CN112729741A - 一种蠕变冲击试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蠕变冲击试验装置，包括冲击缸，冲击缸内具有上下移动的活塞杆；在所述活塞杆的顶端和上梁的底面之间设有被试吸能构件；所述冲击缸包括大缸筒和装配固定在所述大缸筒下方的小缸筒，所述活塞杆包括一体形成在所述大缸筒内的蠕变活塞杆和小缸筒内的冲击活塞杆；液压系统控制液压油通过大缸筒底端的第一油口进入蠕变活塞杆的下端，推动蠕变活塞杆向上运动对被试吸能构件施加蠕变静载压力；液压系统控制液压油通过小缸筒底端的第三油口进入冲击活塞杆的下端并产生冲击载荷，推动冲击活塞杆并带动蠕变活塞杆向上冲击，对被试吸能构件施加冲击压力。本发明的蠕变冲击试验装置可以完成对吸能构件的蠕变和冲击试验。

Description

一种蠕变冲击试验装置

技术领域

本发明属于试验机的技术领域，尤其涉及一种蠕变冲击试验装置。

背景技术

蠕变是指固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。在防冲吸能型巷道液压支架中使用的吸能构件，承受初撑静载的情况下，经常受到顶、底板小载荷的冲击力作用。若设计不当，会造成吸能构件在静载及小冲击载荷作用下缓慢的发生蠕变变形，长时间发生蠕变变形会使吸能构件失效，在大的冲击地压发生时，无法完成快速吸能减压，而发生灾难性事故。

因而，为了研究煤矿井下吸能构件的吸能特性，需要对吸能构件进行静载加小冲击叠加试验，即蠕变冲击试验，以提高吸能构件在实际运用中的抗冲击性能。现有的蠕变试验装置只能实现静载条件下的测试，无法实现静载加小冲击的蠕变测试工作。

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种蠕变冲击试验装置，可以完成对吸能构件的蠕变和冲击试验。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：本发明提供一种蠕变冲击试验装置，包括底架、连接固定在所述底架上的下梁、通过立柱连接在所述下梁上方的上梁，所述下梁上固定连接有冲击缸，所述冲击缸内具有上下移动的活塞杆；在所述活塞杆的顶端和上梁的底面之间设有被试吸能构件；所述冲击缸包括大缸筒和装配固定在所述大缸筒下方的小缸筒，所述活塞杆包括一体形成在所述大缸筒内的蠕变活塞杆和小缸筒内的冲击活塞杆；液压系统控制液压油通过大缸筒底端的第一油口进入蠕变活塞杆的下端，推动蠕变活塞杆向上运动对被试吸能构件施加蠕变静载压力；液压系统控制液压油通过小缸筒底端的第三油口进入冲击活塞杆的下端并产生冲击载荷，推动冲击活塞杆并带动蠕变活塞杆向上冲击，对被试吸能构件施加冲击压力。

进一步的，所述蠕变活塞杆位于其上部的小径部和大缸筒的内壁之间用蠕变活塞杆密封套进行装配固定；所述蠕变活塞杆位于其下部的大径部与大缸筒的内壁之间、以及蠕变活塞杆的小径部与所述蠕变活塞杆密封套之间采用间隙配合装配且设有密封件。

可选的，所述大缸筒上设有与所述大缸筒的上腔连通的第二油口，该第二油口的位置与所述蠕变活塞杆密封套的下端在同一高度上。

进一步的，所述冲击活塞杆位于其上部的小径部和冲击活塞杆密封套装配，所述冲击活塞杆密封套设置于所述小缸筒与大缸筒的连接处；所述冲击活塞杆位于其下部的大径部与小缸筒的内壁之间、以及冲击活塞杆密封套与冲击活塞杆的小径部之间采用间隙配合装配且设有密封件。

