CN202512030U - 伺服控制岩石三轴流变试验装置 - Google Patents
伺服控制岩石三轴流变试验装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN202512030U CN202512030U CN 201220006428 CN201220006428U CN202512030U CN 202512030 U CN202512030 U CN 202512030U CN 201220006428 CN201220006428 CN 201220006428 CN 201220006428 U CN201220006428 U CN 201220006428U CN 202512030 U CN202512030 U CN 202512030U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- axial
- pressure
- confined pressure
- oil cylinder
- axial compression
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Abstract
本实用新型公开了一种伺服控制岩石三轴流变试验装置，轴向加载系统对下置油缸加压，油缸活塞组件推动压力室装置中的试件向上移动，平衡活塞组件承载轴向力由轴向力传感器将信号传至轴压控制系统；围压加载系统对压力室装置内置油缸加压，围压传感器将信号传至围压控制系统，轴压、围压控制器控制流变试验过程中轴压和围压长期恒定；该过程中试件发生蠕变变形，引致轴压、围压即时波动，轴向力传感器、围压传感器随时将信号传送至轴压、围压控制器，该控制器根据反馈信号波动大小分别发出指令启动伺服电机，伺服控制滚轴丝杠位移前进或后退，加压缸活塞杆移动，分别调节加压缸输出的轴压、围压，控制稳压精度高，且达到长时间自动稳压。
Description
技术领域
本实用新型涉及岩石力学性质试验设备，尤其涉及一种高围压伺服控制岩石三轴流变试验装置。
背景技术
在水利水电、矿山、交通等领域需修建的深部地下工程日趋增多。随着深度的增加，地应力增大、地质条件恶化、破碎岩体增多、水头压力和涌水量加大、地温升高等因素显现，为研究深部工程岩体的力学特性，尤其是高应力条件下工程岩体的长期强度及时效变形特性，最直接的、经济的途径是开展室内岩石三轴流变试验，通过试验获得复杂地质条件下岩石的长期强度参数及时效变形特征，以便在保证工程长期稳定性及长期运营安全。
室内试验具有能够长期观察、可严格控制试验条件、重复次数多和耗资少等优点，受到广泛的重视，但由于岩石工程处于复杂应力状态下，在很多情况下，简单应力状态下的岩石流变试验不能完全反映工程实际中的岩体应力状态和岩石性态，因此，三轴应力状态条件下的岩石流变试验研究十分重要。
岩石的变形和应力受时间因素的影响，在外部条件不变的情况下，岩石的变形或应力随时间而变化发生流变。岩石的流变是一种十分普遍的现象，在斜坡、地下洞室及地基中都可直接观测到。由于流变的影响，将在岩体内及建筑物内产生应力集中或变形加剧而影响其稳定性。因而，岩石工程中岩体的长期变形及强度是工程设计和控制中不可忽视的指标，岩石流变试验是了解岩石流变力学特性的重要手段。
由此，根据复杂应力状态下岩石流变特性，针对高围压长时间稳压等技术方面，如承载有限、变形较大和环境温度变化时，控制稳压精度尚存欠缺，在轴向、围压稳压系统采用伺服控制器和计算机进行稳压系统控制，在测试、安装试件、长时稳压和数据自动采集及停电补偿等方面，都是需要解决的问题。
发明内容
本实用新型的目的是为了解决现有岩石三轴流变试验长时间稳压、自动稳压精度控制的问题，提供一种轴压、围压加载系统伺服控制丝杆位移，适合变形较大且实现高围压的电液伺服控制室内岩石三轴流变试验装置。
本实用新型采用以下技术方案：伺服控制岩石三轴流变试验装置，包括主机框架、框架下置油缸及活塞组件、设置在油缸活塞组件与框架横梁之间的压力室装置，其特征在于：压力室装置为筒体内置油缸及平衡活塞组件，试件设置在油缸内的底座与平衡活塞组件之间，平衡活塞组件上设置轴向力传感器，且上顶主机框架横梁；轴压加载系统、围压加载系统分别由伺服电机带动滚轴丝杠传动装置，滚轴丝杠传动位移推动轴压、围压加压缸，轴压加载系统上的加压油管接入下置油缸，围压加载系统上的加压油管接入压力室装置内置油缸底部。
