專利名稱：三軸流變試驗機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種地質(zhì)測試儀器，具體說涉及一種測量巖石流變的三軸流變試驗機。
背景技術(shù)：
巖石流變性能是巖石的蠕變、應(yīng)力松弛、與時間有關(guān)的擴容，以及強度的時間效應(yīng)等特性。通過研究巖石流變性能，可以分析巖石工程的長期穩(wěn)定性和地學(xué)中的許多重要問題。室內(nèi)試驗巖石流變性能對巖土體力學(xué)的發(fā)展起著十分重要的作用。近年來，國內(nèi)外越來越多的學(xué)者開始研究、并相繼開發(fā)了一些巖土體流變試驗機。目前，測量巖石流變性能的測量儀器只有單軸流變試驗機，其主要是通過伺服電機做功對巖石進行恒壓施力，來測量巖石的應(yīng)力、應(yīng)變隨時間的變化。但是這種單軸流變試驗機存在以下缺點只能進行單軸向測壓，測量的巖石受力范圍窄，且測量結(jié)果準(zhǔn)確率低；用伺服電機做動力，容易因停電造成試驗終斷；用伺服電機做動力對巖石的壓力存在波動，不能一直保持恒定，這樣測出的試驗數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確；用伺服電機做動力，成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種三軸流變試驗機，其可以對多種不同巖石進行力學(xué)測試，可以進行長達幾百個小時連續(xù)試驗，且測量的試驗數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，成本低。為了實現(xiàn)上述方案，本發(fā)明的技術(shù)解決方案為一種三軸流變試驗機，其中包括機架，所述機架上放置有主液壓缸和與油泵連接的第一、二、三支液壓缸，所述主液壓缸包括主缸體和安裝于主缸體左、右兩側(cè)面的兩個主缸活塞，其中一個主缸活塞與L形第一導(dǎo)油管的一端垂直連通，所述第一導(dǎo)油管上安裝有第一可控閥門，所述第一導(dǎo)油管的下面固定于第一支撐架的上端，所述第一導(dǎo)油管的內(nèi)腔上端安裝第一活塞，所述第一導(dǎo)油管的外表面上端安裝筒帽，所述筒帽與第一活塞固定在一起，所述筒帽的外表面下端垂直連接有加載板，另一個主缸活塞與第二導(dǎo)油管的一端垂直連通固定，所述第二導(dǎo)油管分別與第三、四導(dǎo)油管的一端連通，所述第二、三、四導(dǎo)油管相互平行，所述第二、三、四導(dǎo)油管上分別安裝有第二、三、四可控閥門，所述第二、三、四導(dǎo)油管的另一端分別密封活動連接第一、二、三活塞桿，所述第一、二、三活塞桿的另一端分別與第一、二、三連接座連接，所述第一、二、三連接座的一側(cè)分別設(shè)有相互平行的第一、二、三杠桿，所述第一杠桿一側(cè)的前、后部分別安裝有可沿其側(cè)面前后活動的第一、四連接塊，所述第一杠桿的另一側(cè)活動安裝有可沿其側(cè)面前后活動的第一支點連接座，所述第二杠桿一側(cè)的前、后部分別安裝有可沿其側(cè)面前后活動的第二、五連接塊，所述第二杠桿的另一側(cè)活動安裝有可沿其側(cè)面前后活動的第二支點連接座，所述第三杠桿一側(cè)的前、后部分別安裝有可沿其側(cè)面前后活動的第三、六連接塊，所述第三杠桿的另一側(cè)活動安裝有可沿其側(cè)面前后活動