CN108751022A - 一种岩石力学测试的荷载平台 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种岩石力学测试的荷载平台，属于岩石力学测试领域，目的是提高托举的稳定可靠性。包括底座、托举座和位于底座与托举座之间的中间连接座；在底座与中间连接座之间设置有液压组件；中间连接座与托举座之间通过一组连接杆相连接；托举座由侧壁和底板包围形成开口向上的容置槽；并在托举座的侧壁设置有用于防止MTS三轴力传感器脱离支撑盘的限位装置；该承托装置取代人力支撑下进行力传感器拆装，省时省力；对力传感器的承托更加稳定有力，能够对力传感器施加一定的拉力，能有效克服油吸力存在情况下力传感器难以拆卸的困难；通过液压组件实现升降，升降平稳；可靠的限位结构能够有效防止意外情况下力传感器坠落损坏。

Description

一种岩石力学测试的荷载平台
技术领域
本发明属于工程岩体的岩石力学测试领域，用于解决现有Mechanics TestSystem(MTS)试验系统中高温高压荷载传感器的拆装对位与安全难题。
背景技术
深部工程岩体处于高温、高压、高渗流及动荷载等复杂的应力状态及环境之中，深地工程建设需首先获知工程岩体在深地复杂环境中的力学特性，为工程建设和安全运营提供依据和基础数据。美国MTS公司产MTS岩石力学试验机是目前世界上最先进、使用最多的岩石力学设备之一，可模拟一定深地复杂条件下的岩石力学响应。为保证深地复杂环境岩石力学响应模拟准确可靠，其关键之一在于保障好其高温高压功能测控的核心部件高温高压荷载传感器。高温高压荷载传感器位于空间狭小结构特殊的高温高压压力室腔体内部，其下部为排布有高温高压荷载、变形、温度、液压、渗流、超声等系列引线的高温高压底座。在复杂深地环境岩石力学模拟测试前后，不可避免要对高温高压传感器检测、维护、更换。现有的方法是人工操作，即使多人配合也难以在狭小的高温高压压力腔内拆卸和安装质量较大的高温高压荷载传感器，并且不当拆装情况下荷载传感器意外跌落，可能造成荷载传感器严重物理损伤，可能造成高温高压底座上众多精密排线的机械损坏，甚至可能造成安装人员的严重人身伤害。人工操作难度极大和操作风险极大，根本在于人工操作托举力量和托举时间有限，并且人工托举极易晃动稳定性级差。但是对于深地环境下岩石力学测试中的一大难点和痛点。目前尚无有效解决这一问题的方案和设备。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种与现有MTS试验设备相匹配的高温高压传感器的承载系统。
本发明采用的技术方案是：一种岩石力学测试的荷载平台，包括底座、托举座和位于底座与托举座之间的中间连接座；在底座与中间连接座之间设置有液压组件；所述液压组件的活塞端与中间连接座的底部相连接，另一端与底座相连接；
所述中间连接座与托举座之间通过一组连接杆相连接；
所述托举座包括底板和设置于底板上的侧壁；由侧壁和底板包围形成开口向上的用于容纳MTS高温高压传感器的容置槽；在所述托举座的底板中心设置有沿其轴向贯通底板的操作通道；并在所述托举座的侧壁设置有用于防止MTS高温高压传感器脱离支撑盘的限位装置；
所述底座上设置有与MTS液压伺服台的中心对中销适配的通孔。
进一步的，所述限位装置包括环绕所述托举座的侧壁均匀分布设置的一组限位螺钉；所述限位螺钉沿托举座的径向穿过托举座的侧壁，并与托举座螺纹配合连接。
进一步的，所述液压缸的活塞端连接于中间连接座的中心处。
进一步的，在所述液压组件的两侧分别设置有一根肘形支撑件；两根肘形支撑件关于液压缸中心线对称；所述肘形支撑件一端与底座铰接，另一端与中间连接座铰接；且所述肘形支撑件通过两个传动杆铰接而成。
进一步的，两根肘形支撑件包围形成平行四边形结构。
