CN102749250A - 单轴蠕变试验机 - Google Patents

Abstract

一种单轴蠕变试验机，包括机架、加载机构和试件安装组件；机架包括第一竖梁、第二竖梁、第一横梁和第二横梁；加载机构包括杠杆臂、加载配重、配重挂钩、传力臂、第一油缸和第二油缸， 第一油缸由两个直径相等、中心线相互平行的缸体和将两缸体连通的管体构成，固定在第一横梁上，构成第一油缸的一个缸体内安装有第一活塞，构成第一油缸的另一个缸体与第二油缸连接并相通，第二油缸的内径大于第一油缸的内径，第二油缸内安装有第二活塞；杠杆臂的一端与安装在第一竖梁顶部的第一销轴铰连，配重挂钩与安装在杠杆臂端部的第三销轴铰连，加载配重放置在配重挂钩上，传力臂的一端与第一活塞连接，其另一端与安装在杠杆臂上的第二销轴铰连。

Description

单轴蠕变试验机

技术领域

本发明属于试验设备，特别涉及用于试件蠕变性能测试的单轴蠕变试验机。

背景技术

蠕变性能是构件的一种重要机械性能，对于岩石，蠕变性能是决定工程围岩长期稳定性的重要因素。评价工程岩体长期稳定性的参数是通过在长期加载下的蠕变试验获得，由于岩石强度高，因而需对岩石施加大吨位的轴向荷载才能使岩石在该荷载下发生蠕变变形，如何确保长期加载过程中施加大吨位轴向荷载，并使其保持稳定和不发生改变，是岩石蠕变试验的关键。

现有单轴蠕变试验机，包括机架、加载机构和试件安装组件。蠕变试验时施加轴向荷载的加载机构有两种结构形式，一种是电路控制式加载机构，一种是手动式人工控制液压加载机构。电路控制式加载机构存在的问题是：在加载过程中若断电或岩石变形，会导致加载中断或荷载发生改变，以及所施加荷载的大幅波动，而无法确保加载的连续性和稳定性；手动式人工控制液压加载机构虽然可以施加大吨位荷载，并可保证加载过程中荷载不会中断，但岩石的变形是连续的，人工加载过程却是不连续的，这将导致岩石变形过程中引起的荷载改变无法得到实时调整，使岩石试件变形过程中的轴向荷载不能保持恒定，影响测量结果的准确性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种改进的单轴蠕变试验机，以解决对试件长期加载过程中所施加荷载的稳定性和连续性问题，并便于根据试验的需要调整所施加的轴向荷载，实现小吨位到大吨位的不同轴向荷载加载。

本发明所述单轴蠕变试验机，包括机架、加载机构和试件安装组件；机架包括第一竖梁、第二竖梁、第一横梁和第二横梁，第一竖梁高于第二竖梁，第一竖梁与第二竖梁相互平行且相隔一间距安装，第一横梁为下横梁，位于第一竖梁与第二竖梁之间，其底面与第二竖梁的底面平齐，其两端分别与第一竖梁下部和第二竖梁下部固连，第二横梁为上横梁，位于第一竖梁与第二竖梁之间，其顶面与第二竖梁的顶面平齐，其两端分别与第一竖梁上部和第二竖梁上部固连；加载机构包括杠杆臂、加载配重、配重挂钩、传力臂、第一油缸和第二油缸；所述第一油缸为“U”形结构，由两个直径相等、中心线相互平行的缸体和将两缸体连通的管体构成，通过连接板固定在组成机架的第一横梁上，构成第一油缸的一个缸体内安装有第一活塞，构成第一油缸的另一个缸体与第二油缸连接并相通，所述第二油缸的内径大于第一油缸的内径，第二油缸内安装有第二活塞；所述杠杆臂的一端与安装在第一竖梁顶部的第一销轴铰连，其另一端设置有安装配重挂钩的第三销轴，所述配重挂钩与第三销轴铰连，所述加载配重放置在配重挂钩上；所述传力臂的一端与第一活塞连接，其另一端与安装在杠杆臂上的第二销轴铰连；试件安装组件由上承压板和下承压板组成，所述下承压板安装在第二活塞的上，所述上承压板安装在第二横梁上，上承压板和下承压板的中心线均与第二活塞的中心线重合。