的第三支點連接座，所述第一、二、三連接座分別與第一、二、三連接塊鉸接連接，所述第一支液壓缸包括第一缸體和安裝于第一缸體左、右側(cè)面的兩個第一支缸活塞，其中一個第一支缸活塞上連接第一固定塊，另一個第一支缸活塞上與第五導(dǎo)油管的一端垂直連通固定，所述第一缸體通過第一分支油管與所述油泵上的總油管連通，所述總油管上安裝有第五可控閥門，所述第一分支油管上安裝有第六可控閥門，所述第五導(dǎo)油管的另一端密封活動連接第四活塞桿，所述第四活塞桿的另一端與第四連接座連接，所述第四連接座與第四連接塊鉸接連接，所述第二支液壓缸包括第二缸體和安裝于第二缸體前、后面的兩個第二支缸活塞，其中一個第二支缸活塞上連接第二固定塊，另一個第二支缸活塞上與第六導(dǎo)油管的一端垂直連通固定，所述第二缸體通過第二分支油管與油泵上的總油管連通，所述第二分支油管上安裝有第七可控閥門，所述第六導(dǎo)油管的另一端密封活動連接第五活塞桿，所述第五活塞桿的另一端與第五連接座連接，所述第五連接座與第五連接塊鉸接連接，所述第三支液壓缸包括第三缸體和安裝于第三缸體上、下面的兩個第三支缸活塞，其中一個第三支缸活塞上連接第三固定塊，所述第
一、二、三固定塊之間相互垂直且相鄰間隔設(shè)置，所述第一、二、三固定塊均位于機架上的試樣平臺的上方，另一個第三支缸活塞與第七導(dǎo)油管的一端垂直連通固定，所述第三缸體通過第三分支油管與油泵上的總油管連通，所述第三分支油管上安裝有第八可控閥門，所述第七導(dǎo)油管的另一端密封活動連接第六活塞桿，所述第六活塞桿的另一端與第六連接座連接，所述第六連接座與第六連接塊鉸接連接，所述第一、二、三支點連接座的另一端分別與第四、五、六支點連接座鉸接連接，所述第四、五、六支點連接座可前后活動的安裝于第一、
二、三固定滑軌上，所述第一、二、三固定滑軌放置于機架上。本發(fā)明三軸流變試驗機，其中所述第一分支油管上安裝有第一壓力表，所述第二分支油管上安裝有第二壓力表，所述第三分支油管上安裝有第三壓力表。本發(fā)明三軸流變試驗機，其中所述第一杠桿的左、右側(cè)分別設(shè)有貫通其前后面的第一開口槽，所述第一、四連接塊滑動設(shè)于其中一側(cè)的第一開口槽的前、后部，另一側(cè)所述第一開口槽內(nèi)滑動設(shè)有所述第一支點連接座，所述第二杠桿的左、右側(cè)分別設(shè)有貫通其前后面的第二開口槽，所述第二、五連接塊滑動設(shè)于其中一側(cè)的第一開口槽的前、后部，另一側(cè)所述第二開口槽內(nèi)滑動設(shè)有所述第二支點連接座，所述第三杠桿的左、右側(cè)面分別設(shè)有貫通其前后面的第三開口槽，所述第三、六連接塊滑動設(shè)于其中一側(cè)的第三開口槽的前、后部，另一側(cè)所述第三開口槽內(nèi)滑動設(shè)有所述第三支點連接座，所述第一、二、三固定滑軌的一側(cè)分別設(shè)有貫通其前后面的第四、五、六開口槽，所述第四、五、六支點連接座分別滑動設(shè)于第四、五、六開口槽內(nèi)。本發(fā)明三軸流變試驗機，其中所述第一、二、三開口槽的橫截面均為T型，所述第
