一種帶徑向夾持的點荷載試驗裝置製造方法
2023-04-26 08:48:31
一種帶徑向夾持的點荷載試驗裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種帶徑向夾持的點荷載試驗裝置，它包括用於加荷的液壓式壓力試驗機和與壓力試驗機配套使用的試件夾持裝置以及上、下加荷錐；試件夾持裝置結構是：在液壓式壓力試驗機的液壓油缸柱頭的中心軸上設有高度能調的墊柱，墊柱上設有墊板；墊板兩端對稱設有能上下調節的左、右縱向杆；在左、右縱向杆上的對稱位置分別設有能水平推拉的橫向杆，兩根橫向杆的內端頭分別設有弧形的彈性夾持墊，要求兩個夾持墊的弧形對應。本實用新型利用壓力試驗機和具有徑向夾持功能的夾持裝置可以在室內對現場採取的試樣直接進行巖石力學性質試驗，顯著提高了試驗結果的準確性，也不會發生傷人事故，達到安全測試的目的。
【專利說明】一種帶徑向夾持的點荷載試驗裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種試驗裝置，尤其涉及一種適用於壓力試驗機上的帶徑向夾持的點荷載試驗裝置。
【背景技術】
[0002]點荷載試驗是將具有一定尺寸和形狀係數的巖石試件置於點荷載儀的上下兩個加荷錐之間，通過機械裝置施加集中荷載直至試件破壞，然後根據試件的破壞荷載和加荷點間距，計算試件材料的強度指數，點荷載試驗對巖樣的製備要求較低，可以是工程勘探的巖芯試樣，試樣製備不需專門機械加工，也可以是稍加修整的不規則試樣，尤其適用於室內試驗制樣困難的風化巖石，軟弱破碎巖石等。點荷載試驗與常規測試相比，具有測試速度快，試驗周期短，方法簡便，成本低廉的特點，可廣泛應用於地質、礦山、水電、鐵路和交通等建設工程的試驗之中。
[0003]點荷載儀是測定巖石試件點荷載強度指數的儀器。一般現有的點荷載儀都用於施工現場，由加荷系統、荷載測量系統和試件加荷點間距測量系統組成，加荷系統一般為手搖臥式液壓泵。在取樣現場取得試件後，放到上下加荷錐之間，然後手搖液壓泵，直至試件破壞，讀取試件的破壞荷載。上下加荷錐是把荷載直接傳到試件上的圓錐形器件。此種點荷載試驗儀加荷必須由人工手動操作，不能夠有效的防止試件崩裂傷人，由於工程中使用的點荷載儀結構構件不可拆分，而且沒有試件夾持裝置，不利於試驗時加載試件的穩定，而且不能夠獲得試件的破壞過程曲線，不利於作點荷載深入試驗研究。
[0004]在室內進行巖石力學性能試驗測試時，一般都是在壓力試驗機上測試，要求待測的巖石試件必須是標準試件，由於現場取樣一般不能很好的滿足室內單軸抗壓強度標準試件的尺寸要求，在進行巖石力學性質試驗前，必須將巖石樣品加工成標準巖石試件。在加工過程中，難免會對試件造成二次破壞，從而影響試驗結果的可靠性。
實用新型內容
[0005]為了在實驗室測試巖石力學參數時，降低試件形狀尺寸的限制程度，減少因試件的加工帶來的巖石二次破壞，本實用新型在壓力試驗機的基礎上，提供一種帶徑向夾持的點荷載試驗裝置。
[0006]一種帶徑向夾持的點荷載試驗裝置，它包括用於加荷的液壓式壓力試驗機，所述的液壓式壓力試驗機它是由機架主體、液壓油缸、傳力柱、設在傳力柱上的壓力傳感器、伺服加載系統和計算機組成，其特徵在於，在液壓式壓力試驗機的加載面設有上、下加荷錐，此外還包括一個試件夾持裝置。
