CN203249820U - 径向伸缩平面转动的真三轴压力室液压囊约束机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种径向伸缩平面转动的真三轴压力室液压囊约束机构，在相邻液压囊之间分别设有一个隔离板，每个隔离板设有一套转动弹性约束机构和两套径向弹性约束机构；径向弹性约束机构结构是，包括径向约束杆沿对角线方向伸出压力室侧壁角，径向约束杆的外端头套装有弹簧调节座；弹簧调节座的横向两端分别通过一个弹簧二与压力室侧壁角外表面连接；转动弹性约束机构结构是，包括约束套筒外圆周与压力室侧壁角中的安装孔滑动套装，约束套筒向外与转动控制杆连接，转动控制杆伸出压力室侧壁角之外并伸入连接体二的径向孔中，连接体二的横向孔中设有调节螺栓。本实用新型的装置实现了相邻液压囊不互相影响。

Description

径向伸缩平面转动的真三轴压力室液压囊约束机构

技术领域

本实用新型属于岩土工程测试设备技术领域，涉及一种径向伸缩平面转动的真三轴压力室液压囊约束机构。

背景技术

理想的岩土工程试验仪器需要具备的要求包括：1）具有均匀分布的应力和应变；2）可控制的应力应变条件；3）可控制的排水条件、加荷速率和变形速率；4）完善的控制量测系统以及较容易地实施各类应力路径的模拟试验。真三轴仪是一种用于模拟主应力状态，且在任意路径下测试土力学特性的试验仪器。

西安理工大学研制出的真三轴仪，压力室中设置有四个液压囊，轴向大主应力为刚性加载，侧向中小主应力为侧向两对液压囊柔性加载，是一种具有新型压力室加载机构的真三轴仪。但在试验过程中，如何控制施加中小主应力的相邻液压囊不受相互接触的制约，而进行独立加载，这是需要考虑的。因此，改善现有结构，消除液压囊之间相互接触影响，使得试样沿三个轴向能够独立变形，从而使模拟出的应力状态更趋于真实，成为急需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种径向伸缩平面转动的真三轴压力室液压囊约束机构，解决了现有的土力学性质测试中，相邻的中小主应力液压囊在柔性加载过程中相互制约的问题。

本实用新型采用的技术方案是：一种径向伸缩平面转动的真三轴压力室液压囊约束机构，在真三轴压力室内的四个侧壁内侧分别设置有一个液压囊，在四个压力室侧壁角的位置相邻液压囊之间分别设置有一个隔离板，每个隔离板设置有一套转动弹性约束机构和两套径向弹性约束机构，

所述的径向弹性约束机构的结构是，包括与隔离板径向连接的径向约束杆，径向约束杆沿对角线方向伸出压力室侧壁角，径向约束杆的外端头套装有弹簧调节座，弹簧调节座和压力室侧壁角外表面之间的径向约束杆上套装有套筒；弹簧调节座的横向两端分别通过一个弹簧二与压力室侧壁角外表面钩挂连接；弹簧调节座的内外两端面分别设置有一个调节螺母；

所述的转动弹性约束机构的结构是，包括用于放置隔离板的约束套筒，约束套筒外圆周与压力室侧壁角中的安装孔滑动套装，约束套筒向外与转动控制杆固定连接，转动控制杆伸出压力室侧壁角之外并伸入连接体二的径向孔中，连接体二的径向孔两侧分别设置有一个横向孔，每个横向孔中设置有一个调节螺栓。

本实用新型的有益效果是：通过各部件间的有机配合，有效的改善了真三轴试验中，中小主应力变化时相邻液压囊相互影响的缺陷，实现了中小主应力的独立施加，提高了试验的准确性和成功率；设计合理、安装简便且性能可靠。

附图说明

图1是本实用新型的液压囊约束机构的结构示意图；

图2是本实用新型装置中的隔离板径向弹性约束机构结构示意图；

图3是本实用新型装置中的隔离板转动弹性约束机构结构示意图；

图4是本实用新型装置中的隔离板结构示意图；

图5是本实用新型装置中的隔离板结构示意图。

图中，1转动弹性约束机构，2.压力室侧壁角，3.隔离板，4.滚珠一，5.约束套筒，6.转动控制杆，7.调节螺栓，8.弹簧一，9.卡槽，10.滚珠二，11.滚珠三，12.滚珠四，13.径向约束杆，14.套筒，15.弹簧调节座，16.连接体二，17.弹簧二，18.调节螺母。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

参照图1，在真三轴压力室内的四个侧壁内侧分别设置有一个液压囊，四个液压囊用于从四个侧面各自施加侧向力，在四个压力室侧壁角2的位置相邻液压囊之间分别设置有一个隔离板3进行隔开，每个隔离板3设置有一套转动弹性约束机构1和两套径向弹性约束机构，（每个隔离板3的两套径向弹性约束机构分别设置在转动弹性约束机构1的上下位置），即组成本实用新型的径向伸缩平面转动的真三轴压力室液压囊约束机构。

参照图1、图2，其中的径向弹性约束机构的结构是，包括与隔离板3径向连接的径向约束杆13，径向约束杆13沿对角线方向伸出压力室侧壁角2，径向约束杆13的外端头套装有弹簧调节座15，弹簧调节座15和压力室侧壁角2外表面之间的径向约束杆13上套装有套筒14；弹簧调节座15的横向两端分别通过一个弹簧二17与压力室侧壁角2外表面钩挂连接；弹簧调节座15的内外两端面分别设置有一个调节螺母18，用于调节弹簧调节座15在径向约束杆13端部的径向位置。

