CN103979456A - 油压千斤顶和加荷系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种油压千斤顶和加荷系统。本发明油压千斤顶，包括：油缸和活塞，所述油缸包括油缸底、油缸壁和油缸盖，所述活塞包括第一部分和第二部分；所述油缸盖、所述第一部分、所述油缸壁以及所述第二部分形成回油腔；所述油缸壁、所述活塞以及所述油缸底形成进油腔；所述油箱中的油通过所述进油管道流入所述进油腔，在所述活塞的底部形成向上的压力推动所述活塞竖直向上运动；所述油箱中的油通过所述回油管道流入所述回油腔，在所述第二部分的上底面形成向下的压力推动所述活塞竖直向下运动。本发明实施例解决现有油压千斤顶不能满足破坏试验的超载要求，而且多个油压千斤顶同时使用不能保证模型体表面均匀受力的问题。

Description

油压千斤顶和加荷系统

技术领域

本发明实施例涉及地质力学模型试验中的加荷技术，尤其涉及一种油压千斤顶和加荷系统。

背景技术

在地质力学模型试验中，有三种常用的加荷方法：第一种是液体加荷，用橡胶袋盛水银或其它加荷液体，这种方法由于液体经常泄露且有毒，目前较少用到；第二种是气压加荷，用乳胶做成气压袋，多个气压袋气压模拟静水压，或者将整个模型体放置在一个密闭的空腔内，然后向空腔与模型体外表面间的空间内充气，用气压压力来模拟静水压，这种方法由于气压压力有限，而且为了安全起见，一般不用于做破坏试验；第三种是油压千斤顶加荷，根据需要连续调节千斤顶内的油压以满足破坏试验的超载要求，目前地质力学模型试验多采用油压千斤顶加荷的方法。

现有的地质力学模型试验用的油压千斤顶的油缸活塞大多带有调整螺杆，通过钢球对中传递荷载，当地质力学模型试验中需要的荷载很大时，使用调整螺杆不能满足破坏试验的超载要求，但是采用增加油压千斤顶的数量的方法，又需要多路供油，这会造成多个油压千斤顶的活塞出力不相等，不能保证模型体表面的均匀受力。

发明内容

本发明实施例提供一种油压千斤顶和加荷系统，以解决现有油压千斤顶不能满足破坏试验的超载要求，而且多个油压千斤顶同时使用不能保证模型体表面均匀受力的问题。

本发明实施例提供一种油压千斤顶，包括：油缸和活塞，所述油缸包括油缸底、油缸壁和油缸盖，所述油缸壁内侧形成圆柱形空腔，所述油缸盖的中间为圆形镂空，所述油缸底固定在所述油缸壁的底端，所述油缸盖固定在所述油缸壁的顶端，所述活塞包括第一部分和第二部分，所述第一部分位于所述第二部分的上方，所述第二部分为圆柱体，其横截面的直径与所述圆柱形空腔的横截面的直径相等，所述第一部分为圆柱体，其横截面的直径小于所述第二部分的横截面的直径且与所述圆形镂空的直径相等，所述第二部分的底部设有一圆形凸台，所述圆形凸台的直径小于所述第二部分的横截面的直径，所述活塞的高度与所述油缸壁的高度相等；

所述油缸盖、所述第一部分的外侧壁、所述油缸壁的内侧壁以及所述第二部分的上底面形成回油腔，所述油缸壁的上部设有一回油管道，所述回油管道通过油管与油箱连接，以使所述回油腔中的油通过所述回油管道流入所述油箱或者所述油箱的油通过所述回油管道流入所述回油腔；

所述油缸壁的内侧壁、所述活塞的底部以及所述油缸底形成进油腔，所述油缸壁的下部和所述油缸底设有一进油管道，所述进油管道通过油管与所述油箱连接，以使所述进油腔中的油通过所述进油管道流入所述油箱或者所述油箱的油通过所述进油管道流入所述进油腔；

所述油箱中的油通过所述进油管道流入所述进油腔，在所述活塞的底部形成向上的压力推动所述活塞竖直向上运动，随着所述回油腔容积的减小，在所述回油腔中形成的压力使所述回油腔中的油通过所述回油管道流入所述油箱，所述活塞竖直向上运动对所述活塞顶端的物体加荷；

