CN111272536A - 三轴岩石试验机的上料装置及配套的上料过程中的测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及岩土力学测量设备的辅助设备领域，具体涉及一种三轴岩石试验机的上料装置及配套的上料过程中的测试方法，旨在解决现阶段测量块工位就绪一系列缺陷导致的测量结果不精确的问题。设备涉及的试验台的两侧设有立架，试件安装套筒外接侧向油压套筒，下压机构和支撑机构间为试件安装区，在试件安装区、两侧的立架上设置滑道，转筒的两侧沿直径方向成对安装滑杆，滑杆的直径为a，滑杆滑动安装在滑道内，在转筒的下方安装带动转筒沿滑杆转动的限位调整部件，准确测量工件合格与否，准确安装应力片，测量出的实验结果更准确。
Description
技术领域
本发明涉及岩土力学测量设备的辅助设备领域，一种三轴岩石试验机的上料装置及配套的上料过程中的测试方法。
背景技术
三轴压缩试验通常分为常规三轴压缩试验(又称假三轴压缩试验)和真三轴压缩试验，其中前者的试样处于等侧向压力的状态下，而后者的试样处于三个主应力都不相等的应力组合状态下。常规三轴试验用圆柱或棱柱试件进行测试，试件放在试验舱中轴线处，通常使用油实现对试件侧向压力的施加，用橡胶套将试件与油隔开。轴向应力由穿过三轴室顶部衬套的活塞通过淬火钢制端面帽盖施加于试件之上。通过贴在试件表面的电阻应变片可以测量局部的三轴向应变和环向应变。
现阶段已公开的文件中，对于三轴压缩机的改进主要涉及如下专利所代表的技术方向：
1.实现动态测量，比如已公开专利中，申请号为032627882的名为岩石和土三维状态试验装置的专利，通过与测压室相连的侧向作用筒，模拟各种波形控制下的三轴室内压力和轴力，实现动态的精准测量。
2.实现个测量要素间的结合，又比如已公开专利中，申请号为201810038434.9的名为基于常规岩石试验机的动态扰动伺服三轴加载装置和系统的专利，通过设计的大扰动杆的下端连接内置负荷传感器，大扰动杆的上端连接有支撑板，支撑板的上端连接外置传感器，加载框架具有支撑横梁，还包括扰动油缸，还包括设置在外置传感器中内的扰动力传感器，扰动力传感器的下端对应设有能够作用在大扰动杆上的小扰动杆。除了可以进行常规的力学加载试验的负荷测试外，还可以通过扰动油缸、小扰动杆和大扰动杆施加轴向的扰动力，满足不同高地应力和动力扰动因素的协同作用要求。
3.实现试样受力的稳定，再比如已公开专利中，申请号为201810985134.1的名为一种基于动态疲劳试验机的岩石三轴拉压试验装置的专利，通过外压力室的圆筒形侧壁的外侧竖直对称安装有第一工程缸和第二工程缸，以及配套的设备，实现了产品稳定性高，实验精确度较高，通过在拉压压力室中充入围压油，借助动态疲劳试验机的加力结构，进行岩石三轴下的拉压试验。
4.实现对多种不同条件下试样的测试，尤其是保水含量大试样的测试，还比如已公开专利中，申请号为201610025775.3的名为一种煤岩多相不同流体三轴压裂试验装置与试验方法，通过可对煤岩试件进行不同流体及其多相态下的压裂实验比较，还可实现多条件下对影响煤岩试件致裂的流体增压速率、流体粘度、流体等温压缩系数、流体温度等参数的敏感性进行分析，在压裂实验过程中，通过装配的微型声发射传感器能够实时记录试件压裂过程中的声发射事件，还可对煤岩试件进行压裂前后多相流体的渗流实验等
但是工作人员认为，现有技术中仍旧存在如下的不足之处，比如现阶段的对试样受力均衡性的调节主要体现在加装均衡受力设备的方向，但是试样放在压力设备正中心的步骤往往需要人工完成，虽然有些型号的设备内部的试件腔的尺寸一定，但是反向的限制了设备的使用范围，当侧向油压的压力逐渐增加的时候，往往会由于试件在试件腔内的偏心造成试件侧面受力的不均衡，该偏心有时由试件圆度不精确形成，有时由侧向有压强的入口偏心形成，难以测量，进而导致测量结果依旧不精确，存在误差，同时工作人员还发现安装过程繁琐，应力片的位置多为人工确定，而角度确定不精确依旧会带来测量结果的偏差。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术中偏心与否难以测量，安装过程繁琐，应力片角度确定不精确这一系列缺陷所带来的测量结果不精确的问题。
