[發明專利]一種巖石軸向正余弦加卸載單軸試驗機裝置

有效

• 申請號: 201710958464.7
• 申請日: 2017-10-16
• 公開（公告）號: CN107884291B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 徐樂華;郭棟;楊希強;趙富強;姜海納;徐學聰;張克;張文皓;徐振元;馮國瑞;崔家慶;宋誠;胡勝勇;李振;高強
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01N3/36
• 分類號: G01N3/36
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

本發明涉及單軸試驗機裝置技術領域，尤其是一種巖石軸向正余弦加卸載單軸試驗機裝置，解決了傳統實驗裝置的加載形式不完善，導致試驗結果不全面無法真實反映巖石破壞形式的問題，包括試驗機架、恒力加卸載裝置、變力加卸載裝置和數據采集系統。本發明采用的變力加卸載裝置，通過電動機帶動旋轉圓盤做等速圓周運動，從而使使得與旋轉圓盤鉸接的彈簧連接桿可隨旋轉圓盤做上下往復運動，從而對上加圧板施加豎直方向上具有正余弦性質的變力，可有效模擬在原始地層條件下及采動卸壓過程中巖石受力破壞形式，其結構簡單，操作方便，在本技術領域有廣泛的實用性。

技術領域

本發明涉及單軸試驗機裝置技術領域，尤其是一種巖石軸向正余弦加卸載單軸試驗機裝置。

背景技術

隨著我國的礦產資源的開發利用，對于研究巖石破壞形式對生產有著重要的指導意義。傳統的單軸壓縮試驗主要是測量的是巖石試件的單軸抗壓強度，對試件提供一個軸向力的作用，緩慢加壓直至試件破壞，記錄的應力與應變的數據在一定的程度上可以表明巖石的變性特征，但是加載方式及受力情況單一，忽略了諸多實際因素得出的結論局限性較大。而在實際情況中，巷道圍巖或者存在于地層中的巖石因為受到采動影響，受到的應力出現應力集中、應力重新分布、應力重新分布重新趨于平穩等等連續性的變化。對于模擬這樣的巖石破壞往往是對于巖石試件給予不停的加卸載狀態，主要的破壞形式是疲勞破壞。實際生產中巖石多受連續性變力作用，受力情況較為復雜，因此由于傳統實驗裝置的加載形式不完善，導致試驗結果不全面，對于巖石的破壞分析不夠全面。

發明內容

本發明為了解決傳統實驗裝置的加載形式不完善，導致試驗結果不全面無法真實反映巖石破壞形式的問題，提供了一種巖石軸向正余弦加卸載單軸試驗機裝置。

本發明是通過如下技術方案實現的：一種巖石軸向正余弦加卸載單軸試驗機裝置，包括試驗機架、恒力加卸載裝置、變力加卸載裝置和數據采集系統，試驗機架包括四根邊柱固定的機架底座和機架頂板，機架頂板中部開有貫通的矩形通孔，恒力加卸載裝置包括液壓支架、下加壓板、液壓泵安裝臺和液壓泵，液壓支架下端固定在機架底座上，液壓支架上端固定有液壓泵安裝臺，液壓泵安裝臺上部設置有下加壓板，液壓泵固定在液壓泵安裝臺的下部，液壓泵通過油管連接有液壓恒力軸，液壓恒力軸貫穿液壓泵安裝臺的中心并與下加壓板固定；變力加卸載裝置包括上加壓板和電動機，電動機設置在機架頂板底部，電動機的輸出軸連接有旋轉圓盤，旋轉圓盤上開有偏心孔，上加壓板上部中心位置固定有球形鉸架，上加壓板四周分別固定有彈簧固定桿，彈簧固定桿上端與機架頂板固定，球形鉸架連接有彈簧連接桿，彈簧連接桿上端鉸接有旋轉圓盤的偏心孔，上加壓板和下加壓板間放置有試件，試件表面設置有應力傳感器和應變傳感器，應力傳感器和應變傳感器通過導線連接有數據采集系統。

進一步的，液壓支架包括4根呈正方形布設的相同液壓桿 。

進一步的，彈簧固定桿在上加壓板上部呈正方形布設。呈正方形設置的四點支撐更能有效保證試件的均勻受力及受力過程中的穩定性。

進一步的，電動機上設置有電動機電源連接部和電動機控制部。電動機控制部可控制輸出軸的轉速來實現旋轉圓盤的轉動，從而帶動彈簧連接桿實現上下運動為試件提供正余弦壓力。

進一步的，液壓泵上設置有液壓泵動力連接部和液壓泵控制器。液壓泵控制器可控制液壓恒力軸對下加壓板提供不同初始值的恒力作用。

進一步的，液壓恒力軸為液壓缸，液壓恒力軸的一端固定在液壓泵安裝臺的底部，另一端貫穿液壓泵安裝臺并固定在下加壓板的底部。

進一步的，彈簧固定桿包括螺桿，螺桿螺紋連接有螺母，螺桿頂端設置有限位塊，限位塊上設置有彈簧桿A，彈簧桿A上套設有彈簧A，彈簧A的一端固定在限位塊上，彈簧A的另一端固定在連接片上，連接片中部開有可在彈簧桿A上運動的孔。