所述油箱中的油通过所述回油管道流入所述回油腔，在所述第二部分的上底面形成向下的压力推动所述活塞竖直向下运动，随着所述进油腔容积的减小，在所述进油腔中形成的压力使所述进油腔中的油通过所述进油管道流入所述油箱，所述活塞竖直向下运动远离所述活塞顶端的物体以撤除对所述物体的载荷。

进一步地，上述装置中所述第一部分的上底面为凸起曲面，所述凸起曲面的曲面半径与所述活塞顶端的物体的底部的凹陷曲面的曲面半径相等，以保证所述活塞加荷的自动对中。

进一步地，上述装置中所述油缸底与所述油缸壁，以及所述油缸盖与所述油缸壁均通过螺钉固定。

进一步地，上述装置中所述回油管道为包括四个端口的油路装置，其中，第一端口紧靠所述油缸盖的底部且水平向所述油缸壁内侧开口，第二端口与所述第一端口水平设置且向所述油缸壁外侧开口，第三端口位于所述油缸壁的顶端且竖直向上开口，第四端口低于所述第二端口且水平向所述油缸壁外侧开口，所述四个端口通过油路管道连接；

所述进油管道为包括三个端口的油路装置，其中，第五端口设置在所述油缸底且竖直向上开口，第六端口设置在所述油缸底且水平向所述油缸底的外侧开口，第七端口高于所述第六端口且水平向所述油缸壁外侧开口，所述三个端口通过所述油路管道连接；

进油油管与所述第七端口连接且关闭所述第六端口，回油油管与所述第四端口连接且关闭所述第二端口和第三端口，所述油箱中的油流经所述第七端口和第五端口进入所述进油腔，所述回油腔中的油流经所述第一端口和第四端口进入所述油箱，所述活塞竖直向上运动以对所述活塞顶端的物体加荷；

所述进油油管与所述第二端口或第三端口连接且关闭所述第四端口，所述回油油管与所述第六端口连接且关闭所述第七端口，所述油箱中的油流经所述第二端口和第一端口或所述第三端口和第一端口进入所述回油腔，所述进油腔中的油流经所述第五端口和第六端口进入所述油箱，所述活塞竖直向下运动以撤除对所述活塞顶端的物体的载荷。

本发明实施例还提供一种加荷系统，包括：至少两个油压千斤顶和油箱，所述油压千斤顶采用权利要求1～4中任一项所述的装置；

所述至少两个油压千斤顶共用油管装置，所述油管装置包括第一油管和第二油管，其中，所述第一油管的一端通过分流器分成至少两个第一子油管，每个所述第一子油管分别与一个所述油压千斤顶的进油管道的端口连接，所述第一油管的另一端与所述油箱连接；所述第二油管的一端通过分流器分成至少两个第二子油管，每个所述第二子油管分别与一个所述油压千斤顶的回油管道的端口连接，所述第二油管的另一端与所述所述油箱连接；

所述第一油管作为进油油管且所述第二油管作为回油油管时，所述至少两个油压千斤顶的活塞同时竖直向上运动以对所述活塞顶端的物体加荷；

所述第一油管作为回油油管且所述第二油管作为进油油管时，所述至少两个油压千斤顶的活塞同时竖直向下运动以撤除对所述活塞顶端的物体的载荷。

本发明实施例油压千斤顶和加荷系统，通过控制油压千斤顶的进油和回油的方向，以在油压千斤顶内部的回油腔和进油腔中形成压力使得活塞竖直向上或向下运动，该油压千斤顶的密合型结构最大荷载可达5×10⁶牛顿（N），即500吨，完全满足破坏试验的超载要求，而且将多个油压千斤顶的进油油管和回油油管分别并连在一起，共用一套油管装置，实现多个油压千斤顶的油缸同步进油和回油，使得多个油压千斤顶内形成的压力大小相等，解决多个油压千斤顶同时使用油路管道线路复杂的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明油压千斤顶实施例一的侧面结构示意图；