本发明的具体方案是：
设计一种三轴岩石试验机的上料装置，试验机的两侧设有立架，立架上端固定块的下表面经由液压推动机构安装下压机构，立架下端固定块的上表面安装支撑机构和试件安装套筒，所述试件安装套筒外接侧向油压套筒，所述下压机构和所述支撑机构间为试件安装区，在所述试件安装区、两侧的立架上设置滑道，所述滑道终端的形状为半圆形，该半圆形的直径为a,其轴心的连线处于所述液压推动机构中压轴中线所在的正平面上；上料装置包括内径与试件直径对应的转筒，所述转筒的两侧沿直径方向成对安装滑杆，所述滑杆的直径为a，所述滑杆滑动安装在所述滑道内，在所述转筒的下方安装带动转筒沿所述滑杆转动的限位调整部件。
具体实施中，所述限位调整部件包括相对安装在两侧滑杆上的立块，所述立块的底部处于所述立架下端固定块的上表面的上方，所述立块的横截面为L型，在截面宽度变化的棱边上方、转筒的下方，设置滑块组，所述立块的高度设置复合条件如下，一方面滑动安装于滑道内，另一方面置与所述立架下端固定块的上表面间面接触。
具体实施中，所述滑块组包括两个尺寸相一致的滑块，其滑块的表面精度等级高于12.8，滑块上设有拉手，滑块处于转筒和立块之间。
或者，所述滑块组替换为一根连杆两端连接的滑块，滑块处于转筒和立块之间。
具体实施中，所述转筒的上表面设有环形密封安装膜用安装槽。
在所述转筒的上表面上以试件通孔的轴心为圆心设有圆形角度指示带。
具体实施中，还包括带动所述滑杆在滑道内移动的挂钩，对应的在立架的外表面设有挂钩安装架，在转筒上设有挂钩施力带。
本发明还涉及一种三轴岩石试验机的上料过程中的测试方法，使用上述的三轴岩石试验机的上料装置，包括如下步骤：
(1)侧向油压套筒和密封安装膜定位：侧向油压套筒安装在立架下端固定块的上表面上，其主轴与下压机构中液压推动杆的中轴线重合，密封安装槽开口端逐圈下卷成为底部封口的换套形，之后卡装于环形密封安装膜用安装槽内；
(2)试件调试和检测：转筒的位置调整至水平，试件推动进与其直径对应的转筒的内孔内旋转转筒，同时覆装进密封安装膜内，之后旋转转筒，限位调整部件对试件的高度位置进行限位，上料装置在滑道内移动至极限位置，之后移动限位调整部件，移除限位功能，判断试件掉落进侧向油压套筒的情况，平滑落入为合格，非完全平滑落入时检测侧向油压套筒的尺寸精度或试件的尺寸精度；
(3)确定应力片参照：步骤(2)结束，确定相关部件尺寸精度合格后，再次将转筒的位置调整至水平，自侧向油压套筒内取出试件再次放入转筒的内孔内，参照圆形角度指示带在相关的周向位置安装应力片。
转筒的转动由滑块组对其的推力带动。
本发明的有益效果在于：
设计了一套自动化设备，可以将试件准确的放入试件腔中，检测相关的零部件是否合格，进而实现油压施力的均衡；
工人劳动强度低，上下料速度高，整套过程借助多个辅助设备，同时提高了批量测量过程中的检测效率；
本设计定心效果好，多个工步可以在同一时间内同时完成，滑块组既可以起到支撑的作用，也可以对转筒起到导向的作用；
整个上料设备相对于原有的试验机，可以实现独立的拆装，按生产需求进行装卸，灵活程度高，也便于后期的维护与保养。
附图说明
图1是本发明上料装置和试验机组装的立体图；
图2是本发明中上料装置的立体图
图3是图2所示结构的主视图；
图4是图2所示结构的俯视图；
图5是转筒的俯视图；