进一步的，所述小缸筒上设有与所述小缸筒的上腔连通的第四油口，该第四油口的位置与所述冲击活塞杆密封套的下端在同一高度上。

可选的，所述蠕变活塞杆的下端与大缸筒的下端内表面之间设有空隙，用于保证液压油经第一油口进入并推动蠕变活塞杆向上运动。

进一步的，所述冲击活塞杆的底端与小缸筒的下端内表面设有一定距离，用于冲击活塞杆位于最下端时，仍能实现对被试吸能构件的小冲击。

可选的，所述第三油口的位置低于小缸筒的下端内表面的水平高度，用于保证液压油能够顺利流入与流出冲击活塞杆的底端与小缸筒的下端内表面形成的空腔。

进一步的，所述活塞杆的顶端和被试吸能构件之间设有压力传感器；所述活塞杆的顶端和上梁之间设有位移传感器，用于测量被测吸能构件的蠕变变形量。

可选的，所述立柱的两端加工有外螺纹，并分别与所述上梁和下梁之间用螺母紧固；所述冲击缸通过螺栓固定连接到所述下梁上。

由上，本发明的蠕变冲击试验装置至少具有如下有益效果：

1、冲击缸的结构设计，可以完成对吸能构件的蠕变冲击试验。

2、冲击活塞杆的底端与小缸筒的下端内表面设有一定距离，便于小冲击缸活塞位于最下端时，仍能实现小冲击。

3、蠕变活塞杆和冲击活塞杆的一体设计，在不对吸能构件进行卸载的情况下，也可以实现蠕变和小冲击。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1为本发明的蠕变冲击试验装置的结构示意图；

图2为本发明的冲击缸的剖面示意图；

图3为吸能构件进行蠕变冲击试验示意图；

图4为本发明的液压系统的原理示意图；

图5为图2中A处的放大图；

图6为图2中B处的放大图；

图7为图2中C处的放大图。

其中，1、底架；2、下梁；3、冲击缸；4、立柱；5、上梁；6、活塞杆；61、蠕变活塞杆；62、冲击活塞杆；63、空隙；7、蠕变活塞杆密封套；10、大缸筒；11、第一油口；12、冲击活塞杆密封套；13、小缸筒；15、第三油口；16、第四油口；18、第二油口；23、压力传感器；24、吸能构件；25、高精度位移传感器；30、电机；31、液压泵；32、单向阀；33、第一三位四通电磁换向阀；34、液控单向阀；35、第一压力表；36、蓄能器；37、比例阀；38、第二三位四通电磁换向阀；39、第二压力表。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。

如图1所示，本发明的蠕变冲击试验装置包括底架1、下梁2、冲击缸3、立柱4和上梁5，其中，立柱4的两端加工有外螺纹，与上梁5和下梁2之间用螺母紧固，下梁2与底架1连接固定，冲击缸3通过螺栓固定连接到下梁2上。

如图2所示，冲击缸3包括大缸筒10，小缸筒13，两者之间采用螺钉进行装配固定，大缸筒10的侧壁开设有第二油口18，其下端开设有第一油口11，小缸筒13的上端侧壁开设有第四油口16，其下端侧壁开设第三油口有15。

冲击缸3内具有上下移动的活塞杆6，活塞杆6采用一体设计，包括蠕变活塞杆61和冲击活塞杆62，蠕变活塞杆61设置于大缸筒10内，蠕变活塞杆61位于其上部的小径部和大缸筒10的内壁之间用蠕变活塞杆密封套7进行装配固定。其中蠕变活塞杆61位于其下部的大径部与大缸筒10、蠕变活塞杆61的小径部与蠕变活塞杆密封套7之间均采用间隙配合装配且设有密封件。蠕变活塞杆密封套7与大缸筒10之间用螺钉连接固定，与大缸筒10的内壁之间设有密封件。