进一步的，所述液压组件包括支撑座和液压缸；所述支撑座上设置有沿其轴向贯通其底部的空腔，并设置有由其空腔沿其轴向贯通支撑座顶端的通孔，且所述空腔与通孔同轴；所述液压缸的缸体安装于空腔内，其活塞杆穿过通孔与中间连接座的底部相连接。
进一步的，所述支撑座为由下至上逐渐内收的圆台状。
本发明的有益效果是：该承载系统取代人力支撑下进行荷载传感器拆装，省时省力；对荷载传感器的承托更加稳定有力，在荷载传感器通过限位装置锁定位置后，能够对荷载传感器施加一定的拉力，能有效克服油吸力存在情况下荷载传感器难以拆卸的困难；通过液压组件实现升降，升降平稳，能够避免振动等因素对传感器的损坏；可靠的限位结构能够有效防止意外情况下荷载传感器坠落损坏；借助MTS自身的提升系统和加载系统，容易实现荷载传感器大行程升降。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为托举座举座俯视图；
图3为支撑座剖视图。
图中，底座1、通孔11、中间连接座2、托举座3、底板31、侧壁32、容置槽33、操作通道34、限位螺钉35、液压组件4、支撑座41、空腔411、通孔412、液压缸42、连接杆5、肘形支撑件6、传动杆61、MTS液压伺服台7、荷载传感器8。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明如下：
如图1所示，一种岩石力学测试的荷载平台，包括底座1、托举座3和位于底座1与托举座3之间的中间连接座2；在底座1与中间连接座2之间设置有液压组件4；所述液压组件4的活塞端与中间连接座2的底部相连接，另一端与底座1相连接；所述中间连接座2与托举座3之间通过一组连接杆5相连接；所述托举座3包括底板31和设置于底板31上的侧壁32；由侧壁32和底板31包围形成开口向上的用于容纳MTS高温高压传感器的容置槽33；在所述托举座3的底板31中心设置有沿其轴向贯通底板31的操作通道34；并在所述托举座3的侧壁32设置有用于防止MTS高温高压传感器脱离支撑盘12的限位装置；所述底座1上设置有与MTS液压伺服台7的中心对中销适配的通孔11。
该发明，托举座3用于托举荷载传感器8，托举座3支撑于中间连接座2上，中间连接座2支撑于液压组件4的顶端，通过液压组件4的活塞杆伸长顶升托举座3将荷载传感器托举至待安装位置，或者通过液压组件4的活塞杆回缩拉回托举座3将荷载传感器从三轴室内的刚性柱上取下。通过托举座3的侧壁32和底板31包围形成开口向上的容置槽33，用于容纳荷载传感器8，并通过侧壁32对荷载传感器8进行轴向限位，通过底板31进行底部限位，通过限位装置锁定荷载传感器8的位置，避免荷载传感器8在容置槽33内移动。操作通道34贯通底板31，使操作人员可以由下方通过操作通道34安装和拆卸螺栓，避免了高处作业存在的风险。
该承载系统取代人力支撑下进行荷载传感器拆装，省时省力；对荷载传感器的承托更加稳定有力，在荷载传感器8通过限位装置锁定位置后，能够对荷载传感器施加一定的拉力，能有效克服油吸力存在情况下荷载传感器难以拆卸的困难；通过液压组件4实现升降，升降平稳，能够避免振动等因素对传感器的损坏；可靠的限位结构能够有效防止意外情况下荷载传感器坠落损坏。
优选的，如图1和图2所示，所述限位装置包括环绕所述托举座3的侧壁32均匀分布设置的一组限位螺钉35；所述限位螺钉35沿托举座3的径向穿过托举座3的侧壁32，并与托举座3螺纹配合连接。
为了保证中间连接座2的水平度，从而保证托举座3的水平度，以避免荷载传感器8倾斜，优选的，所述液压组件4的活塞端连接于中间连接座2的中心处。