图中各部件名称：1.试验机；2.试验机上的吊装支撑平台；3.试验机上的部件起吊液压杆；4.试验机配套的压力缸；5.立架；6.立块；7.滑道；8.滑杆；9.试件；10.转筒；11.滑块；12.连杆；13.环形密封安装膜用安装槽；14.圆形角度指示带；15.拉手；16.挂钩施力带；17.挂钩安装架；18.密封安装膜。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种三轴岩石试验机的上料装置，参见图1至图5，试验机1的两侧设有立架5，立架5上端固定块的下表面经由液压推动机构安装下压机构，立架5下端固定块的上表面安装支撑机构和试件9安装套筒，试件9安装套筒外接侧向油压套筒，下压机构和支撑机构间为试件安装区，在试件安装区、两侧的立架5上设置滑道7，滑道7终端的形状为半圆形，该半圆形的直径为a,其轴心的连线处于液压推动机构中压轴中线所在的正平面上；上料装置包括内径与试件9直径对应的转筒10，转筒10的两侧沿直径方向成对安装滑杆8，滑杆8的直径为a，滑杆8滑动安装在滑道7内，在转筒10的下方安装带动转筒10沿滑杆8转动的限位调整部件。
限位调整部件包括相对安装在两侧滑杆8上的立块6，立块6的底部处于立架5下端固定块的上表面的上方，立块6的横截面为L型，在截面宽度变化的棱边上方、转筒10的下方，设置滑块组，立块6的高度设置复合条件如下，一方面滑动安装于滑道7内，另一方面置与立架5下端固定块的上表面间面接触。同时起到卡装和支撑的作用。
滑块组包括两个尺寸相一致的滑块11，其滑块11的表面精度等级高于12.8，滑块11上设有拉手15，滑块11处于转筒10和立块6之间。工作过程中，拉手15带动滑块11移动，向试验机1内部移动时，其独挡试块进一步下落，起到限位的作用，向外部移动时，试块得以落向下方的侧向油压套筒，通过是否可以平滑落入判定是否有部件形位尺寸不合格，同时向外部移动时，转筒10相当于失去了转动限位，可以绕滑杆8转动，进入水平工位。
转筒10的上表面设有环形密封安装膜18用安装槽13。工作前预安装密封安装膜18，推进试件9的过程中可以直接包覆安装，节省时间和工人的劳动强度。
在转筒10的上表面上以试件通孔的轴心为圆心设有圆形角度指示带14。为后期应力片的均布安装提供指引。
本实施例中，还包括带动滑杆8在滑道7内移动的挂钩，对应的在立架5的外表面设有挂钩安装架17，在转筒10上设有挂钩施力带16。该设计，起到辅助带动转筒10转动的作用。
本发明还涉及一种三轴岩石试验机的上料过程中的测试方法，使用上述的三轴岩石试验机的上料装置，包括如下步骤：
(1)侧向油压套筒和密封安装膜18定位：侧向油压套筒安装在立架5下端固定块的上表面上，其主轴与下压机构中液压推动杆的中轴线重合，密封安装槽开口端逐圈下卷成为底部封口的换套形，之后卡装于环形密封安装膜18用安装槽13内；
(2)试件调试和检测：转筒10的位置调整至水平，试件9推动进与其直径对应的转筒10的内孔内旋转转筒10，同时覆装进密封安装膜18内，之后旋转转筒10，限位调整部件对试件9的高度位置进行限位，上料装置在滑道7内移动至极限位置，之后移动限位调整部件，移除限位功能，判断试件9掉落进侧向油压套筒的情况，平滑落入为合格，非完全平滑落入时检测侧向油压套筒的尺寸精度或试件9的尺寸精度；
(3)确定应力片参照：步骤(2)结束，确定相关部件尺寸精度合格后，再次将转筒10的位置调整至水平，自侧向油压套筒内取出试件9再次放入转筒10的内孔内，参照圆形角度指示带14在相关的周向位置安装应力片。
转筒10的转动由滑块组对其的推力带动。
本实施例中，试件9由验机上的部件起吊液压杆带动，上料装置缓慢推进至落料区域的上方前，完成完成了密封安装膜18的自动安装，之后在落料区域落料，初次测试判断是否合格，各个零件合格后，在圆形角度指示带14的引导下精准的安装应力片的一系列工步。
本实施例中的挂钩能够保证其引导作用即可，其形状不受限制，附图中并未画出。
实施例2
本实施例原理同实施例1，具体不同之处在于：滑块组替换为一根连杆12两端连接的滑块11，滑块11处于转筒10和立块6之间。工作过程中，可以手持连杆12，以连杆12为施力点，压动滑块组上扬，进而带动转筒10的旋转。