冲击活塞杆62位于其上部的小径部与冲击活塞杆密封套12装配，且冲击活塞杆密封套12设置于小缸筒13与大缸筒10的连接处。冲击活塞杆62位于其下部的大径部与小缸筒13采用间隙配合装配且设有密封件，冲击活塞杆密封套12与冲击活塞杆62的小径部之间采用间隙配合装配且设有密封件。

另外，本发明的大缸筒10与小缸筒13之间尺寸需相差较大，保证小缸筒13内部可以快速产生小冲击载荷。

如图5所示，蠕变活塞杆61的下端与大缸筒10的下端内表面之间设有空隙63，此处设计可以保证液压油经第一油口11进入并推动蠕变活塞杆61向上运动。

如图6所示，第二油口18的位置应保证与蠕变活塞杆密封套7的下端在同一高度上，蠕变活塞杆密封套7下端设计如图所示结构是为了保证液压油能够顺利流出与流入大缸筒10的空腔。

如图7所示，第四油口16的位置应保证与冲击活塞杆密封套12的下端在同一高度上，冲击活塞杆密封套12的下端设计如图所示结构是为了保证液压油能够顺利流出与流入小缸筒13的空腔。

冲击活塞杆62底端与小缸筒13的下端内表面设有一定距离，便于冲击活塞杆62位于最下端时，仍能实现对吸能构件的小冲击。

第三油口15的位置需低于小缸筒13的下端内表面的水平高度，可以保证液压油能够顺利流入与流出冲击活塞杆62底端与小缸筒13的下端内表面形成的空腔。

下面，参照图1至图7并结合上述结构特征的描述，对本发明的蠕变冲击试验装置的工作过程进行描述：

如图3所示，在被试吸能构件24的蠕变性能时，首先将压力传感器23放置于活塞杆6的顶端中心，然后将被试吸能构件24放置于压力传感器23上，启动液压泵站，使活塞杆6缓慢上升，当被试吸能构件24上端面与上梁5的底面接触时，停止液压泵供油。将高精度位移传感器25的下端与活塞杆6上端固定，用于测量被试吸能构件24的蠕变变形量。

如图4所示，为液压系统原理图。该液压系统包括电机30、液压泵31、单向阀32、第一三位四通电磁换向阀33、液控单向阀34、第一压力表、第二压力表、蓄能器36、冲击缸3、比例阀37。

下面介绍蠕变冲击试验的工作原理。

如图4所示，在进行试验时，打开电机30，第一三位四通电磁换向阀33左位接通，第二三位四通电磁换向阀38置于中位，油箱内的液压油由液压泵31、单向阀32和液控单向阀34进入蓄能器36；同时进入第一油口11，推动蠕变活塞杆61并带动被测吸能构件缓慢向上运动，大缸筒10上腔中的液压油经第二油口18流回油箱，小缸筒13上腔中的液压油经第四油口16、第二三位四通电磁换向阀38的中位流回油箱，小缸筒13下腔会从油箱中吸油，使冲击小缸处于浮动状态。

在此过程中，打开第一压力表35开关，通过比例阀37调节回路压力大小，观察压力表数值是否满足实际需求的蠕变静载压力，如果满足压力要求，第一三位四通电磁换向阀33复位，完成蠕变加载过程；在此过程中，液控单向阀34起到保压作用，避免电机30长时间开启供油，因而此时可以关闭电机30。

由于在不加负载时，蠕变活塞杆61上提速度较小，因而带负载后，蠕变活塞杆61上提速度更小，可认为负载变形是蠕变变形。

如果需要进行冲击试验，可以在完成蠕变过程后继续进行如下操作：

打开电机30，第一三位四通电磁换向阀33、第二三位四通电磁换向阀38置于中位，液压泵31开始供油，打开第二压力表39开关，通过比例阀37调节回路压力，观察压力表数值是否满足实际需求的冲击压力，如果达到实际需求的冲击压力，第二三位四通电磁换向阀38右位接通，液压油经油管道进入第三油口15，产生冲击载荷，推动冲击活塞杆62并带动蠕变活塞杆61向上冲击；小缸筒13上腔中的液压油经第四油口16流回油箱，大缸筒10上腔中的液压油经第二油口18流回油箱；将第二三位四通电磁换向阀38复位，完成一次小冲击。