一、二、三、四、五、六連接塊插置于相應(yīng)第一、二、三開口槽部分的橫截面與第一、二、三開口槽的橫截面形狀相對應(yīng)，所述第一連接座上與第一連接塊相對面上設(shè)有第一插置槽，所述第一連接塊的一端插置于第一插置槽內(nèi)，所述第一連接塊與第一連接座通過銷軸鉸接在一起，所述第二連接座上與第二連接塊相對面上設(shè)有第二插置槽，所述第二連接塊的一端插置于第二插置槽內(nèi)，所述第二連接塊與第二連接座通過銷軸鉸接在一起，所述第三連接座上與第三連接塊相對面上設(shè)有第三插置槽，所述第三連接塊的一端插置于第三插置槽內(nèi)，所述第三連接塊與第三連接座通過銷軸鉸接在一起，所述第四連接座上與第四連接塊相對面上設(shè)有第四插置槽，所述第四連接塊的一端插置于第四插置槽內(nèi)，所述第四連接塊與第四連接座通過銷軸鉸接在一起，所述第五連接座上與第五連接塊相對面上設(shè)有第五插置槽，所述第五連接塊的一端插置于第五插置槽內(nèi)，所述第五連接塊與第五連接座通過銷軸鉸接在一起，所述第六連接座上與第六連接塊相對面上設(shè)有第六插置槽，所述第六連接塊的一端插置于第六插置槽內(nèi)，所述第六連接塊與第六連接座通過銷軸鉸接在一起。本發(fā)明三軸流變試驗機，其中所述第一支點連接座上與第四支點連接座相對面上設(shè)有第七插置槽，所述第四支點連接座的一端插置于第七插置槽內(nèi)，所述第一、四支點連接座之間通過銷軸連接在一起，所述第二支點連接座上與第五支點連接座相對面上設(shè)有第八插置槽，所述第五支點連接座的一端插置于第八插置槽內(nèi)，所述第二、五支點連接座之間通過銷軸連接在一起，所述第三支點連接座上與第六支點連接座相對面上設(shè)有第九插置槽，所述第六支點連接座的一端插置于第九插置槽內(nèi)，所述第三、六支點連接座之間通過銷軸連接在一起。本發(fā)明三軸流變試驗機，其中所述第一、二、三固定滑軌上分別套置有第一、二、三滑動座，所述第一、二、三滑動座分別與第四、五、六支點連接座固定在一起，所述第一、二、三滑動座的上表面分別固定有第一、二、三指針，所述第一、二、三指針分別垂直于第一、二、三固定滑軌，所述第一、二、三滑動座的一側(cè)分別垂直連接有第一、二、三固定螺栓，所述第
一、二、三固定螺栓的上表面分別連接有第一、二、三標(biāo)尺，所述第一、二、三標(biāo)尺與第一、二、三固定滑軌平行。本發(fā)明三軸流變試驗機，其中所述第一、二、三固定滑軌均由倒置的工字鋼和工字鋼側(cè)面的C型鋼焊接而成。采用上述方案后，本發(fā)明三軸流變試驗機通過用第一導(dǎo)油管與主液壓缸連通，第一導(dǎo)油管另一端起封堵作用的第一活塞與筒帽連接，在筒帽外側(cè)端連接加載板，使用時，先確定對巖石試樣做單軸試驗或是雙軸試驗還是三軸實驗，確定好后，將用到的主液壓缸油路上的相應(yīng)可控閥門、支液壓缸油路上的相應(yīng)可控閥門均打開，將其它可控閥門關(guān)閉，將巖石試樣放置在機架的試樣平臺上，開啟油泵，使巖石試樣被用到的支液壓缸上的固定塊壓緊，之后關(guān)閉油泵，然后調(diào)節(jié)與所用主液壓缸連通的油路、支液壓缸連通的油路連接的杠桿上的支點連接座的位置，使施加到杠桿上的力到支點連接座的距離大于杠桿輸出的力到支點連接座的距離，調(diào)整好后，在加載板上放置所需重量的砝碼，砝碼的重力使第一活塞受到向下的壓力，從而使第一導(dǎo)油管內(nèi)的液壓油受到向下壓力，由于主液壓缸內(nèi)各處的液壓油壓強相同，主液壓缸進液壓油處的橫截面積為第一導(dǎo)油管的橫截面積，主液壓缸輸出液壓油處的橫截面積為主缸活塞橫截面積，因此輸出液壓油處的壓力變大，且該壓力為主缸活塞橫截面積與第一導(dǎo)油管橫截面積之