为了便于向油缸中加油或回油，本发明所述单轴蠕变试验机还设置有用于向所述油缸注油的手动油泵，所述手动油泵通过管件与第一油缸或第二油缸连接。

为了增强第一油缸和第二油缸工作时的稳定性，本发明所述单轴蠕变试验机的机架中还设置有第三横梁，所述第三横梁为中横梁，其上设置有与第一油缸和第二油缸的外径和安装位置匹配的两个通孔（用于套装第一油缸和第二油缸），第三横梁位于第一横梁和第二横梁之间，其两端分别与第一竖梁和第二竖梁固连。

本发明所述单轴蠕变试验机的加载机构中，其第二油缸和第一油缸的尺寸根据试验时试件加载的需要确定。对于岩石试件，优选第一油缸内径: 第二油缸的内径 = 1: 2~100。

本发明所述单轴蠕变试验机的加载机构中，第一销轴、第二销轴和第三销轴之间的距离决定杠杆臂的动力臂和阻力臂的长度，应根据试验时试件加载的需要和单轴蠕变试验机整体结构的合理性确定。可在下述尺寸中选择：第一销轴中心线与第二销轴中心线之间的距离L1 ：第一销轴中心线与第三销轴中心线之间的距离L2= 1: 3~30。

本发明所述单轴蠕变试验机的使用方法和工作原理：

1、将试件放置在下承压板上，将油液输入油缸，使试件顶面接触上承压板；根据试验需要，在配重挂钩上放置一定的加载配重，使杠杆臂绕第一销轴转动实现对传力臂施压，传力臂将压力传递给第一活塞，通过第一活塞作用于第一油缸内的油液，使油液的压力增大，压力油作用于第二活塞，实现对试件的轴向压缩；当岩石试件发生变形时，第二活塞的顶面上升，第一活塞的顶面下降，但由于加载配重的重量和杠杆臂的力臂未发生改变，因而传力臂传递给第一活塞的压力不会改变，压力油作用于第二活塞的力不会改变，从而使岩石试件变形过程中的轴向荷载始终保持恒定。

2、利用杠杆原理，在配重挂钩上放置不同的加载配重，可通过杠杆臂对传力臂形成不同的压力。

3、利用液压原理，对第一油缸和第二油缸的内径选取合适的尺寸，可对试件施加小吨位到大吨位的不同轴向荷载。

本发明具有以下有益效果：

1、使用本发明所述单轴蠕变试验机对岩石试件的蠕变性能进行测试时，不仅能对试件施加大吨位的轴向荷载，而且能确保长时间加载过程中所施加的轴向荷载的稳定性和连续性。

2、当岩石试件发生变形时，由于加载配重的重量和杠杆臂的力臂未发生改变，因而传力臂传递给第一活塞的压力不会改变，压力油作用于第二活塞的力不会改变，从而使岩石试件变形过程中的轴向荷载始终保持恒定。