所述试件轴向端面分别接轴向变形传感器，试件的侧面接径向变形传感器；围压加压缸接围压传感器，轴压加载系统、围压加载系统上的滚轴丝杠分别接轴压加载丝杠位移传感器、围压加载丝杠位移传感器。
而且，轴向变形传感器、径向变形传感器、轴向力传感器、轴向加载丝杠位移传感器、伺服电机分别接入轴压控制器，围压传感器、围压加载丝杠位移传感器、伺服电机分别接入围压控制器。
而且，轴压控制器、围压控制器分别接入计算机数据采集系统。
所述压力室装置内的试件，其上设置有轴承，且上顶平衡活塞组件；压力室筒体和底座由卡箍联接。
本实用新型与现有技术相比主要优点：
1、由于本实用新型采用压力室内为试件及液压油加载腔室，压力室筒体和底座采用卡箍连接结构，拆卸方便、快捷。
2、由于采用轴压、围压加载系统，伺服电机进行自动稳压，长时间稳定性能良好。轴压、围压加载系统为两个相互独立的加载装置，通过轴压、围压加载，轴向力加载油缸及活塞组件，推动压力室装置上移，在试验过程中保持轴压恒定，采用自平衡活塞组件，能自动保持围压的基本恒定，有利于提高轴压、围压的控制精度和轴压、围压的长时稳定度，可以进行室内岩石单轴压缩流变、三轴压缩流变试验。
3、由于采用在试件的轴向两端面、侧面分别接轴向变形传感器、径向变形传感器，而且设置轴向力传感器、围压传感器、轴压加载丝杠位移传感器、围压加载丝杠位移传感器，将它们分别接入伺服控制器，试件发生变形，轴向、径向变形传感器输出信号，引发轴压、围压瞬时波动，伺服控制器将得到的传感器信号放大处理和控制调整伺服电机，伺服控制滚轴丝杠位移前进或后退，加压缸活塞杆移动，分别调节加压缸输出的轴压、围压，以此达到长时稳压，轴向、围压加载系统的控制部分加载平稳，控制波动度较小，可以采用压力控制或变形控制，也可以在试验过程中进行控制方式的平滑切换，在长时间的试验中，可以进行间断控制，控制的方式和间隔时间可以人为设置。
4、由于采用对轴向力加载，压力室装置上移，在试验过程中保持轴压恒定，采用自平衡活塞组件，而且在轴力、高围压下长时间稳压，能自动保持高围压的基本恒定，改进岩石三轴流变试验承载有限，围压较低的状态，试验过程中断电对试验影响较小，在不进行手动补偿的情况下，压力下降不到1％；如果进行手动补偿，则可以保持稳压值。
5、由于采用轴压和围压伺服控制控制器接入计算机数据采集系统，伺服控制器能自动稳压，输出信号进行轴压和围压加载伺服控制，计算机采集系统自动记录和自动控制试验数据的连续采集和存储，数据采集系统软件在WINDOWS操作平台上运行，可以自动进行数据处理，以及自动记录丝杆位移时程曲线等。
附图说明
图1是本实用新型伺服控制岩石三轴流变试验装置示意图。
图2是实用新型伺服控制岩石三轴流变试验装置的轴向、围压加载控制系统图。
压力室装置(1)，筒体(2)，内置油缸(3)，平衡活塞组件(4)，试件(5)，底座(6)，反力框架横梁(7)，轴向力传感器(8)，轴向端面(9、9′)，轴向变形传感器(10)，试件侧面(11)，径向变形传感器(12)，轴压加载系统(13)，围压加载系统(13′)，轴承(14)，伺服电机(15、15′)，.滚轴丝杠传动装置(16、16′)，滚轴丝杠(17、17′)，轴压加压缸(18)，围压加压缸(18′)，轴压加压油管(19)，围压加压油管(19′)，下置油缸(20)，带轮小车(21)，围压传感器(22)，围压加载丝杠位移传感器(23)，围压加载丝杠位移传感器(23′)，卡箍(24)，起吊装置(25)，支架横梁(26)，主机框架(27)，轨道(28)，轴压控制器(29)，围压控制器(29′)，计算机数据采集系统(30)。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
如图1所示，一种伺服控制岩石三轴流变试验装置，包括主机框架(27)、框架下置油缸(20)及活塞组件(4)、主机框架(27)上设有反力框架横梁(7)，起吊装置(25)安装在支架横梁(26)，便于试验及试样的装卸，压力室装置(1)设置在油缸活塞组件(4)与反力框框架横梁(7)之间，主机框架(27) 设置成门式加载框架，具有较高的刚度。