图2为本发明油压千斤顶实施例二的侧面结构示意图；

图3为本发明油压千斤顶实施例二的顶面结构示意图；

图4为本发明加荷系统实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明油压千斤顶实施例一的侧面结构示意图，如图1所示，本实施例的装置可以包括：油缸11和活塞12，油缸11包括油缸底111、油缸壁112和油缸盖113，油缸壁112内侧形成圆柱形空腔，油缸盖113的中间为圆形镂空，油缸底111固定在油缸壁112的底端，油缸盖113固定在油缸壁112的顶端，活塞12包括第一部分121和第二部分122，第一部分121位于第二部分122的上方，第二部分122为圆柱体，其横截面的直径与油缸壁112内侧形成的圆柱形空腔的横截面的直径相等，第一部分121为圆柱体，其横截面的直径小于第二部分122的横截面的直径且与油缸盖113中间的圆形镂空的直径相等，第二部分122的底部设有一圆形凸台123，圆形凸台123的直径小于第二部分122的横截面的直径，活塞12的高度与油缸壁112的高度相等。

油缸盖113、第一部分121的外侧壁、油缸壁112的内侧壁以及第二部分122的上底面形成回油腔21，油缸壁112的上部设有一回油管道13，回油管道13通过油管与油箱连接，以使回油腔21中的油通过回油管道13流入油箱或者油箱的油通过回油管道13流入回油腔21；油缸壁112的内侧壁、活塞12的底部以及油缸底111形成进油腔22，油缸壁112的下部和油缸底111设有一进油管道14，进油管道14通过油管与油箱连接，以使进油腔22中的油通过进油管道14流入油箱或者油箱的油通过进油管道14流入进油腔22。

油箱中的油通过进油管道14流入进油腔22，在活塞12的底部形成向上的压力推动活塞12竖直向上运动，随着回油腔21容积的减小，在回油腔21中形成的压力使回油腔21中的油通过回油管道13流入油箱，活塞12竖直向上运动对活塞顶端的物体15加荷；油箱中的油通过回油管道13流入回油腔21，在第二部分122的上底面形成向下的压力推动活塞12竖直向下运动，随着进油腔22容积的减小，在进油腔22中形成的压力使进油腔22中的油通过进油管道14流入油箱，活塞12竖直向下运动远离活塞顶端的物体15以撤除对物体的载荷。

本实施例的装置在地质力学模型试验中对模型体加荷，通过控制油压千斤顶的进油和回油的方向，以在油压千斤顶内部的回油腔和进油腔中形成压力使得活塞竖直向上或向下运动，该油压千斤顶的密合型结构最大荷载可达5×10⁶N，完全满足破坏试验的超载要求，而这是现有的地质力学模型试验用的油压千斤顶的调整螺杆不能达到的。

图2为本发明油压千斤顶实施例二的侧面结构示意图，图3为本发明油压千斤顶实施例二的顶面结构示意图，图2和图3结合来看，本实施例的装置在图1所示装置结构的基础上，进一步地，活塞12的第一部分121的上底面为凸起曲面，凸起曲面的曲面半径与活塞12顶端的物体15的底部的凹陷曲面的曲面半径相等，以保证活塞12加荷的自动对中，且不影响荷载的传递，活塞12完全退回后，第一部分121的上底面会自动脱离物体15并不会改变与油缸11的对应位置。油缸底111与油缸壁112通过螺钉31a固定，油缸盖113与油缸壁112通过螺钉31b固定，活塞12的第二部分122为圆柱体，其横截面的直径b与油缸壁112内侧形成的圆柱形空腔的横截面的直径相等，第一部分121为圆柱体，其横截面的直径a小于第二部分122的横截面的直径且与油缸盖113中间的圆形镂空113a的直径相等。

回油管道13为包括四个端口的油路装置，其中，第一端口131紧靠油缸盖113的底部且水平向油缸壁112内侧开口，第二端口132与第一端口131水平设置且向油缸壁112外侧开口，第三端口133位于油缸壁112的顶端且竖直向上开口，第四端口134低于第二端口132且水平向油缸壁112外侧开口，四个端口通过油路管道连接；进油管道14为包括三个端口的油路装置，其中，第五端口141设置在油缸底111且竖直向上开口，第六端口142设置在油缸底111且水平向油缸底111的外侧开口，第七端口143高于第六端口142且水平向油缸壁112外侧开口，三个端口通过油路管道连接。

进油油管32与第七端口143连接且关闭第六端口142，回油油管33与第四端口134连接且关闭第二端口132和第三端口133，油箱中的油流经第七端口143和第五端口141进入进油腔22，回油腔21中的油流经第一端口131和第四端口134进入油箱，活塞12竖直向上运动以对活塞顶端的物体15加荷。