[0007]所述的試件夾持裝置結構是:在液壓式壓力試驗機的液壓油缸柱頭的中心軸上設有聞度可調的塾柱，塾柱上設有塾板；塾板兩端對稱設有可上下調節的左、右縱向杆；在左、右縱向杆上的對稱位置分別設有可水平推拉的橫向杆，兩根橫向杆的內端頭分別設有單面呈弧形凹陷的彈性夾持墊，要求兩個夾持墊的弧形凹陷方向相同。[0008]所述的墊柱整體由多個柱形塊體組成，便於通過加減柱形塊體來調節下加荷錐的高度，能夠滿足不同尺寸試件試驗的需要，柱形塊體之間使用螺紋杆連接；整個墊柱的上端面和下端面的中心位置都設有螺紋孔，上端面的螺紋孔可以使用相應的螺紋杆配合與墊板連接，下端面的螺紋孔，可以使用螺紋杆將墊柱與油缸柱頭連接；
[0009]所述的墊板為具有一定厚度的狹長鋼板，墊板中心位置設有一個螺紋孔，可以使用螺紋杆把墊板和下加荷錐連接；墊板兩端有兩個對稱的豎直方向圓形通孔，可以配合縱向杆的插入和上下調節，要求墊板上兩端圓形通孔的間距大於墊柱的直徑，便於縱向杆的上下調節；墊板兩側面各有一個水平方向螺紋孔，可以安裝水平方向固定螺母，通過旋緊水平方向固定螺母起到固定縱向杆的作用。
[0010]所述的左、右縱向杆斷面均為圓柱形，用於配合插入墊板兩端的圓形通孔中，縱向杆上部有一個水平方向矩形通孔，用於配合橫向杆的插入與調節；在縱向杆上端面有豎直方向固定螺母，通過調節豎直方向固定螺母來固定橫向杆；縱向杆上標有刻度，調節縱向杆時便於標定試件支撐高度。
[0011]所述的橫杆斷面為矩形斷面，一端固定並支撐夾持墊；另一端插入縱向杆上端的矩形通孔中，橫杆可在矩形通孔中實現水平推拉，以達到調節兩夾持墊間距的目的；橫向杆上標有刻度，可以根據試件水平方向大小，調節橫向杆，達到試驗要求位置，並確保夾持固定住試件。
[0012]所述的夾持墊為一個單面呈弧形凹陷的塊體橡膠墊，主要作用為配合夾持固定試件，並且利用橡膠材料良好的彈性，在試件崩裂過程中起到抗震防衝作用，防止試件碎片傷人或損壞儀器。
[0013]所述的上加荷錐安裝在液壓式壓力試驗機的傳力柱上；所述的下加荷錐設在試件夾持裝置的墊板上；並使上、下加荷錐位於液壓式壓力試驗機加載軸向上。
[0014]使用時，依次將墊柱和墊板放到液壓式壓力試驗機的實驗臺上，把墊柱固定在液壓式壓力試驗機油缸柱頭的中心位置,並將墊柱和墊板固定連接；再將上加荷錐連接到試驗機的傳力柱上，下加荷錐連接到墊板上，確保墊板和墊柱的中軸線與液壓式壓力試驗機傳力柱中軸線一致；將夾持裝置的縱向杆插入墊板兩端的圓形孔中；把試件放到上、下加荷錐之間，啟動液壓式壓力試驗機，使油缸柱頭移動，使兩加荷錐距離稍大於試件加荷點間的距離，調節縱向杆和橫向杆，並配合旋緊水平方向固定螺母和垂直方向固定螺母，確保能夠按照不同加載方式的要求將試件固定於兩加荷錐之間；使用計算機操作伺服加載系統，控制油缸的油量，進而控制油缸柱頭的升降，來完成試驗的加載，實驗過程中，壓力傳感器可以接收並傳導壓力信號至計算機中，得到試驗曲線與數據。
[0015]本實用新型的優點是:
[0016]一是:本實用新型在壓力試驗機的試驗臺和傳力柱上分別設置加荷錐，可以在室內對現場採取的試樣直接進行巖石力學性質試驗，不用對試樣進行二次加工，不但操作簡單，而且顯著提高了試驗結果的準確性。
[0017]二是:由於採用具有徑向夾持功能的夾持裝置，夾持試件時，試件緊緊包裹在夾持裝置的彈性夾持墊中，在測試過程中，即便試件崩裂，也不會發生傷人事故，達到安全測試的目的。
[0018]三是，本實用新型採用壓力試驗機對試件進行加荷，不但避免了人工操作帶來的誤差，而且還可以方便控制加載速率和加載時間，從而進一步提高測試結果的準確性。
[0019]四是:本實用新型可以直接在計算機上得到試驗曲線與數據，提高了測試的便利性和直觀性，為試件力學性能的進一步研究提供了可靠的基礎。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型點荷載試驗裝置的結構示意圖；
[0021]圖2為圖1中加荷錐的斷面示意圖；
