[發明專利]設有圍壓穩定補償器的振動三軸測定儀

無效

• 申請號: 200810020650.7
• 申請日: 2008-02-19
• 公開（公告）號: CN101256128A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 范明橋;蔡正銀;張建衛;賈喜群;肖雪宏;范春生
• 申請（專利權）人: 水利部交通部電力工業部南京水利科學研究院
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00;G01N33/24
• 代理公司: 南京知識律師事務所
• 代理人: 栗仲平

技術領域

本申請涉及一種土木工程試驗機械，具體涉及一種設有圍壓穩定補償器的振動三軸測定儀。

背景技術

大型振動三軸測定儀(通稱振動三軸儀)是測定粗顆粒土的動力特性，如動強度、動模量、動力變形參數等的最常用儀器。現有技術的大型振動三軸測定儀結構是：在機架中設有三軸壓力室，三軸壓力室上方設有傳力軸，傳力軸的連桿上端設有軸向伺服液壓系統：該軸向伺服液壓系統的結構是動力油缸(軸向激振器)通過活塞推拉傳力軸，傳力軸的下端設有樣品帽，用以固定樣品；傳力軸上還設有負荷傳感器；三軸壓力室的側面設有圍壓加壓系統，該圍壓加壓系統中設有側向水箱，所述側向水箱與空氣壓縮機連通。由于這種傳統的振動三軸儀僅在軸向采用伺服液壓方式加壓；而側向圍壓使用空氣壓縮機加壓，側向圍壓最大只能加到2.0MPa。為解決側向圍壓不足問題，雖然可以采用其他方式加大側向圍壓，例如可以加到5Mpa；然而，在較大荷載軸向振動時，試樣變形可達5～10mm，由于圍壓水的可壓縮量很小，軸向活塞連桿在壓力室內上下運動將導致圍壓產生較大波動。盡管側向壓力伺服液壓系統可以調節圍壓，但由于振動頻率較快(可達到0.3～1.0次/秒)，連桿活塞運動行程大，此項調節遠跟不上軸向振動造成的圍壓波動，圍壓波動幅度可達圍壓值的7％～10％，超過允許誤差范圍。所以，如何加大側向圍壓的課題成為現有技術中未解決的難題。

發明內容

針對現有技術中側向圍壓波動幅度過大，超過允許誤差的問題，本申請的目的是提供一種設有圍壓穩定補償器的振動三軸測定儀，本發明在軸向振動時圍壓可保持穩定，在較大的動力試驗時圍壓波動幅度不超過圍壓值的2％。側向圍壓最大可以加到5MPa。

完成上述發明任務的技術方案是，一種設有圍壓穩定補償器的振動三軸測定儀，在機架中設有三軸壓力室，該三軸壓力室上方設有傳力軸，該傳力軸的連桿上端設有軸向伺服液壓系統：所述軸向伺服液壓系統的結構是動力油缸(軸向激振器)通過油缸活塞推拉傳力軸，傳力軸的下端設有樣品帽，用以固定樣品；傳力軸的連桿上還設有負荷傳感器；三軸壓力室的側面設有圍壓加壓系統，該圍壓加壓系統中設有側向水缸，其特征在于，所述的圍壓加壓系統中設有圍壓穩定補償器，該圍壓穩定補償器的結構是：在所述動力油缸的上方設有與傳力軸同軸的串聯水缸，所述側向水缸與側向液壓缸連接，同時，該串聯水缸通過鋼管與所述的側向水箱連通。

本發明的優化方案有：

1、所述串聯水缸的活塞直徑與進入三軸壓力室的連桿直徑相等。

2、所述的圍壓加壓系統采用伺服液壓方式加壓，其結構是：所述負荷傳感器的輸出，在輸出給測定數據顯示機構的同時，接圍壓加壓系統的控制電路，該控制電路控制圍壓加壓系統的側向液壓缸。

3、所述的鋼管采用大口徑空心鋼管，該大口徑空心鋼管的直徑為50mm以上。

本發明在機架頂部設置了與動力油缸活塞同軸相連的串聯水缸，水缸活塞直徑與進入壓力室的連桿直徑相等，此水缸頂部通過大口徑空心鋼管與提供圍壓的水缸前部空間相連。試驗前，壓力室、側壓水缸前部、空心鋼管、頂部串聯上部水缸均充滿水。當軸向活塞向下運動時，帶動串聯水缸活塞向下運動，壓力室內的水通過鋼管流向串連水缸上部，正好填補充到由軸向水缸活塞向下運動而騰出的相同體積的空間，壓力室內的水體不會被壓縮，水壓力保持不變。活塞向上運動時也是這樣，只是水流方向相反。這樣在軸向振動時圍壓可保持穩定。實際試驗結果表明，采用此項技術，在較大的動力試驗時圍壓波動幅度不超過圍壓值的2％。側向圍壓最大可以加到5MPa。

附圖說明

圖1為本發明的振動三軸儀結構圖；

圖2為圍壓穩定補償器局部放大圖。

具體實施方式

實施例1，設有圍壓穩定補償器的振動三軸測定儀，參照圖1、圖2：在機架5中設有三軸壓力室7，三軸壓力室7上方設有傳力軸9，傳力軸9的連桿上端設有動力油缸(軸向激振器)，通過油缸活塞推拉傳力軸9，傳力軸9的下端設有樣品帽10，用以固定樣品12；傳力軸9的連桿上還設有負荷傳感器6；三軸壓力室7的側面設有側向水箱2，側向水箱2與側向液壓缸1連接。同時，在動力油缸4的上方設有與傳力軸9同軸的串聯水缸3，該串聯水缸3通過鋼管11與側向水箱2連通。串聯水缸3的活塞直徑與進入三軸壓力室的連桿直徑相等，以此構成圍壓穩定補償器。同時，負荷傳感器6在輸出給測定數據顯示機構的同時，接圍壓加壓系統的控制電路，該控制電路控制圍壓加壓系統的側向液壓缸1。