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种三轴岩石试验机的上料装置，其特征在于：试验机(1)的两侧设有立架(5)，立架(5)上端固定块的下表面经由液压推动机构安装下压机构，立架(5)下端固定块的上表面安装支撑机构和试件(9)安装套筒，所述试件(9)安装套筒外接侧向油压套筒，所述下压机构和所述支撑机构间为试件安装区，在所述试件安装区、两侧的立架(5)上设置滑道(7)，所述滑道(7)终端的形状为半圆形，该半圆形的直径为a,其轴心的连线处于所述液压推动机构中压轴中线所在的正平面上；
上料装置包括内径与试件(9)直径对应的转筒(10)，所述转筒(10)的两侧沿直径方向成对安装滑杆(8)，所述滑杆(8)的直径为a，所述滑杆(8)滑动安装在所述滑道(7)内，在所述转筒(10)的下方安装带动转筒(10)沿所述滑杆(8)转动的限位调整部件。
2.如权利要求1所述的三轴岩石试验机的上料装置，其特征在于：所述限位调整部件包括相对安装在两侧滑杆(8)上的立块(6)，所述立块(6)的底部处于所述立架(5)下端固定块的上表面的上方，所述立块(6)的横截面为L型，在截面宽度变化的棱边上方、转筒(10)的下方，设置滑块组，所述立块(6)的高度设置复合条件如下，一方面滑动安装于滑道(7)内，另一方面置与所述立架(5)下端固定块的上表面间面接触。
3.如权利要求2所述的三轴岩石试验机的上料装置，其特征在于：所述滑块组包括两个尺寸相一致的滑块(11)，其滑块(11)的表面精度等级高于12.8，滑块(11)上设有拉手(15)，滑块(11)处于转筒(10)和立块(6)之间。
4.如权利要求3所述的三轴岩石试验机的上料装置，其特征在于：所述滑块组替换为一根连杆(12)两端连接的滑块(11)，滑块(11)处于转筒(10)和立块(6)之间。
5.如权利要求1所述的三轴岩石试验机的上料装置，其特征在于：所述转筒(10)的上表面设有环形密封安装膜(18)用安装槽(13)。
6.如权利要求1所述的三轴岩石试验机的上料装置，其特征在于：在所述转筒(10)的上表面上以试件通孔的轴心为圆心设有圆形角度指示带(14)。
7.如权利要求1所述的三轴岩石试验机的上料装置，其特征在于：还包括带动所述滑杆(8)在滑道(7)内移动的挂钩，对应的在立架(5)的外表面设有挂钩安装架(17)，在转筒(10)上设有挂钩施力带(16)。
8.一种三轴岩石试验机的上料过程中的测试方法，使用如权利要求7所述的三轴岩石试验机的上料装置，其特征在于，包括如下步骤：
(1)侧向油压套筒和密封安装膜(18)定位：侧向油压套筒安装在立架(5)下端固定块的上表面上，其主轴与下压机构中液压推动杆的中轴线重合，密封安装槽开口端逐圈下卷成为底部封口的换套形，之后卡装于环形密封安装膜(18)用安装槽(13)内；
(2)试件调试和检测：转筒(10)的位置调整至水平，试件(9)推动进与其直径对应的转筒(10)的内孔内旋转转筒(10)，同时覆装进密封安装膜(18)内，之后旋转转筒(10)，限位调整部件对试件(9)的高度位置进行限位，上料装置在滑道(7)内移动至极限位置，之后移动限位调整部件，移除限位功能，判断试件(9)掉落进侧向油压套筒的情况，平滑落入为合格，非完全平滑落入时检测侧向油压套筒的尺寸精度或试件(9)的尺寸精度；
(3)确定应力片参照：步骤(2)结束，确定相关部件尺寸精度合格后，再次将转筒(10)的位置调整至水平，自侧向油压套筒内取出试件(9)再次放入转筒(10)的内孔内，参照圆形角度指示带(14)在相关的周向位置安装应力片。
9.如权利要求1所述的三轴岩石试验机的上料过程中的测试方法，其特征在于：转筒(10)的转动由滑块组对其的推力带动。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200612 |
|
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