当然，可以仅依靠液压组件4对中间连接座2进行支撑，但是，支撑点少，不利于保证支撑的稳定性，故，优选的，在所述液压组件4的两侧分别设置有一根肘形支撑件6；两根肘形支撑件6关于液压缸42中心线对称；所述肘形支撑件6一端与底座1铰接，另一端与中间连接座2铰接；且所述肘形支撑件6通过两个传动杆61铰接而成。通过液压缸42及肘形支撑件6进行支撑，支撑力度大，稳定性更高。
两根肘形支撑件6可以形成X形，但是压缩时，肘形支撑件6向液压组件4方向压缩，易发生干涉，从而缩短压缩距离，故，优选的，两根肘形支撑件6包围形成平行四边形结构。
液压组件4可以仅为液压缸，但是，为了增大液压刚的刚度，优选的，如图2和图3所示，所述液压组件4包括支撑座41和液压缸42；所述支撑座41上设置有沿其轴向贯通其底部的空腔411，并设置有由其空腔411沿其轴向贯通支撑座41顶端的通孔412，且所述空腔411与通孔412同轴；所述液压缸42的缸体安装于空腔411内，其活塞杆穿过通孔412与中间连接座2的底部相连接。通过通孔412规范活塞杆的伸缩路径，可以提高中间连接座2及其上方托举座3等部件运动的稳定性，有利于防止中间连接座2及其上方托举座3倾斜。还增加了活塞杆的支撑点，提高了活塞杆的刚度，延长其使用寿命。
优选的，所述支撑座41为由下至上逐渐内收的圆台状。

Claims (7)

1.一种岩石力学测试的荷载平台，其特征在于：
包括底座(1)、托举座(3)和位于底座(1)与托举座(3)之间的中间连接座(2)；在底座(1)与中间连接座(2)之间设置有液压组件(4)；所述液压组件(4)的活塞端与中间连接座(2)的底部相连接，另一端与底座(1)相连接；
所述中间连接座(2)与托举座(3)之间通过一组连接杆(5)相连接；
所述托举座(3)包括底板(31)和设置于底板(31)上的侧壁(32)；由侧壁(32)和底板(31)包围形成开口向上的用于容纳MTS三轴力传感器的容置槽(33)；在所述托举座(3)的底板(31)中心设置有沿其轴向贯通底板(31)的操作通道(34)；并在所述托举座(3)的侧壁(32)设置有用于防止MTS三轴力传感器脱离支撑盘(12)的限位装置；
所述底座(1)上设置有与MTS液压伺服台(7)的中心对中销适配的通孔(11)。
2.如权利要求1所述的一种岩石力学测试的荷载平台，其特征在于：所述限位装置包括环绕所述托举座(3)的侧壁(32)均匀分布设置的一组限位螺钉(35)；所述限位螺钉(35)沿托举座(3)的径向穿过托举座(3)的侧壁(32)，并与托举座(3)螺纹配合连接。
3.如权利要求1或2所述的一种岩石力学测试的荷载平台，其特征在于：所述液压缸(42)的活塞端连接于中间连接座(2)的中心处。
4.如权利要求1或2所述的一种岩石力学测试的荷载平台，其特征在于：在所述液压组件(4)的两侧分别设置有一根肘形支撑件(6)；两根肘形支撑件(6)关于液压缸(42)中心线对称；所述肘形支撑件(6)一端与底座(1)铰接，另一端与中间连接座(2)铰接；且所述肘形支撑件(6)通过两个传动杆(61)铰接而成。
5.如权利要求4所述的一种岩石力学测试的荷载平台，其特征在于：两根肘形支撑件(6)包围形成平行四边形结构。
6.如权利要求1所述的一种岩石力学测试的荷载平台，其特征在于：所述液压组件(4)包括支撑座(41)和液压缸(42)；所述支撑座(41)上设置有沿其轴向贯通其底部的空腔(411)，并设置有由其空腔(411)沿其轴向贯通支撑座(41)顶端的通孔(412)，且所述空腔(411)与通孔(412)同轴；所述液压缸(42)的缸体安装于空腔(411)内，其活塞杆穿过通孔(412)与中间连接座(2)的底部相连接。
7.如权利要求6所述的一种岩石力学测试的荷载平台，其特征在于：所述支撑座(41)为由下至上逐渐内收的圆台状。
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