压力室装置(1)为筒体(2)状，内面设置成油缸(3)及平衡活塞组件(4)，构成压力室，压力室筒体(2)和底座(6)由卡箍(24)联接，便于试件放置；试件(5)设置在油缸(3)内的底座(6)与平衡活塞组件(4)之间，试件(5)上可以设置有轴承(14)，轴承(14)上顶平衡活塞组件(4)，平衡活塞杆(4)顶住轴向力传感器(8)；试件(5)轴向两端面(9、9′)分别接轴向变形传感器(10)，试件(5)侧面(11)分别接径向变形传感器(12)；主机框架(27)机座(6)上安装有轨道(28)及小车(21)，压力室(1)固定在小车(21)上，小车可在轨道(28)上移动，便于将压力室装置(1)移入油缸活塞组件(4)与框架横梁(7)之间；
轴压加载系统(13)由伺服电机(15)带动滚轴丝杠传动装置(16)，滚轴丝杠(17)传动位移推动轴压加压缸(18)，轴压加载系统(13)上的加压油管(19)接入下置油缸(20)，其中，滚轴丝杠(17)接轴压丝杠位移传感器(23)；
围压加载系统(13′)、分别由伺服电机(15′)带动滚轴丝杠传动装置(16′)，滚轴丝杠(17′传动位移推动围压加压缸(18′)，其中，滚轴丝杠(17′)接围压丝杠位移传感器(23′)，围压加压缸(18′)接围压传感器(22)，围压加载系统(13′)上的加压油管(19′)接入压力室装置(1)内油缸(3)底部。
轴向变形传感器(10)、径向变形传感器(12)、轴向力传感器(8)、轴压丝杠位移传感器(23)、伺服电机(15)分别接入轴压控制器(29)，围压传感器(22)、围压丝杠位移传感器(23′)、伺服电机(15′)分别接入围压控制器(29′)，控制器(29、29′)分别接入计算机数据采集系统(30)。
轴向加载系统通过加压油管对下置油缸加压，油缸活塞组件推动压力室装置向上移动，试件上端的平衡活塞组件将承载的轴向力通过轴向力传感器将轴压信号传送至轴压控制系统；围压加载系统通过加压油管对压力室装置内置油缸加压，围压传感器将围压信号传送至围压控制系统，轴压控制系统、围压控制系统控制轴压和围压恒定。
当试件发生蠕变变形时，轴向、径向变形传感器输出信号，引发轴压、围压瞬时波动，轴向力传感器、围压传感器将信号分别传送至轴压、围压控制系统，轴压、围压控制系统分别调整伺服电机，伺服控制滚轴丝杠位移前进或后退，加压缸活塞杆移动，分别调节加压缸输出的轴压、围压，达到长时间稳压。
轴压控制器、围压控制器分别将轴向力传感器、围压传感器、轴向及围压位移传感器、轴向变形传感器、径向变形传感器的信号进行放大处理显示和控制伺服电机，控制器接入计算机数据采集系统。轴压、围压加载系统与充液油源其配套使用。
Claims (5)
1.一种伺服控制岩石三轴流变试验装置，包括主机框架(27)、框架(27)下置油缸20及活塞组件、设置在油缸活塞组件(4)与框架横梁(26)之间的压力室装置(1)，其特征在于：压力室装置(1)为筒体(2)内置油缸(3)及平衡活塞组件(4)，试件(5)设置在油缸(3)内的底座(6)与平衡活塞组件(4)之间，平衡活塞组件(4)上设置轴向力传感器(8)，且上顶主机框架横梁(7)；轴压加载系统(13、围压加载系统(13′)分别由伺服电机(15、15′)带动滚轴丝杠传动装置(16、16′)，滚轴丝杠(17、17′)传动位移推动轴压、围压加压缸(18、18′)，轴压加载系统13上的加压油管(19)接入下置油缸(20)，围压加载系统(13′)上的加压油管(19′)接入压力室装置(1)内置油缸(3)底部；
所述试件(5)轴向端面(9、9′)分别接轴向变形传感器(10)，试件(5)的侧面(11)接径向变形传感器(12)；
所述围压加压缸(18′)接围压传感器(22)，轴压加载系统(13)、围压加载系统(13′)上的滚轴丝杠(17、17′)分别接轴压加载丝杠位移传感器(23)、围压加载丝杠位移传感器(23′)。
2.根据权利要求1所述的一种伺服控制岩石三轴流变试验装置，其特征在于：所述轴向变形传感器(10)、径向变形传感器(12)、轴向力传感器(8)、轴向加载丝杠位移传感器(23)、伺服电机(15)分别接入轴压控制器(29)，围压传感器(22)、围压加载丝杠位移传感器(23′)、伺服电机(15′)分别接入围压控制器(29′)。
3.根据权利要求2所述的一种伺服控制岩石三轴流变试验装置，其特征在于：轴压控制器(29)、围压控制器(29′)分别接入计算机数据采集系统(30)。
4.根据权利要求1所述的一种伺服控制岩石三轴流变试验装置，其特征在于：所述压力室装置(1)内的试件(5)，其上设置有轴承(14)，且上顶平衡活塞组件(4)。