比乘以砝碼的重量，這樣就將放置在加載板上的砝碼重力進行了一次放大，該放大后的力施加到所用主液壓缸連通油路上的活塞桿上，其位于所在杠桿的前部，根據(jù)力矩平衡原理，相應(yīng)杠桿后部連接的活塞桿所受到的力被放大，其放大倍數(shù)為相應(yīng)杠桿上前部連接的連接座到該杠桿上連接的支點連接座距離與該杠桿后部連接的連接座到支點連接座距離的比值，相應(yīng)杠桿后部連接的活塞桿與相應(yīng)支液壓缸連通的油路連接，其與主液壓缸的受力原理相同，各使用的支液壓缸內(nèi)各處的液壓油壓強相同，由于輸入進支液壓缸時的液壓油橫截面積小于支液壓缸內(nèi)的液壓油橫截面積，因此相應(yīng)支液壓缸輸出液壓油時的壓力被再次放大，放大倍數(shù)為相應(yīng)支液壓缸的支缸活塞橫截面積與該支液壓缸連通的導(dǎo)油管橫截面積的比值，這樣經(jīng)過三次放大砝碼重力，符合施加到巖石試樣上的力，本發(fā)明通過用小重量的砝碼即可對多種不同巖石進行力學(xué)測試，由于其可以分別對巖石進行X向或Y向或Z向或XY向或XZ向或YZ向或XYZ向?qū)嶒?，使得測量更接近實際情況中巖石所受到的力，其結(jié)果比現(xiàn)有單軸檢測更準(zhǔn)確，而且其通過液壓系統(tǒng)工作，用電的時侯很少，其可以進行長達幾百個小時連續(xù)試驗，其成本低。本發(fā)明的進一步有益效果是通過在第一分支油管上安裝第一壓力表，第二分支油管上安裝第二壓力表，第三分支油管上安裝第三壓力表，是為了保證測試結(jié)果更加準(zhǔn)確，當(dāng)所預(yù)想施加到巖石試樣上的力的大小與實際壓力表測量的值存在誤差，可以通過調(diào)整相應(yīng)杠桿上的支點連接座的位置，使實際測量的壓力值與預(yù)想值相符，使檢測更加精準(zhǔn)。本發(fā)明的進一步有益效果是通過在第一杠桿左、右側(cè)設(shè)置貫通其前后面的第一開口槽，使第一、四連接塊滑動設(shè)于其中一側(cè)的第一開口槽前、后部，另一側(cè)第一開口槽內(nèi)滑動設(shè)第一支點連接座，這樣設(shè)計方便調(diào)整第一、四連接塊和第一支點連接座在第一杠桿上的位置，另外方便加工；在第二杠桿左、右側(cè)設(shè)貫通其前后面的第二開口槽，使第二、五連接塊滑動設(shè)于其中一側(cè)的第一開口槽前、后部，另一側(cè)第二開口槽內(nèi)滑動設(shè)置第二支點連接座，這樣設(shè)計方便調(diào)整第二、五連接塊和第二支點連接座在第二杠桿上的位置，另外方便加工；在第三杠桿的左、右側(cè)設(shè)置貫通其前后面的第三開口槽，使第三、六連接塊滑動設(shè)于其中一側(cè)的第三開口槽前、后部，另一側(cè)第三開口槽內(nèi)滑動設(shè)置第三支點連接座，這樣設(shè)計方便調(diào)整第三、六連接塊和第三支點連接座在第三杠桿上的位置，另外方便加工；在第一、
二、三固定滑軌一側(cè)設(shè)置貫通其前后面的第四、五、六開口槽，且第四、五、六支點連接座分別滑動設(shè)于第四、五、六開口槽內(nèi)，這樣設(shè)計方便調(diào)整第四、五、六支點連接座分別在第一、
二、三固定滑軌上的位置，另外方便加工。本發(fā)明的進一步有益效果是通過將第一、二、三開口槽的橫截面及第一、二、三、四、五、六連接塊插置于相應(yīng)第一、二、三開口槽部分的橫截面均設(shè)置為T型，其目的是使第