完成一次蠕变、小冲击叠加试验，即蠕变冲击试验。

如果需要多次试验可以重复上述操作。

以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种蠕变冲击试验装置，包括底架、连接固定在所述底架上的下梁、通过立柱连接在所述下梁上方的上梁，其特征在于，所述下梁上固定连接有冲击缸，所述冲击缸内具有上下移动的活塞杆；

在所述活塞杆的顶端和上梁的底面之间设有被试吸能构件；

所述冲击缸包括大缸筒和装配固定在所述大缸筒下方的小缸筒，所述活塞杆包括一体形成在所述大缸筒内的蠕变活塞杆和小缸筒内的冲击活塞杆；

液压系统控制液压油通过大缸筒底端的第一油口进入蠕变活塞杆的下端，推动蠕变活塞杆向上运动对被试吸能构件施加蠕变静载压力；

液压系统控制液压油通过小缸筒底端的第三油口进入冲击活塞杆的下端并产生冲击载荷，推动冲击活塞杆并带动蠕变活塞杆向上冲击，对被试吸能构件施加冲击压力。

2.如权利要求1所述的蠕变冲击试验装置，其特征在于，所述蠕变活塞杆位于其上部的小径部和大缸筒的内壁之间用蠕变活塞杆密封套进行装配固定；

所述蠕变活塞杆位于其下部的大径部与大缸筒的内壁之间、以及蠕变活塞杆的小径部与所述蠕变活塞杆密封套之间采用间隙配合装配且设有密封件。

3.如权利要求2所述的蠕变冲击试验装置，其特征在于，所述大缸筒上设有与所述大缸筒的上腔连通的第二油口，该第二油口的位置与所述蠕变活塞杆密封套的下端在同一高度上。

4.如权利要求1所述的蠕变冲击试验装置，其特征在于，所述冲击活塞杆位于其上部的小径部和冲击活塞杆密封套装配，所述冲击活塞杆密封套设置于所述小缸筒与大缸筒的连接处；

所述冲击活塞杆位于其下部的大径部与小缸筒的内壁之间、以及冲击活塞杆密封套与冲击活塞杆的小径部之间采用间隙配合装配且设有密封件。

5.如权利要求4所述的蠕变冲击试验装置，其特征在于，所述小缸筒上设有与所述小缸筒的上腔连通的第四油口，该第四油口的位置与所述冲击活塞杆密封套的下端在同一高度上。

6.如权利要求1所述的蠕变冲击试验装置，其特征在于，所述蠕变活塞杆的下端与大缸筒的下端内表面之间设有空隙，用于保证液压油经第一油口进入并推动蠕变活塞杆向上运动。

7.如权利要求1所述的蠕变冲击试验装置，其特征在于，所述冲击活塞杆的底端与小缸筒的下端内表面设有一定距离，用于冲击活塞杆位于最下端时，仍能实现对被试吸能构件的小冲击。

8.如权利要求1所述的蠕变冲击试验装置，其特征在于，所述第三油口的位置低于小缸筒的下端内表面的水平高度，用于保证液压油能够顺利流入与流出冲击活塞杆的底端与小缸筒的下端内表面形成的空腔。

9.如权利要求1所述的蠕变冲击试验装置，其特征在于，所述活塞杆的顶端和被试吸能构件之间设有压力传感器；所述活塞杆的顶端和上梁之间设有位移传感器，用于测量被测吸能构件的蠕变变形量。

10.如权利要求1所述的蠕变冲击试验装置，其特征在于，所述立柱的两端加工有外螺纹，并分别与所述上梁和下梁之间用螺母紧固；所述冲击缸通过螺栓固定连接到所述下梁上。

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