进一步的，进油油管与第二端口132或第三端口133连接且关闭第四端口134，回油油管与第六端口142连接且关闭第七端口143，油箱中的油流经第二端口132和第一端口131或第三端口133和第一端口131进入回油腔21，进油腔22中的油流经第五端口141和第六端口142进入油箱，活塞12竖直向下运动以撤除对活塞顶端的物体15的载荷。

可选的，在活塞12顶端的中间可以设置装配孔34，以便于在维修油压千斤顶时，可以通过装配孔34将活塞12吊起，在油缸底111底部的中间可以设置定位孔35，以便于固定油压千斤顶的位置。

本实施例的装置在地质力学模型试验中对模型体加荷，通过改变油管与油压千斤顶的进油管道和回油管道的端口的连接方式，控制油压千斤顶的进油和回油的方向，以在油压千斤顶内部的回油腔或进油腔中形成压力使得活塞竖直向上或向下运动，该油压千斤顶的密合型结构最大荷载可达5×10⁶N，完全满足破坏试验的超载要求，而这是现有的地质力学模型试验用的油压千斤顶的调整螺杆不能达到的。

图4为本发明加荷系统实施例的结构示意图，如图4所示，本实施例的系统可以包括：四个油压千斤顶11、12、13和14以及油箱17，这四个油压千斤顶的结构完全一致，可以采用图1～图3中任一装置实施例的结构。

油压千斤顶11、12、13和14共用油管装置，油管装置包括第一油管151和第二油管152，其中，第一油管151的一端通过分流器16分成四个第一子油管151a、151b、151c和151d，第一子油管151a与油压千斤顶11进油管道的端口连接，第一子油管151b与油压千斤顶12进油管道的端口连接，第一子油管151c与油压千斤顶13进油管道的端口连接，第一子油管151d与油压千斤顶14进油管道的端口连接，第一油管151的另一端与油箱17连接；第二油管152的一端通过分流器16分成四个第二子油管152a、152b、152c和152d，第二子油管152a与油压千斤顶11的回油管道112的端口连接，第二子油管152b与油压千斤顶12的回油管道122的端口连接，第二子油管152c与油压千斤顶13的回油管道132的端口连接，第二子油管152d与油压千斤顶14的回油管道142的端口连接，第二油管152的另一端与油箱17连接。

第一油管151作为进油油管且第二油管152作为回油油管时，四个油压千斤顶11、12、13和14的活塞同时竖直向上运动以对活塞顶端的物体加荷；第一油管151作为回油油管且第二油管152作为进油油管时，四个油压千斤顶11、12、13和14的活塞同时竖直向下运动以撤除对活塞顶端的物体的载荷。油管与油压千斤顶的管道的端口连接方式与上述装置实施例类此赘述。需要说明的是，本实施例是以四个油压千斤顶组成的加荷系统为例，加荷系统可以根据需要改变油压千斤顶的数目，并相应修改油管装置的油管的分支数目，此处不做具体限定。

本实施例的加荷系统在地质力学模型试验中对模型体加荷，通过将所有的油压千斤顶的进油油管和回油油管分别并连在一起，共用一套油管装置，实现多个油压千斤顶的油缸同步进油和回油，而且通过油管装置多个油压千斤顶内形成的压力大小相等，可以均衡的向模型体加荷，也解决多个油压千斤顶同时使用油路管道线路复杂的问题。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种油压千斤顶，其特征在于，包括：油缸和活塞，所述油缸包括油缸底、油缸壁和油缸盖，所述油缸壁内侧形成圆柱形空腔，所述油缸盖的中间为圆形镂空，所述油缸底固定在所述油缸壁的底端，所述油缸盖固定在所述油缸壁的顶端，所述活塞包括第一部分和第二部分，所述第一部分位于所述第二部分的上方，所述第二部分为圆柱体，其横截面的直径与所述圆柱形空腔的横截面的直径相等，所述第一部分为圆柱体，其横截面的直径小于所述第二部分的横截面的直径且与所述圆形镂空的直径相等，所述第二部分的底部设有一圆形凸台，所述圆形凸台的直径小于所述第二部分的横截面的直径，所述活塞的高度与所述油缸壁的高度相等；