5.根据权利要求1所述的一种伺服控制岩石三轴流变试验装置，其特征在于：压力室筒体(2)和底座(6)由卡箍(24)联接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201220006428 CN202512030U (zh) | 2012-01-09 | 2012-01-09 | 伺服控制岩石三轴流变试验装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201220006428 CN202512030U (zh) | 2012-01-09 | 2012-01-09 | 伺服控制岩石三轴流变试验装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN202512030U true CN202512030U (zh) | 2012-10-31 |
Family
ID=47064508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201220006428 Expired - Fee Related CN202512030U (zh) | 2012-01-09 | 2012-01-09 | 伺服控制岩石三轴流变试验装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN202512030U (zh) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103335900A (zh) * | 2013-07-22 | 2013-10-02 | 长江水利委员会长江科学院 | 现场伺服控制岩体流变试验仪 |
| CN105067407A (zh) * | 2015-08-14 | 2015-11-18 | 昆明理工大学 | 一种尾矿材料的三轴流变实验自动制样饱和装置 |
| CN105424505A (zh) * | 2015-11-06 | 2016-03-23 | 三峡大学 | 一种满足不同尺寸试样三轴剪切试验的装置和方法 |
| CN105928793A (zh) * | 2016-04-20 | 2016-09-07 | 北京交通大学 | 置于转台上的岩石力学试验机 |
| CN106092772A (zh) * | 2016-06-07 | 2016-11-09 | 大连理工大学 | 一种天然气水合物岩心试样保压转移式三轴装置及方法 |
| CN106442115A (zh) * | 2016-09-18 | 2017-02-22 | 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所 | 复杂应力下岩石节理超声实验装置及其控制系统 |
| CN106644742A (zh) * | 2017-02-28 | 2017-05-10 | 中国石油大学(华东) | 一种岩心三轴试验装置 |
| CN107036903A (zh) * | 2017-05-04 | 2017-08-11 | 中国矿业大学(北京) | 动力扰动低温岩石三轴加卸载流变仪及试验方法 |
| CN107290222A (zh) * | 2017-07-25 | 2017-10-24 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 一种岩石三轴试验设备及方法 |
| CN109540676A (zh) * | 2019-01-05 | 2019-03-29 | 北京交通大学 | 一种采用伺服加载、机械稳压的软岩单轴蠕变仪 |
| CN109932249A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-06-25 | 河海大学 | 堆石料三轴试验装置 |
| CN112284922A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-01-29 | 太原理工大学 | 一种煤岩体高温三轴流变及动静组合加载试验装置 |
| CN113188897A (zh) * | 2021-05-21 | 2021-07-30 | 长沙理工大学 | 一种岩石应力测试装置 |
| CN113432967A (zh) * | 2021-08-12 | 2021-09-24 | 重庆大学 | 一种岩石三轴蠕变实验装置 |
