[發明專利]一種球面壓頭與雙層滾排式壓縮傳力機構

有效

• 申請號: 201910874580.X
• 申請日: 2019-09-17
• 公開（公告）號: CN110608942B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 馮夏庭;于小軍;谷春華;青克爾
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/08
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李珉

一種球面壓頭與雙層滾排式壓縮傳力機構，包括球頭承壓件、球窩承壓件、垂向滾排、承壓隔板、橫向滾排、承壓基座及承壓傳力件且順序分布，球頭承壓件與承壓基座之間由拉力固定彈簧相連，將球窩承壓件、垂向滾排、橫向滾排及承壓隔板軸向壓緊在一起；承壓基座上固裝有對稱分布的上制動瓦和下制動瓦，對球頭承壓件、球窩承壓件、垂向滾排、橫向滾排及承壓隔板在水平和垂直方向的運動進行制動；球頭承壓件的平面端伸出上下制動瓦與互扣式加載壓板頂靠接觸配合，球頭承壓件、球窩承壓件、垂向滾排、橫向滾排及承壓隔板與上下制動瓦之間沿周向安裝有對中彈簧，用以抵消自重影響，在加載前使球頭承壓件保持復位對中狀態。

技術領域

本發明屬于巖石力學試驗技術領域，特別是涉及一種球面壓頭與雙層滾排式壓縮傳力機構。

背景技術

目前，在真三軸巖石壓縮試驗中，為了消除應力空白角效應，通常采用互扣式加載壓板來包裹巖石試樣，然而這種方式下會產生較大的切向滑動摩擦力，從而減小直接作用在巖石試樣上的載荷，進而導致試驗數據缺乏準確性。

另外，由于巖石試樣存在天然非均質性，如果巖石試樣加工精度有限，還會導致加載過程中使巖石試樣表面產生非均勻且不平行的變形，從而致使巖石試樣表面受力不均，進而會影響到巖石試樣的破壞特性。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種球面壓頭與雙層滾排式壓縮傳力機構，能夠消除切向滑動摩擦力引起的附加載荷，在加載過程中能夠確保巖石試樣表面實現均布載荷。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種球面壓頭與雙層滾排式壓縮傳力機構，包括球頭承壓件、球窩承壓件、垂向滾排、橫向滾排、承壓隔板、承壓基座及承壓傳力件；所述球頭承壓件一端為球頭端，球頭承壓件另一端為平面端，所述球窩承壓件一端為球窩端，球窩承壓件另一端為平面端；所述球頭承壓件的球頭端與球窩承壓件的球窩端頂靠接觸配合，在球頭承壓件的球頭端與球窩承壓件的球窩端之間采用油膜潤滑，球頭承壓件的平面端與互扣式加載壓板頂靠接觸配合；所述球窩承壓件的平面端通過垂向滾排與承壓隔板一側表面頂靠配合，承壓隔板另一側表面通過橫向滾排與承壓基座一側表面頂靠配合，所述承壓傳力件一端通過螺紋與承壓基座另一側表面相連接，承壓傳力件另一端與負荷測量件螺紋連接。

所述垂向滾排和橫向滾排結構相同，均包括圓柱滾子和滾排邊框，圓柱滾子數量若干，若干圓柱滾子并列嵌裝在滾排邊框內，且圓柱滾子的直徑大于滾排邊框的厚度；所述垂向滾排中的圓柱滾子與橫向滾排中的圓柱滾子相垂直；所述滾排邊框的形狀為矩形；通過所述垂向滾排中圓柱滾子的滾動，用以消除球頭承壓件與互扣式加載壓板之間垂直方向上的滑動摩擦力；通過所述橫向滾排中圓柱滾子的滾動，用以消除球頭承壓件與互扣式加載壓板之間水平方向上的滑動摩擦力。

在所述球頭承壓件與承壓基座之間連接有若干拉力固定彈簧，若干拉力固定彈簧沿周向均布設置，通過拉力固定彈簧依次將球頭承壓件、球窩承壓件、垂向滾排、橫向滾排、承壓隔板及承壓基座沿著軸向壓緊在一起，拉力固定彈簧兩端分別通過彈簧固定件與球頭承壓件和承壓基座相固連。

在所述承壓基座上通過螺栓固裝有上制動瓦和下制動瓦，上制動瓦和下制動瓦在承壓基座上對稱分布，所述球頭承壓件、球窩承壓件、垂向滾排、橫向滾排及承壓隔板由上制動瓦和下制動瓦包裹在內，通過上制動瓦和下制動瓦對球頭承壓件、球窩承壓件、垂向滾排、橫向滾排及承壓隔板在水平和垂直方向的運動進行制動；所述球頭承壓件的平面端伸出上制動瓦和下制動瓦與互扣式加載壓板頂靠接觸配合。

在所述球頭承壓件、球窩承壓件、垂向滾排的滾排邊框、橫向滾排的滾排邊框及承壓隔板與上制動瓦和下制動瓦之間沿周向均安裝有對中彈簧，通過對中彈簧用以抵消球頭承壓件、球窩承壓件、垂向滾排、橫向滾排及承壓隔板的自重，在加載前使球頭承壓件保持復位對中狀態。

本發明的有益效果：

本發明的球面壓頭與雙層滾排式壓縮傳力機構，能夠消除切向滑動摩擦力引起的附加載荷，在加載過程中能夠確保巖石試樣表面實現均布載荷。