试验。本发明专利技术具有控制精度高，成本低廉，试验周期短，对比试验实时性强等优点，具有广阔的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于工程机械中的试验机领域，特别涉及一种岩石三轴多元同步加载系统，适用于同步对四套压力室进行轴向、径向围压的加载与精确控制。
技术介绍
大型科学仪器设备的研制是工程地质学科领域中特别值得关注的前沿基础性课题，也是重大工程灾害研究的迫切需求。最能直接反应岩石在赋存水溶液环境中变形破坏全过程的基础性试验研究，开展的较少，处于探索性阶段，主要体现在对现有试验手段的改进和针对脆性岩石的小尺度试验设备研制上。由于试验条件的限制，严重制约了软岩软化机制等的研究。 现有的岩石三轴加载试验装置，主要包括轴向荷载加载系统、围压加载系统、伺服控制系统等部分，其主要不足在于一套伺服器只能控制一个加载装置对一个压力室进行控制，无法通过由一套伺服器控制加载时实现对多个压力室的控制，因而，不能实现岩石变形破坏全过程同步试验研究。因此，研制专利技术一种经济高效的、能实现对四套压力室多元同步施加轴向、径向围压的加载系统，具有非常广阔的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是，针对现有岩石三轴试验中形破坏全过程同步试验研究的需求，提供一种经济高效的、能实现对四套压力室多元同步施加轴向、径向围压的加载系统。本专利技术涉及的一种岩石多元同步加载系统由轴向加载系统、围压加载系统及控制计算机组成，利用一套伺服器，多元同步对四套压力室进行轴向荷载、围压的加载控制，实现同一时段内多种不同溶液、不同压力、不同流变阶段的三轴试验。I)轴向加载系统轴向加载系统由刚性底座、顶板、顶板支柱、轴压分加压缸、轴压加载轴、总加压缸、滚珠丝杆、伺服电机、伺服控制器、减速器、齿轮组等部分组成。其中，刚性底座支承顶板支柱，顶板与支柱相连接，总加压缸位于顶板内与顶板一体，滚珠丝杆一头与总加压缸内的活塞相连接，一头与伺服电机相连。总加压缸前开有油嘴，通过耐压管与各轴压分加压缸相连。各轴压分加压缸前也开有油嘴，通过耐压管与各自的压力室相连。2)围压加载系统围压加载系统由刚性支座、滚珠丝杆、伺服电机、伺服控制器、增压仓、分加压缸、活塞、精密压力表、耐压管、转换器、减速器、齿轮组、工作液体等部分组成。其中，刚性支座支承滚珠丝杆和增压仓，滚珠丝杆一端与增压仓的活塞相连，增压仓前开有油嘴，通过耐压管与各分加压缸相连，各分加压缸与相对应的岩石三轴压力室相连。其中计算机分别与轴向加载系统伺服控制器、围压加载系统伺服控制器通讯，通过和分别控制轴向压力和围压加载。本专利技术具有以下优点I、控制精度高，利用伺服控制器及滚珠丝杆技术控制轴向荷载与径向围压的加载，精度可达±18000步。2、试验周期短，利用一套伺服控制器实现对四套压力仓的轴向、径向围压的多元同步地精确控制，能显著缩减试验周期。3、成本低廉，利用一套伺服控制器实现对四套压力仓试验工作的控制。4、对比试验实时性强，通过在四套压力仓中添加不同的工作溶液，实现同种岩样在不同赋存坏境中的流变实时对比试验。 5、工作液体相互独立，互不干扰，互不污染。6、实现同一试验环境，即同一时间、同一环境温度、同一大气压强等，排除不必要的干扰。附图说明图I是本专利技术的组成结构示意框图；其中Al-刚性底座A2-压力室A3-顶板支柱A4-轴压加载轴A5-轴压分压缸A6-顶板A7-轴压总加压缸A8-围压耐压管道A9-围压分加压缸AlO-围压总加压缸AU-围压伺服控制器A12-轴压伺服控制器A13-数据线A14-扩展式导轨A15-控制计算机图2是本专利技术中的轴向加载系统组成结构示意图；其中BI-总加压缸B2-滚珠丝杆B3-加压活塞B4-增压仓B5-精密压力表B6-伺服电机B7-减速器B8-齿轮组B9-分加压缸BlO-分加压缸活塞及加压轴Bll-轴压伺服控制器B12-控制计算机图3是本专利技术中的径向围压加载系统结构示意图；其中Cl-刚性支座C2-伺服控制器C3-滚珠丝杠C4-齿轮组C5-减速器C6-伺服电机C7-活塞C8-精密压力表C9-增压仓ClO-耐压管Cl