| CN114111536A (zh) * | 2021-11-24 | 2022-03-01 | 中国水利水电科学研究院 | 一种三轴试验仪轴间对准度校准方法及装置 |
| CN114486546A (zh) * | 2022-01-27 | 2022-05-13 | 福州大学 | 恒定刚度边界水压致裂试验装置 |
-
2012
- 2012-01-09 CN CN 201220006428 patent/CN202512030U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103335900A (zh) * | 2013-07-22 | 2013-10-02 | 长江水利委员会长江科学院 | 现场伺服控制岩体流变试验仪 |
| CN105067407A (zh) * | 2015-08-14 | 2015-11-18 | 昆明理工大学 | 一种尾矿材料的三轴流变实验自动制样饱和装置 |
| CN105424505B (zh) * | 2015-11-06 | 2017-11-28 | 三峡大学 | 一种满足不同尺寸试样三轴剪切试验的装置和方法 |
| CN105424505A (zh) * | 2015-11-06 | 2016-03-23 | 三峡大学 | 一种满足不同尺寸试样三轴剪切试验的装置和方法 |
| CN105928793A (zh) * | 2016-04-20 | 2016-09-07 | 北京交通大学 | 置于转台上的岩石力学试验机 |
| CN105928793B (zh) * | 2016-04-20 | 2019-01-04 | 北京交通大学 | 置于转台上的岩石力学试验机 |
| CN106092772A (zh) * | 2016-06-07 | 2016-11-09 | 大连理工大学 | 一种天然气水合物岩心试样保压转移式三轴装置及方法 |
| CN106092772B (zh) * | 2016-06-07 | 2018-11-09 | 大连理工大学 | 一种天然气水合物岩心试样保压转移式三轴装置及方法 |
| CN106442115A (zh) * | 2016-09-18 | 2017-02-22 | 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所 | 复杂应力下岩石节理超声实验装置及其控制系统 |
| CN106442115B (zh) * | 2016-09-18 | 2024-02-13 | 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所 | 复杂应力下岩石节理超声实验装置及其控制系统 |
| CN106644742A (zh) * | 2017-02-28 | 2017-05-10 | 中国石油大学(华东) | 一种岩心三轴试验装置 |
| CN106644742B (zh) * | 2017-02-28 | 2023-05-26 | 中国石油大学(华东) | 一种岩心三轴试验装置 |
| CN107036903A (zh) * | 2017-05-04 | 2017-08-11 | 中国矿业大学(北京) | 动力扰动低温岩石三轴加卸载流变仪及试验方法 |
| CN107290222A (zh) * | 2017-07-25 | 2017-10-24 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 一种岩石三轴试验设备及方法 |
| CN107290222B (zh) * | 2017-07-25 | 2020-03-31 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 一种岩石三轴试验设备及方法 |
| CN109540676A (zh) * | 2019-01-05 | 2019-03-29 | 北京交通大学 | 一种采用伺服加载、机械稳压的软岩单轴蠕变仪 |
| CN109540676B (zh) * | 2019-01-05 | 2023-12-12 | 北京交通大学 | 一种采用伺服加载、机械稳压的软岩单轴蠕变仪 |
| CN109932249A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-06-25 | 河海大学 | 堆石料三轴试验装置 |