弹簧调节座15和弹簧二17的有机连接可以用来控制径向约束杆13的径向伸缩范围，从而控制隔离板3的径向运动。径向约束杆13是旋入隔离板3的卡槽9之中，用于约束隔离板3的径向运动。

参照图3，转动弹性约束机构1的结构是，包括用于放置隔离板3的约束套筒5，约束套筒5外圆周与压力室侧壁角2中的安装孔滑动套装，约束套筒5向外与转动控制杆6固定连接，转动控制杆6伸出压力室侧壁角2之外并伸入连接体二16的径向孔中，连接体二16的径向孔两侧分别设置有一个横向孔，每个横向孔中设置有一个调节螺栓7，调节螺栓7内装有弹簧一8；

约束套筒5矩形内腔的侧壁上安装有滚珠一4，用于减少隔离板3与约束套筒5之间的摩擦力，使得隔离板3可以自由径向伸缩；调节螺栓7内装有弹簧一8，通过旋转调节螺栓7压紧弹簧一8来调节转动控制杆6的活动范围。

参照图4、图5，图5相当于图4的俯视方向，隔离板3横截面为T字形结构，其长条壁上安装有多个滚珠四12，使得隔离板3在约束套筒5中自由的径向伸缩；隔离板3的底部内侧和外侧也分别安装有滚珠三11和滚珠二10，使得隔离板3与压力室底板光滑接触。在隔离板3的背部上下分别设置有一个卡槽9，用于与径向约束杆13相连接，从而约束隔离板3的径向运动。

本实用新型装置的组装方法是，实验前，将套筒14套在弹簧调节座15和压力室侧壁角2之间的径向约束杆13上，由于径向约束杆13与隔离板3是连接在一起的，因此会使隔离板3回缩，这样可以方便装样。在实验过程中，相邻两侧压力腔中的液压囊在液压上升囊体增大时，隔离板3可以将其分隔开，当一侧的液压囊体积增大时，约束套筒5外圆周与压力室侧壁角2中的安装位置套装，实现隔离板3在隔离板转动弹性约束机构1的作用下沿底座平面的转动，以满足液压囊增大的体积。当土样受压后，侧向发生鼓胀，隔离板3可以沿着约束套筒5径向向外滑动，不会影响土样的形变。

本实用新型的压力室液压囊约束机构的作用主要在于应用隔离板将相邻两侧的柔性液压囊隔离开，并且在隔离板转动弹性约束机构和隔离板径向弹性约束机构的共同作用下，可以使得隔离板随着两侧液压囊的形变发生平面转动，随着试验试样的体变发生径向伸缩移动，从而得以消除液压囊之间相互接触影响，进行三向独立加载，使得试样沿三个轴向能够独立变形，这样可以真实地模拟土单元的应力状态。结合现有真三轴压力室对岩土材料实现侧向互不干扰加载和变形，进行三向独立加载，从而在模拟实际应力状态的条件下，获得研究岩土材料的强度特性和变形特性的试验数据。

Claims (3)

1.一种径向伸缩平面转动的真三轴压力室液压囊约束机构，其特点在于：在真三轴压力室内的四个侧壁内侧分别设置有一个液压囊，在四个压力室侧壁角（2）的位置相邻液压囊之间分别设置有一个隔离板（3），

每个隔离板（3）设置有一套转动弹性约束机构（1）和两套径向弹性约束机构，

所述的径向弹性约束机构的结构是，包括与隔离板（3）径向连接的径向约束杆（13），径向约束杆（13）沿对角线方向伸出压力室侧壁角（2），径向约束杆（13）的外端头套装有弹簧调节座（15），弹簧调节座（15）和压力室侧壁角（2）外表面之间的径向约束杆（13）上套装有套筒（14）；弹簧调节座（15）的横向两端分别通过一个弹簧二（17）与压力室侧壁角（2）外表面钩挂连接；弹簧调节座（15）的内外两端面分别设置有一个调节螺母（18）；

所述的转动弹性约束机构（1）的结构是，包括用于放置隔离板（3）的约束套筒（5），约束套筒（5）外圆周与压力室侧壁角（2）中的安装孔滑动套装，约束套筒（5）向外与转动控制杆（6）固定连接，转动控制杆（6）伸出压力室侧壁角（2）之外并伸入连接体二（16）的径向孔中，连接体二（16）的径向孔两侧分别设置有一个横向孔，每个横向孔中设置有一个调节螺栓（7）。

2.根据权利要求1所述的径向伸缩平面转动的真三轴压力室液压囊约束机构，其特点在于：所述的约束套筒（5）矩形内腔的侧壁上安装有滚珠一（4）；调节螺栓（7）内装有弹簧一（8）。

3.根据权利要求1所述的径向伸缩平面转动的真三轴压力室液压囊约束机构，其特点在于：所述的隔离板（3）横截面为T字形结构，其长条壁上安装有多个滚珠四（12）；隔离板（3）的底部内侧和外侧也分别安装有滚珠三（11）和滚珠二（10）；在隔离板（3）的背部上下分别设置有一个卡槽（9）。

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