3、使用时，通过在配重挂钩上放置不同的加载配重即可调整对试件所施加的轴向荷载，因而便于根据试验的需要调整所施加的轴向荷载。

4、通过第一油缸和第二油缸内径尺寸的控制，即可对试件施加小吨位到大吨位的不同轴向荷载。

5、本发明所述单轴蠕变试验机不仅操作简单、测量便捷，而且测量结果更加准确可靠。

本发明所述单轴蠕变试验机适用于各种试件的蠕变性能测试，特别适用于岩石试件和混凝土试件的蠕变性能测试。

附图说明

图1是本发明所述单轴蠕变试验机的一种结构示意图；

图2是图1的俯视图。

图中，1—杠杆臂、2—第一竖梁、3—第二竖梁、4—第一横梁、5—第二横梁、6—上承压板、7—下承压板、8—试件、9—传力臂、10—第一活塞、11—第一油缸、12—连接板、13—第二油缸、14—第三横梁、15—管件、16—截止阀、17—手动油泵、18—配重挂钩、19—加载配重、20—第二活塞、21—第一销轴、22—第二销轴、23—第三销轴、L1—第一销轴中心线与第二销轴中心线之间的距离、L2—第一销轴中心线与第三销轴中心线之间的距离。

具体实施方式

下面结合附图通过实施例对本发明所述单轴蠕变试验机的结构作进一步说明。

本实施例中，单轴蠕变试验机的结构如图1、图2所示，由机架、加载机构、试件安装组件和手动油泵17组成。

所述机架由第一竖梁2、第二竖梁3、第一横梁4、第二横梁5和第三横梁14组成；第一竖梁2高于第二竖梁3，第一竖梁2与第二竖梁3相互平行且相隔一间距安装；第一横梁4为下横梁，位于第一竖梁2与第二竖梁3之间，其底面与第二竖梁3的底面平齐，其两端分别与第一竖梁2下部和第二竖梁3下部固连；第二横梁5为上横梁，位于第一竖梁2与第二竖梁3之间，其顶面与第二竖梁3的顶面平齐，其两端分别与第一竖梁2上部和第二竖梁3上部固连；第三横梁14为中横梁，其上设置有与第一油缸11和第二油缸13的外径和安装位置匹配的两个通孔，第三横梁14位于第一横梁4和第二横梁5之间，其两端分别与第一竖梁2和第二竖梁3固连。

所述加载机构包括杠杆臂1、加载配重19、配重挂钩18、传力臂9、第一油缸11和第二油缸13；所述第一油缸11为“U”形结构，由两个直径相等、中心线相互平行的缸体和将两缸体连通的管体构成，构成第一油缸11的一个缸体内安装有第一活塞10，构成第一油缸11的另一个缸体与第二油缸13连接并相通，所述第二油缸13的内径大于第一油缸的内径，第二油缸13内安装有第二活塞20；所述杠杆臂1的一端与安装在第一竖梁2顶部的第一销轴21铰连，其另一端设置有安装配重挂钩的第三销轴23；所述配重挂钩18与第三销轴23铰连，所述加载配重19放置在配重挂钩18上；所述传力臂9的一端与第一活塞10连接，其另一端与安装在杠杆臂1上的第二销轴22铰连；第一油缸11通过连接板12固定在组成机架的第一横梁4上，第一油缸中安装有第一活塞10的缸体与第二油缸分别套装在第三横梁14所设置的相应通孔中。

所述试件安装组件由上承压板6和下承压板7组成，下承压板7安装在第二活塞的顶面，所述上承压板6安装在第二横梁5的底面，上承压板6和下承压板7的中心线均与第二活塞的中心线重合。

所述手动油泵选用型号为SYD-63-40的手动油泵（成都液压伺服有限公司生产），通过管件15与第一油缸11连接，所述管件15上安装有截止阀16。

本实施例中的单轴蠕变试验机用于岩石试件的蠕变性能测试，其第一油缸内径: 第二油缸的内径 = 1:60 ；第一销轴21中心线与第二销轴22中心线之间的距离L1 ：第一销轴21中心线与第三销轴23中心线之间的距离L2= 1:10。

上述实施例是本发明的一个优选技术方案，本发明不限于上述实施例，其技术方案为权利要求书限定的范围。

Claims (9)