I-分加压缸加压室C12-分加压缸活塞C13-分加压缸围压室C14-控制计算机具体实施方式以下结合附图对本专利技术的技术方案进一步说明—、轴向荷载的施加控制计算机B12控制轴压伺服控制器BI I，轴压伺服控制器BI I发送控制指令给伺服电机B6，伺服电机B6通过减速器B7驱动齿轮组B8，齿轮组B8驱动滚珠丝杆B2，滚珠丝杆B2带动活塞B3，挤压增压仓B4内的工作液体，工作液体受压由油嘴流出，经过耐压管，流向轴压分加压缸加压室B9，推动分加压缸活塞及加载轴BI I，完成轴向荷载的施加。二、径向围压的施加 刚性支座Cl支承滚珠丝杆C3和增压仓C9，滚珠丝杆C3 —端与增压仓的活塞C7相连，增压仓C7前开有油嘴，通过耐压管ClO与各分加压缸加压室Cll相连，各分加压缸与相对应的岩石三轴压力室相连。计算机C14控制围压伺服控制器C2，围压伺服控制器C2发送控制指令给伺服电机C6，伺服电机C6通过减速器C5驱动齿轮组C4，齿轮组C4驱动滚珠丝杆C3，滚珠丝杆C3带动活塞C7，挤压增压仓C9内的工作液体，工作液体受压由油嘴流出，经过耐压管C10，流向分加压缸加压室C11，推动分加压缸活塞C12，挤压分加压缸内的工作液体，工作液体由油嘴流出，经过耐压管向四套岩石三轴试验压力室施加围压。权利要求1.一种岩石三轴多兀同步加载系统，其特征在于由轴向加载系统、围压加载系统、控制计算机组成，仅使用一台伺服控制器，对四套压力仓同步进行轴向荷载、围压的同时加载与控制，实现同一时段内多种不同溶液、不同压力、不同流变阶段的同步三轴试验。2.根据权利要求I所述的岩石三轴多元同步加载系统，其特征在于所述的轴向加载系统，由刚性底座、顶板、顶板支柱、轴压分加压缸、轴压加载轴、总加压缸、滚珠丝杆、伺服电机、伺服控制器、减速器、齿轮组等部分组成，所述的刚性底座支承顶板支柱，顶板与支柱相连接，总加压缸位于顶板内与顶板一体，滚珠丝杆一头与总加压缸内的活塞相连接，一头与伺服电机相连。总加压缸前开有油嘴，通过耐压管与各轴压分加压缸相连。3.根据权利要求I所述的岩石三轴多元同步加载系统，其特征在于所述的围压加载系统，由刚性支座、滚珠丝杆、伺服电机、伺服控制器、增压仓、分加压缸、活塞、精密压力表、耐压管、转换器、减速器、齿轮组、工作液体等部分组成，刚性支座支承滚珠丝杆和增压仓，滚珠丝杆一端与增压仓的活塞相连，增压仓前开有油嘴，通过耐压管与各分加压缸相连，各分加压缸与相对应的岩石三轴压力室相连。全文摘要本专利技术涉及一种岩石三轴多元同步加载系统，该加载系统由轴向加载系统、围压加载系统及控制计算机组成，利用电机伺服技术以及滚珠丝杆技术，实现了利用一套伺服器，多元同步对四套压力室进行轴向荷载、径向围压的精确加载控制，实现同一时段内多种不同溶液、不同压力、不同流变阶段的三轴试验。本专利技术具有控制精度高，成本低廉，试验周期短，对比试验实时性强等优点，具有广阔的应用前景。文档编号G01N3/02GK102854057SQ20121038412公开日2013年1月2日 申请日期2012年10月11日 优先权日2012年10月11日专利技术者周翠英, 刘镇, 陆仪启, 江超, 张磊 申请人:中山大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种岩石三轴多元同步加载系统，其特征在于由轴向加载系统、围压加载系统、控制计算机组成，仅使用一台伺服控制器，对四套压力仓同步进行轴向荷载、围压的同时加载与控制，实现同一时段内多种不同溶液、不同压力、不同流变阶段的同步三轴试验。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周翠英，刘镇，陆仪启，江超，张磊，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：
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