| CN112284922B (zh) * | 2020-11-11 | 2023-03-31 | 太原理工大学 | 一种煤岩体高温三轴流变及动静组合加载试验装置 |
| CN112284922A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-01-29 | 太原理工大学 | 一种煤岩体高温三轴流变及动静组合加载试验装置 |
| CN113188897A (zh) * | 2021-05-21 | 2021-07-30 | 长沙理工大学 | 一种岩石应力测试装置 |
| CN113432967A (zh) * | 2021-08-12 | 2021-09-24 | 重庆大学 | 一种岩石三轴蠕变实验装置 |
| CN114111536A (zh) * | 2021-11-24 | 2022-03-01 | 中国水利水电科学研究院 | 一种三轴试验仪轴间对准度校准方法及装置 |
| CN114111536B (zh) * | 2021-11-24 | 2022-06-21 | 中国水利水电科学研究院 | 一种三轴试验仪轴间对准度校准方法及装置 |
| CN114486546A (zh) * | 2022-01-27 | 2022-05-13 | 福州大学 | 恒定刚度边界水压致裂试验装置 |
| CN114486546B (zh) * | 2022-01-27 | 2023-02-03 | 福州大学 | 恒定刚度边界水压致裂试验装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN202512030U (zh) | 伺服控制岩石三轴流变试验装置 | |
| CN102890033A (zh) | 电液伺服岩石三轴流变试验装置及试验方法 | |
| CN106404557B (zh) | 一种岩石空心圆柱扭剪仪 | |
| CN103163026B (zh) | 一种岩土压剪流变试验机及试验方法 | |
| CN103499487B (zh) | 一种复杂荷载试验机 | |
| CN103558006B (zh) | 冲击力可控式冲击矿压巷道支护物理模拟冲击试验方法及装置 | |
| CN102621012B (zh) | 多功能真三轴岩石蠕变仪 | |
| CN108036999B (zh) | 一种用于岩体直接剪切、拉压加载的新型多功能试验机 | |
| CN103115828A (zh) | 一种构件复合受扭实验装置及方法 | |
| CN103344495B (zh) | 刚性承压板中心孔法伺服控制深部岩体变形试验装置及其方法 | |
| CN104458428A (zh) | 一种大型流-固-热多场耦合试验加载系统 | |
| CN102879216A (zh) | 一种超低速运行液压机综合动态摩擦特性的测试系统 | |
| CN104100281A (zh) | 一种矿用多级让压防冲支护装置、支护系统及使用方法 | |
| CN103674736A (zh) | 堆石料劣化大型三轴剪切试验仪 | |
| CN203241300U (zh) | 一种岩土压剪流变试验机 | |
| CN204495556U (zh) | 一种链条磨损对比试验机 | |
| CN205103102U (zh) | 一种用于岩石试验的三轴压力试验机 | |
| CN202512109U (zh) | 大型土工固结仪 | |
| CN206710188U (zh) | 一种高精度扭矩反馈型岩石空心圆柱扭剪仪 | |
| CN205003025U (zh) | 一种同时多级加载蠕变试验机 | |
| CN201637522U (zh) | 模拟实验架采掘面顶板载荷测定装置 | |
| CN110173481B (zh) | 一种偏负载与自重协同补偿的液压试验台控制系统 | |
| CN101788382B (zh) | 滚珠丝杠副实验台 | |
| CN104075945B (zh) | 一种锚固结构流变试验机及其模拟地质结构体流变特性的方法 | |
| CN202916111U (zh) | 一种双向多通道工事静力液压加载试验装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20121031 Termination date: 20140109 |