CN102854058A - 一种岩石三轴多元同步轴向加载系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种岩石三轴多元同步轴向加载系统，由伺服电机、伺服控制器、减速器和离合器、齿轮组、齿轮泵、液压缸与控制计算机组成。本发明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、能实现对多套压力室多元同步施加轴向压力的加载系统，具有非常广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明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轴向加载系统，适用于同步对多套压力室进行轴向加载与控制。
技术背景
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，研制发明一种经济高效的、能实现对多套压力室多元同步施加轴向压力的加载系统，具有非常广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的是，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、能实现对多套压力室多元同步施加轴向压力的加载系统。
为了达到上述目的，本发明提供了一种岩石三轴多元同步轴向加载系统，由伺服电机、伺服控制器、减速器和离合器、齿轮组、齿轮泵、液压缸与控制计算机组成。通过伺服控制器控制伺服电机，伺服电机直接与主齿轮组相连并带动其转动；主齿轮组与分齿轮组之间安装有离合器和减速器，通过离合器控制主、分齿轮组之间的连接，并通过设定减速器的传动比，实现各级齿轮组转速的不同；各齿轮组通过转轴带动齿轮泵转动，齿轮泵的进口与油源相连，出口与液压缸相连，液压缸与对应的岩石三轴压力室相连；在岩石三轴压力室加载轴处安装压力检测元件，将压力数值实时返回控制计算机进行分析比较，以实时控制伺服电机的转速。
本发明具有以下优点：
1、试验周期短，利用一套伺服控制器实现对多套压力室的轴向压力的多元同步控制，能显著缩减试验周期。
2、成本低廉，利用一套伺服控制器实现对多套压力室试验工作的控制。
3、对比试验实时性强，通过在多套压力室中添加不同的工作溶液，实现同种岩样在不同赋存坏境中、不同轴向压力下的流变实时对比试验。
4、工作液体相互独立，互不干扰，互不污染。
5、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1是本发明的组成结构示意框图；
其中：
1-控制计算机2-伺服控制器3-伺服电机
4-主齿轮组5-分齿轮组6-离合器与减速器
7-齿轮泵8-液压缸9-三轴压力室
10-压力检测元件
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案进一步说明：
控制计算机1控制伺服控制器2，伺服控制器2发送控制指令给伺服电机3，伺服电机3通过驱动主齿轮组4，主齿轮组4通过离合器与减速器6与分齿轮组5相连，分齿轮组5之间也通过离合器与减速器6相连，各齿轮组5与齿轮泵7相连，驱动齿轮泵7，由于齿轮组5的转速各不相同，所以齿轮泵7的转速也不同，所输出的压力也不同；齿轮泵7的入口与油源相连，出口与液压缸8连接，液压缸8与三轴压力室9的轴向加载装置相连，推动加载轴，完成轴向荷载的施加；压力检测元件10安装在轴向加载轴上，对各压力室9的轴向压力进行检测，并反馈给控制计算机1，控制计算机1经过分析比较实时压力与设定压力，实时调整伺服电机3转速，从而实现仅使用一台伺服控制器，对多套压力室同步进行轴向荷载的施加与控制，实现在同一时段内进行多种不同轴向压力的三轴试验。
Claims (3)
1.一种岩石三轴多元同步轴向加载系统，其特征在于由伺服电机、伺服控制器、减速器和离合器、齿轮组、齿轮泵、液压缸与控制计算机组成，仅使用一台伺服控制器，对多套压力室同步进行轴向荷载施加与控制，实现同一时段内进行多种不同轴向压力的三轴试验。
2.根据权利要求1所述的一种岩石三轴多元同步轴向加载系统，其特征在于通过伺服控制器控制伺服电机，伺服电机带动主齿轮组，主齿轮组与分齿轮组之间安装有离合器和减速器，各齿轮组通过转轴带动齿轮泵转动，齿轮泵的进口与油源相连，出口与液压缸相连，液压缸与对应的岩石三轴压力室加载轴相连。
3.根据权利要求1所述的一种岩石三轴多元同步轴向加载系统，其特征在于通过伺服控制器控制伺服电机和主齿轮组的转速，通过离合器和减速器来控制分齿轮组的转速，通过齿轮组转速的控制来控制齿轮泵的输出压力，实现不同轴向压力的同步施加。
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