[發明專利]一種巖石三軸多元同步軸向加載系統

有效

• 申請號: 201210384146.1
• 申請日: 2012-10-11
• 公開（公告）號: CN102854058A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 周翠英;陸儀啟;劉鎮
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于工程機械中的試驗機領域，特別涉及一種巖石三軸多元同步軸向加載系統，適用于同步對多套壓力室進行軸向加載與控制。

技術背景

大型科學儀器設備的研制是工程地質學科領域中特別值得關注的前沿基礎性課題，也是重大工程災害研究的迫切需求。最能直接反應巖石在賦存水溶液環境中變形破壞全過程的基礎性試驗研究，開展的較少，處于探索性階段，主要體現在對現有試驗手段的改進和針對脆性巖石的小尺度試驗設備研制上。由于試驗條件的限制，嚴重制約了軟巖軟化機制等的研究。

現有的巖石三軸加載試驗裝置，主要包括軸向荷載加載系統、圍壓加載系統、伺服控制系統等部分，其主要不足在于：一套伺服器只能控制一個加載裝置對一個壓力室進行控制，無法通過由一套伺服器控制加載時實現對多個壓力室的控制，因而，不能實現巖石變形破壞全過程同步試驗研究。

因此，研制發明一種經濟高效的、能實現對多套壓力室多元同步施加軸向壓力的加載系統，具有非常廣闊的應用前景。

發明內容

本發明的目的是，針對現有巖石三軸試驗中形破壞全過程同步試驗研究的需求，提供一種經濟高效的、能實現對多套壓力室多元同步施加軸向壓力的加載系統。

為了達到上述目的，本發明提供了一種巖石三軸多元同步軸向加載系統，由伺服電機、伺服控制器、減速器和離合器、齒輪組、齒輪泵、液壓缸與控制計算機組成。通過伺服控制器控制伺服電機，伺服電機直接與主齒輪組相連并帶動其轉動；主齒輪組與分齒輪組之間安裝有離合器和減速器，通過離合器控制主、分齒輪組之間的連接，并通過設定減速器的傳動比，實現各級齒輪組轉速的不同；各齒輪組通過轉軸帶動齒輪泵轉動，齒輪泵的進口與油源相連，出口與液壓缸相連，液壓缸與對應的巖石三軸壓力室相連；在巖石三軸壓力室加載軸處安裝壓力檢測元件，將壓力數值實時返回控制計算機進行分析比較，以實時控制伺服電機的轉速。

本發明具有以下優點：

1、試驗周期短，利用一套伺服控制器實現對多套壓力室的軸向壓力的多元同步控制，能顯著縮減試驗周期。

2、成本低廉，利用一套伺服控制器實現對多套壓力室試驗工作的控制。

3、對比試驗實時性強，通過在多套壓力室中添加不同的工作溶液，實現同種巖樣在不同賦存壞境中、不同軸向壓力下的流變實時對比試驗。

4、工作液體相互獨立，互不干擾，互不污染。

5、實現同一試驗環境，即同一時間、同一環境溫度、同一大氣壓強等，排除不必要的干擾。

附圖說明

圖1是本發明的組成結構示意框圖；

其中：

1-控制計算機2-伺服控制器3-伺服電機

4-主齒輪組5-分齒輪組6-離合器與減速器

7-齒輪泵8-液壓缸9-三軸壓力室

10-壓力檢測元件

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的技術方案進一步說明：

控制計算機1控制伺服控制器2，伺服控制器2發送控制指令給伺服電機3，伺服電機3通過驅動主齒輪組4，主齒輪組4通過離合器與減速器6與分齒輪組5相連，分齒輪組5之間也通過離合器與減速器6相連，各齒輪組5與齒輪泵7相連，驅動齒輪泵7，由于齒輪組5的轉速各不相同，所以齒輪泵7的轉速也不同，所輸出的壓力也不同；齒輪泵7的入口與油源相連，出口與液壓缸8連接，液壓缸8與三軸壓力室9的軸向加載裝置相連，推動加載軸，完成軸向荷載的施加；壓力檢測元件10安裝在軸向加載軸上，對各壓力室9的軸向壓力進行檢測，并反饋給控制計算機1，控制計算機1經過分析比較實時壓力與設定壓力，實時調整伺服電機3轉速，從而實現僅使用一臺伺服控制器，對多套壓力室同步進行軸向荷載的施加與控制，實現在同一時段內進行多種不同軸向壓力的三軸試驗。