[0022]圖3為圖1中墊板的斷面示意圖；
[0023]圖4為圖1中墊柱的斷面示意圖；
[0024]圖5為圖1中夾持裝置部分構件示意圖。
[0025]圖中:1 (a) —上加荷錐、I (b) 一下加荷錐、2—墊板、3—墊柱、4一縱向杆、5—橫向杆、6—夾持墊、7 Ca) 一垂直方向固定螺母、7 (b) 一7jC平方向固定螺母、8—試驗機傳力柱、9 一油缸柱頭、10—壓力試驗機、11 一壓力傳感器、12 一油缸、13—伺服加載系統、14 一計算機。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖進一步說明本實用新型的技術方案。
[0027]如圖1所示，本實用新型的荷載試驗裝置，包括用於加荷的液壓式壓力試驗機10、試件夾持裝置、上加荷錐I (a)和下加荷錐I (b)，所述的液壓式壓力試驗機10是由機架主體、液壓油缸12、傳力柱8、設在傳力柱8上的壓力傳感器11、伺服加載系統13和計算機14組成，
[0028]所述的試件夾持裝置結構如圖5所示:在壓力試驗機液壓油缸柱頭9的中心軸上設有高度可調的墊柱3，墊柱3上設有墊板2 ;墊板2兩端對稱設有可上下調節的左、右縱向杆4 ;在左、右縱向杆4上部的對稱位置分別設有可水平推拉的橫向杆5，兩根橫向杆5的內端頭分別設有弧形的彈性夾持墊6，要求兩個彈性夾持墊6的弧形對應。
[0029]所述的墊柱3 (見圖4)整體由多個柱形塊體組成，便於通過加減柱形塊體來調節下加荷錐1(b)的高度，能夠滿足不同尺寸試件試驗的需要，柱形塊體之間使用螺紋杆連接；整個墊柱3的上端面和下端面的中心位置都設有螺紋孔，上端面的螺紋孔使用相應的螺紋杆配合與墊板連接，下端面的螺紋孔使用螺紋杆將墊柱與油缸柱頭9連接；
[0030]所述的墊板2 (見圖3)為具有厚度的狹長鋼板，墊板2中心位置設有一個螺紋孔，使用螺紋杆把墊板2和下加荷錐I (b)連接；墊板2兩端有兩個對稱的豎直方向圓形通孔，用於配合縱向杆4的插入和上下調節，要求墊板2上兩端圓形通孔的間距大於墊柱3的直徑，便於縱向杆4的上下調節；墊板2兩側面各有一個水平方向螺紋孔，用於安裝水平方向固定螺母7 (b)，通過旋緊水平方向固定螺母7 (b)起到固定縱向杆4的作用。
[0031]所述的左、右縱向杆4斷面為圓柱形，用於配合插入墊板2兩端的圓形通孔中，縱向杆4上部有一個水平方向矩形通孔，用於配合橫向杆的插入與調節；在縱向杆4上端面有豎直方向固定螺母7 (a),通過旋緊豎直方向固定螺母7 (a)來固定橫向杆；縱向杆4上標有刻度，用於調節縱向杆4時便於標定試件支撐高度。
[0032]所述的橫向杆5斷面為矩形斷面,橫向杆5 —端固定並支撐夾持墊6 ;橫杆5另一端插入縱向杆4上的矩形通孔中，橫向杆5在矩形通孔中實現水平推拉，以達到調節兩夾持墊6間距的目的；橫向杆5上標有刻度，根據試件水平方向大小，調節橫向杆5，達到試驗要求位置，並確保夾持固定住試件。
[0033]所述的夾持墊6為一個單面呈弧形凹陷的塊體橡膠墊，主要作用為配合夾持固定試件，並且利用橡膠材料良好的彈性，在試件崩裂過程中起到抗震防衝作用，防止試件碎片傷人或損壞儀器。
[0034]所述的上加荷錐I (a)(見圖2)安裝在試驗機的傳力柱8上；所述的下加荷錐I(b)設在試件夾持裝置的墊板2上；並使上、下加荷錐位於試驗機加載軸向上。
[0035]本實用新型測試裝置的測試步驟如下:
[0036]第一步:組裝測試裝置