所述油缸盖、所述第一部分的外侧壁、所述油缸壁的内侧壁以及所述第二部分的上底面形成回油腔，所述油缸壁的上部设有一回油管道，所述回油管道通过油管与油箱连接，以使所述回油腔中的油通过所述回油管道流入所述油箱或者所述油箱的油通过所述回油管道流入所述回油腔；

所述油缸壁的内侧壁、所述活塞的底部以及所述油缸底形成进油腔，所述油缸壁的下部和所述油缸底设有一进油管道，所述进油管道通过油管与所述油箱连接，以使所述进油腔中的油通过所述进油管道流入所述油箱或者所述油箱的油通过所述进油管道流入所述进油腔；

所述油箱中的油通过所述进油管道流入所述进油腔，在所述活塞的底部形成向上的压力推动所述活塞竖直向上运动，随着所述回油腔容积的减小，在所述回油腔中形成的压力使所述回油腔中的油通过所述回油管道流入所述油箱，所述活塞竖直向上运动对所述活塞顶端的物体加荷；

所述油箱中的油通过所述回油管道流入所述回油腔，在所述第二部分的上底面形成向下的压力推动所述活塞竖直向下运动，随着所述进油腔容积的减小，在所述进油腔中形成的压力使所述进油腔中的油通过所述进油管道流入所述油箱，所述活塞竖直向下运动远离所述活塞顶端的物体以撤除对所述物体的载荷。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一部分的上底面为凸起曲面，所述凸起曲面的曲面半径与所述活塞顶端的物体的底部的凹陷曲面的曲面半径相等，以保证所述活塞加荷的自动对中。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述油缸底与所述油缸壁，以及所述油缸盖与所述油缸壁均通过螺钉固定。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的装置，其特征在于，所述回油管道为包括四个端口的油路装置，其中，第一端口紧靠所述油缸盖的底部且水平向所述油缸壁内侧开口，第二端口与所述第一端口水平设置且向所述油缸壁外侧开口，第三端口位于所述油缸壁的顶端且竖直向上开口，第四端口低于所述第二端口且水平向所述油缸壁外侧开口，所述四个端口通过油路管道连接；

所述进油管道为包括三个端口的油路装置，其中，第五端口设置在所述油缸底且竖直向上开口，第六端口设置在所述油缸底且水平向所述油缸底的外侧开口，第七端口高于所述第六端口且水平向所述油缸壁外侧开口，所述三个端口通过所述油路管道连接；

进油油管与所述第七端口连接且关闭所述第六端口，回油油管与所述第四端口连接且关闭所述第二端口和第三端口，所述油箱中的油流经所述第七端口和第五端口进入所述进油腔，所述回油腔中的油流经所述第一端口和第四端口进入所述油箱，所述活塞竖直向上运动以对所述活塞顶端的物体加荷；

所述进油油管与所述第二端口或第三端口连接且关闭所述第四端口，所述回油油管与所述第六端口连接且关闭所述第七端口，所述油箱中的油流经所述第二端口和第一端口或所述第三端口和第一端口进入所述回油腔，所述进油腔中的油流经所述第五端口和第六端口进入所述油箱，所述活塞竖直向下运动以撤除对所述活塞顶端的物体的载荷。

5.一种加荷系统，其特征在于，包括：至少两个油压千斤顶和油箱，所述油压千斤顶采用权利要求1～4中任一项所述的装置；

所述至少两个油压千斤顶共用油管装置，所述油管装置包括第一油管和第二油管，其中，所述第一油管的一端通过分流器分成至少两个第一子油管，每个所述第一子油管分别与一个所述油压千斤顶的进油管道的端口连接，所述第一油管的另一端与所述油箱连接；所述第二油管的一端通过分流器分成至少两个第二子油管，每个所述第二子油管分别与一个所述油压千斤顶的回油管道的端口连接，所述第二油管的另一端与所述所述油箱连接；

所述第一油管作为进油油管且所述第二油管作为回油油管时，所述至少两个油压千斤顶的活塞同时竖直向上运动以对所述活塞顶端的物体加荷；

所述第一油管作为回油油管且所述第二油管作为进油油管时，所述至少两个油压千斤顶的活塞同时竖直向下运动以撤除对所述活塞顶端的物体的载荷。