一、四連接塊可以在第一開口槽內(nèi)前后移動，而不會從第一開口槽的側(cè)面脫出，第二、五連接塊可以在第二開口槽內(nèi)前后移動，而不會從第二開口槽的側(cè)面脫出，第三、六連接塊可以在第三開口槽內(nèi)前后移動，而不會從第三開口槽的側(cè)面脫出；將第一連接座上設(shè)第一插置槽，方便第一連接座與第一連接塊連接，在第二連接座上設(shè)第二插置槽，方便于工作第二連接座與第二連接塊連接，在第三連接座上設(shè)第三插置槽，方便第三連接座與第三連接塊連接，在第四連接座上設(shè)第四插置槽，方便第四連接座與第四連接塊連接，在第五連接座上設(shè)第五插置槽，方便第五連接座與第五連接塊連接，在第六連接座上設(shè)第六插置槽，方便第六連接座與第六連接塊連接。本發(fā)明的進一步有益效果是在第一支點連接座設(shè)第七插置槽，方便第一、四支點連接座的連接，在第二支點連接座上設(shè)第八插置槽，方便第二、五支點連接座的連接，在第三支點連接座上設(shè)第九插置槽，方便第三、六支點連接座的連接。本發(fā)明的進一步有益效果是在第一、二、三固定滑軌上分別套置第一、二、三滑動座，使第一、二、三滑動座分別與第四、五、六支點連接座固定，且在第一、二、三滑動座的上表面分別固定第一、二、三指針，在第一、二、三滑動座的一側(cè)分別垂直連接第一、二、三固定螺栓，在第一、二、三固定螺栓上表面分別連接第一、二、三標(biāo)尺，使第一、二、三標(biāo)尺與第一、
二、三固定滑軌平行，這樣設(shè)計是為了方便調(diào)控第一、二、三支點連接座的位置，使其調(diào)整位置更加精準(zhǔn)，且易讀取。本發(fā)明的進一步有益效果是將第一、二、三固定滑軌均設(shè)計為由倒置工字鋼和工字鋼側(cè)面的C型鋼焊接而成，其易于加工制造。


圖1是本發(fā)明三軸流變試驗機立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明三軸流變試驗機去掉機架的立體分解圖；圖3是本發(fā)明三軸流變試驗機去掉機架的立體圖。
具體實施例方式如圖1至圖3所示，本發(fā)明三軸流變試驗機，包括機架I。機架I上用于放置有主液壓缸2和分別與油泵3連接的第一支液壓缸4、第二支液壓缸5和第三支液壓缸6及其它們之間相互連接的管導(dǎo)油管。主液壓缸2包括主缸體7和安裝于主缸體7左、右兩側(cè)面的兩個主缸活塞8。右側(cè)主缸活塞8與L形第一導(dǎo)油管9的左端垂直連通,第一導(dǎo)油管9上安裝有第一可控閥門10。第一導(dǎo)油管9的下面固定于第一支撐架11的上端。第一導(dǎo)油管9右部內(nèi)腔上端安裝有第一活塞12，用于封堵第一導(dǎo)油管9中的液壓油。第一導(dǎo)油管9的外表面上端安裝筒帽13，筒帽13與第一活塞12焊接固定在一起。筒帽13的外表面下端垂直焊接有圓形加載板14。用于放置砝碼。左側(cè)主缸活塞8與第二導(dǎo)油管15的右端垂直連通并焊接固定。第二導(dǎo)油管15分別與第三導(dǎo)油管16和第四導(dǎo)油管17的一端連通。第二導(dǎo)油管15、第三導(dǎo)油管16和第四導(dǎo)油管17之間相互平行。第二導(dǎo)油管15、第三導(dǎo)油管16和第四導(dǎo)油管17上分別安裝有第二可控閥門18、第三可控閥門19和第四可控閥門20。