[0037]依次將墊柱3和墊板2放到液壓式壓力試驗機10的實驗臺上，把墊柱3固定在液壓式壓力試驗機油缸柱頭9的中心位置，並將墊柱3和墊板2固定連接；再將上加荷錐ICa)連接到試驗機的傳力柱上，下加荷錐I (b)連接到墊板2上，確保墊板2和墊柱3的中軸線與試驗機傳力柱8中軸線一致；將夾持裝置的左、右縱向杆4分別插入墊板2兩端的圓形孔中；把帶有彈性夾持墊6的橫向調節杆5插入縱向調節杆4上部的矩形通孔中；
[0038]第二步:試件的夾持
[0039]把試件放到上加荷錐I (a)和下加荷錐I (b)之間，啟動液壓式壓力試驗機10，使油缸柱頭9移動，使兩加荷錐距離稍大於試件加荷點間的距離，調節縱向杆4和橫向杆5，並配合旋緊水平方向固定螺母7 (b)和垂直方向固定螺母7 (a)，確保能夠按照不同加載方式的要求將試件固定於兩加荷錐之間；
[0040]第三步；試件力學參數的測試
[0041]啟動液壓式壓力試驗機10，使油缸向上行程對試件實施壓力，通過伺服加載系統13控制加載速率和時間，壓力傳感器11輸出試件所受壓力的信號送計算機，上述信號經計算機14處理得到試件破壞過程線，從曲線中可以得到點荷載試驗的破壞荷載，經換算便可以得到巖石試件的實際強度和變形參數。
【權利要求】
1.一種帶徑向夾持的點荷載試驗裝置，它包括用於加荷的液壓式壓力試驗機，所述的液壓式壓力試驗機是由機架主體、液壓油缸、傳力柱、設在傳力柱上的壓力傳感器、伺服加載系統和計算機組成，其特徵在於，在液壓式壓力試驗機的加載面設有上、下加荷錐，此外還包括一個試件夾持裝置； 所述的試件夾持裝置結構是:在液壓式壓力試驗機的液壓油缸柱頭的中心軸上設有高度能調的塾柱，塾柱上設有塾板；塾板兩端對稱設有能上下調節的左、右縱向杆；在左、右縱向杆上的對稱位置分別設有能水平推拉的橫向杆，兩根橫向杆的內端頭分別設有單面呈弧形凹陷的彈性夾持墊，要求兩個夾持墊的弧形凹陷方向對應；其中: 所述的墊柱整體由多個柱形塊體組成，便於通過加減柱形塊體來調節下加荷錐的高度,能夠滿足不同尺寸試件試驗的需要,柱形塊體之間使用螺紋杆連接；整個墊柱的上端面和下端面的中心位置都設有螺紋孔，上端面的螺紋孔使用相應的螺紋杆配合與墊板連接，下端面的螺紋孔，使用螺紋杆將墊柱與油缸柱頭連接； 所述的墊板為具有一定厚度的狹長鋼板，墊板中心位置設有一個螺紋孔，使用螺紋杆把墊板和下加荷錐連接；墊板兩端有兩個對稱的豎直方向圓形通孔，用於配合縱向杆的插入和上下調節，要求墊板上兩端圓形通孔的間距大於墊柱的直徑，便於縱向杆的上下調節；墊板兩側面各有一個水平方向螺紋孔，用於安裝水平方向固定螺母，通過旋緊水平方向固定螺母起到固定縱向杆的作用； 所述的左、右縱向杆斷面均為圓柱形，用於配合插入墊板兩端的圓形通孔中，縱向杆上部有一個水平方向矩形通孔，用於配合橫向杆的插入與調節；在縱向杆上端面有豎直方向固定螺母，通過調節豎直方向固定螺母來固定橫向杆；縱向杆上標有刻度，調節縱向杆時便於標定試件支撐高度； 所述的橫杆斷面為矩形斷面，一端固定並支撐夾持墊；另一端插入縱向杆上端的矩形通孔中，橫杆在矩形通孔中實現水平推拉，以達到調節兩夾持墊間距的目的；橫向杆上標有刻度，根據試件水平方向大小，通過調節橫向杆，達到試驗要求位置，並確保夾持固定住試件; 所述的夾持墊為一個單面呈弧形凹陷的塊體橡膠墊； 所述的上加荷錐安裝在液壓式壓力試驗機的傳力柱上；所述的下加荷錐設在試件夾持裝置的墊板上；並使上、下加荷錐位於液壓式壓力試驗機加載軸向上。
【文檔編號】G01N3/02GK203629972SQ201320808075
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年12月10日 優先權日:2013年12月10日
【發明者】魏平, 趙同彬, 馮玉振, 於鳳海, 張連偉 申請人:山東科技大學