1.一种单轴蠕变试验机，包括机架、加载机构和试件安装组件，其特征在于：

机架包括第一竖梁（2）、第二竖梁（3）、第一横梁（4）和第二横梁（5），第一竖梁（2）高于第二竖梁（3），第一竖梁（2）与第二竖梁（3）相互平行且相隔一间距安装，第一横梁（4）为下横梁，位于第一竖梁（2）与第二竖梁（3）之间，其底面与第二竖梁（3）的底面平齐，其两端分别与第一竖梁（2）下部和第二竖梁（3）下部固连，第二横梁（5）为上横梁，位于第一竖梁（2）与第二竖梁（3）之间，其顶面与第二竖梁（3）的顶面平齐，其两端分别与第一竖梁（2）上部和第二竖梁（3）上部固连；

加载机构包括杠杆臂（1）、加载配重（19）、配重挂钩（18）、传力臂（9）、第一油缸（11）和第二油缸（13）；所述第一油缸（11）为“U”形结构，由两个直径相等、中心线相互平行的缸体和将两缸体连通的管体构成，通过连接板（12）固定在组成机架的第一横梁（4）上，构成第一油缸（11）的一个缸体内安装有第一活塞（10），构成第一油缸（11）的另一个缸体与第二油缸（13）连接并相通，所述第二油缸（13）的内径大于第一油缸的内径，第二油缸（13）内安装有第二活塞（20）；所述杠杆臂（1）的一端与安装在第一竖梁（2）顶部的第一销轴（21）铰连，其另一端设置有安装配重挂钩的第三销轴（23），所述配重挂钩（18）与第三销轴（23）铰连，所述加载配重（19）放置在配重挂钩（18）上；所述传力臂（9）的一端与第一活塞（10）连接，其另一端与安装在杠杆臂（1）上的第二销轴（22）铰连；

试件安装组件由上承压板（6）和下承压板（7）组成，所述下承压板（7）安装在第二活塞上，所述上承压板（6）安装在第二横梁（5）上，上承压板（6）和下承压板（7）的中心线均与第二活塞的中心线重合。

2.根据权利要求1所述单轴蠕变试验机，其特征在于还包括用于向所述油缸注油的手动油泵（17），所述手动油泵通过管件（15）与第一油缸（11）或第二油缸（13）连接。

3.根据权利要求1或2所述单轴蠕变试验机，其特征在于还包括第三横梁（14），所述第三横梁为中横梁，其上设置有与第一油缸（11）和第二油缸（13）的外径和安装位置匹配的两个通孔，第三横梁（14）位于第一横梁（4）和第二横梁（5）之间，其两端分别与第一竖梁（2）和第二竖梁（3）固连。

4.根据权利要求1或2所述单轴蠕变试验机，其特征在于所述加载机构中，第一油缸内径: 第二油缸的内径 = 1: 2~100。

5.根据权利要求3所述单轴蠕变试验机，其特征在于所述加载机构中，第一油缸内径: 第二油缸的内径 = 1:2~100。

6.根据权利要求1或2所述单轴蠕变试验机，其特征在于所述加载机构中，第一销轴（21）中心线与第二销轴（22）中心线之间的距离L1 ：第一销轴（21）中心线与第三销轴（23）中心线之间的距离L2= 1:3~30。

7.根据权利要求3所述单轴蠕变试验机，其特征在于所述加载机构中，第一销轴（21）中心线与第二销轴（22）中心线之间的距离L1 ：第一销轴（21）中心线与第三销轴（23）中心线之间的距离L2= 1: 3~30。

8.根据权利要求4所述单轴蠕变试验机，其特征在于所述加载机构中，第一销轴（21）中心线与第二销轴（22）中心线之间的距离L1 ：第一销轴（21）中心线与第三销轴（23）中心线之间的距离L2= 1: 3~30。

9.根据权利要求5所述单轴蠕变试验机，其特征在于所述加载机构中，第一销轴（21）中心线与第二销轴（22）中心线之间的距离L1 ：第一销轴（21）中心线与第三销轴（23）中心线之间的距离L2= 1: 3~30。

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