第二導(dǎo)油管15的左端密封活動連接第一活塞桿21。第三導(dǎo)油管16的左端密封活動連接第二活塞桿22。第四導(dǎo)油管17的右端密封活動連接第三活塞桿23。第一活塞桿21的左端與第一連接座24連接。第二活塞桿22的左端與第二連接座25連接。第三活塞桿23的右端與第三連接座26連接。第二連接座25位于第一連接座24的正下方。第三連接座26位于第一連接座24的右側(cè)下方。第一連接座24的左方設(shè)有第一杠桿27。第二連接座25的左方設(shè)有第二杠桿28。第三連接座26的右方設(shè)有第三杠桿29。第二杠桿28位于第一杠桿27的正下方。第三杠桿29位于第一杠桿27的右側(cè)下方。第一杠桿27、第二杠桿28和第三杠桿29之間相互平行。第一杠桿27的左、右側(cè)面分別加工有貫通其前后面的橫截面為T型的第一開口槽75。右側(cè)第一開口槽75的前、后部分別滑動連接有第一連接塊30和第四連接塊31。第一連接塊30、第四連接塊31與第一開口槽75插置連接部分的橫截面與第一開口槽75的橫截面相對應(yīng)，其也為T型。左側(cè)第一開口槽75內(nèi)安裝有第一支點連接座32。第二杠桿28的左、右側(cè)分別加工有貫通其前后面的橫截面為T型的第二開口槽76。右側(cè)第二開口槽76的前、后部分別滑動連接有第二連接塊33和第五連接塊34。第二連接塊33、第五連接塊34與第二開口槽76插置連接部分的橫截面形狀與第二開口槽76的橫截面形狀相對應(yīng)，其也為T型。左側(cè)第二開口槽76內(nèi)滑動安裝有第二支點連接座35。第三杠桿29的左、右側(cè)面分別加工有貫通其前后面的橫截面為T型的第三開口槽77。左側(cè)第三開口槽77的前、后部分別滑動連接有第三連接塊36和第六連接塊37。第三連接塊36、第六連接塊37與第三開口槽77插置連接部分的橫截面形狀與第三開口槽77的橫截面形狀相對應(yīng)，其也為T型。第一連接座24與第一連接塊30相對設(shè)置。第一連接座24的左端加工有第一插置槽81，第一連接塊30的右端插置于第一插置槽81內(nèi)，第一連接塊30與第一連接座24通過銷軸鉸接在一起。第二連接座25的左端加工有第二插置槽82。第二連接塊33的右端插置于第二插置槽82內(nèi)，第二連接塊33與第二連接座25通過銷軸鉸接在一起。第三連接座26的右端加工有第三插置槽83。第三連接塊36的左端插置于第三插置槽83內(nèi)，第三連接塊36與第三連接座26通過銷軸鉸接在一起。第四連接塊31的右端與第四連接座49連接。第四連接座49的左端加工有第四插置槽84。第四連接塊31的右端插置于第四插置槽84內(nèi)，第四連接塊31與第四連接座49通過銷軸鉸接在一起。第五連接塊34的右端與第五連接座58連接。第五連接座58的左端加工有第五插置槽85。第五連接塊34的右端插置于第五插置槽85內(nèi)，第五連接塊34與第五連接座58通過銷軸鉸接在一起。第六連接塊37的右端與第六連接座68連接。第六連接座68的右端加工有第六插置槽86。第六連接塊37的左端插置于第六插置槽86內(nèi)，第六連接塊37與第六連接座68通過銷軸鉸接在一起。第四連接座49的右端與第四活塞桿48焊接在一起。第四活塞桿48的右端與第五導(dǎo)油管42密封活動連接。第五導(dǎo)油管42的右端設(shè)有第一支液壓缸4。第一支液壓缸4包括第一缸體39和密封活動連接于第一缸體39左、右兩端的兩個第一支缸活塞40。左側(cè)第一支缸活塞40與第五導(dǎo)油管42的右端垂直相通并焊接固定。右側(cè)第一支缸活塞40的右側(cè)面與第一固定塊41焊接在一起。第一缸體39通過第一分支油管43與油泵3上的總油管44連通。總油管44上安裝第五可控閥門45。第一分支油管43上安裝第六可控閥門46和第一壓力表47。第五連接座58的右端與第五活塞桿57焊接在一起。第五活塞桿57的右端與第六導(dǎo)油管53密封活動連接。第六導(dǎo)油管53的后端設(shè)有第二支液壓缸5。第二支液壓缸5包括第二缸體50和密封活動連接于第二缸體50前、后面的兩個第二支缸活塞51。前面第二支缸活塞51與第六導(dǎo)油管53的一端垂直相通并焊接固定。后面第二支缸活塞51的后面與第二固定塊52焊接在一起。第二缸體50通過第二分支油管54與油泵3上的總油管44連通。第二分支油管54上安裝第七可控閥門55和第二壓力表56。第六連接座68的左端與第六活塞桿67焊接在一起。第六活塞桿67的左端與第七導(dǎo)油管63密封活動連接。第七導(dǎo)油管63的另一端設(shè)有第三支液壓缸6。第三支液壓缸6包括第三缸體59和密封活動連接于第三缸體59上、下面的兩個第三支缸活塞60。上面第三支缸活塞60與第七導(dǎo)油管63垂直相通并焊接固定。下面第三支缸活塞60的下面與第三固定塊61焊接在一起。第一固定塊41、第二固定塊52和第三固定塊61之間相互垂直且相鄰間隔設(shè)置。第一固定塊41、第二固定塊52和第三固定塊61均位于機架I上的試樣平臺62的上方,第三缸體59通過第三分支油管64與油泵3上的總油管44連通。第三分支油管64上安裝有第八可控閥門65和第三壓力表66。第一支點連接座32的左端與第四支點連接座69連接。第一支點連接座32的左端加工有第七插置槽87。第四支點連接座69的右端插置于第七插置槽87內(nèi)，第一支點連接座32和第四支點連接座69之間通過銷軸連接在一起。第一杠桿27的左方設(shè)有第一固定滑軌72，第一固定滑軌72由位于左部的倒置工字鋼和位于右部的C型鋼焊接而成。第一固定滑軌72的右側(cè)面有貫通其前后面的第四開口槽78。第四支點連接座69的左端滑動插置于第四開口槽78內(nèi)。第一固定滑軌72上套置有第一滑動座90。第一滑動座90與第四支點連接座69固定連接在一起，這樣第一滑動座90可隨第四支點連接座69在第一固定滑軌72上前后滑動。第一滑動座90的上表面固定有第一指針93,第一指針93垂直于第一固定滑軌72。第一滑動座90的左側(cè)面垂直焊接有第一固定螺栓96，第一固定螺栓96的上表面連接有第一標(biāo)尺99，第一標(biāo)尺99與第一固定滑軌72平行。第二支點連接座35左端與第五支點連接座70連接。第二支點連接座35的左端加工有第八插置槽88。第五支點連接座70的右端插置于第八插置槽88內(nèi)，第二支點連接座35和第五支點連接座70之間通過銷軸連接在一起。第二杠桿28的左方設(shè)有第二固定滑軌73，第二固定滑軌73由位于左部的倒置工字鋼和位于右部的C型鋼焊接而成。第二固定滑軌73的右側(cè)面有貫通其前后面的第五開口槽79。第五支點連接座70的左端滑動插置于第五開口槽79內(nèi)。第二固定滑軌73上套置有第二滑動座91。第二滑動座91與第五支點連接座70固定連接在一起，這樣第二滑動座91可隨第五支點連接座70在第二固定滑軌73上前后滑動。第二滑動座91的上表面固定有第二指針94，第二指針94垂直于第二固定滑軌73。第二滑動座91的左側(cè)面垂直焊接有第二固定螺栓97，第二固定螺栓97的上表面連接有第二標(biāo)尺100，第二標(biāo)尺100與第二固定滑軌73平行。第三支點連接座38的右端與第六支點連接座71連接。第三支點連接座38的右端加工有第九插置槽89。第六支點連接座71的左端插置于第九插置槽89內(nèi)，第三支點連接座38和第六支點連接座71之間通過銷軸連接在一起。第三杠桿29的右方設(shè)有第三固定滑軌74。第三固定滑軌74的形狀與第一固定滑軌72、第二固定滑軌73的形狀對稱。第三固定滑軌74的左側(cè)面有貫通其前后面的第六開口槽80。第六支點連接座71的右端滑動插置于第六開口槽80內(nèi)。第三固定滑軌74上套置有第三滑動座92。第三滑動座92與第六支點連接座71固定連接在一起。這樣第三滑動座92可隨第六支點連接座71在第三固定滑軌74上前后滑動。第三滑動座92的上表面固定有第三指針95，第三指針95垂直于第三固定滑軌74。第三滑動座92的右側(cè)面垂直焊接有第三固定螺栓98，第三固定螺栓98的上表面連接有第三標(biāo)尺101，第三標(biāo)尺101與第三固定滑軌74平行。第一固定滑軌72、第二固定滑軌73和第三固定滑軌74均放置于機架I上。使用時，當(dāng)需要對巖石試樣進行三軸方向的測試試驗時，將與主液壓缸2連通的第一導(dǎo)油管9上的第一可控閥門10、第二導(dǎo)油管15上的第二可控閥門18、第三導(dǎo)油管16上的第三可控閥門19及第四導(dǎo)油管17上的第四可控閥門20均打開，將與第一支液壓缸4連通的第一分支油管43上的第六可控閥門46、與第二支液壓缸5連通的第二分支油管54上的第七可控閥門55及與第三支液壓缸6連通的第三分支油管64上的第八可控閥門65均打開，將巖石試樣放置在機架I的試樣平臺62上,開啟油泵3,使巖石試樣被第一支液壓缸4上的第一固定塊41、第二支液壓缸5上的第二固定塊52及第三支液壓缸6上的第三固定塊61壓緊，之后關(guān)閉油泵3，然后分別調(diào)節(jié)第一杠桿27上的第一支點連接座32的位置、第二杠桿28上的第二支點連接座35的位置及第三杠桿29上的第三支點連接座38的位置，使施加到第一杠桿27上的力到第一支點連接座32的距離大于第一杠桿27輸出的力到第一支點連接座32的距離，使施加到第二杠桿28上的力到第二支點連接座35的距離大于第二杠桿28輸出的力到第二支點連接座35的距離，使施加到第三杠桿29上的力到第三支點連接座38的距離大于第三杠桿29輸出的力到第三支點連接座38的距離，第一支點連接座32的調(diào)整根據(jù)是將所要加砝碼的重量乘以主缸活塞8與第一導(dǎo)油管9的橫截面比值，再乘以第一支缸活塞40與第五導(dǎo)油管42的橫截面比值，將預(yù)想的第一固定塊41施加給巖石試樣上的力除以上述所算的數(shù)值，即為第一支點連接座32的調(diào)整根據(jù)，該數(shù)值為第一支點連接座32到第一連接塊30的距離與第一支點連接座32到第四連接塊31的距離的比值。而第二支點連接座35和第三支點連接座38的調(diào)整方式與第一支點連接座32的相同。將第一支點連接座32、第二支點連接座35和第三支點連接座38的位置調(diào)整好后，在加載板14上放置所要重量的砝碼，砝碼的重力使第一活塞12受到向下的壓力，從而使第一導(dǎo)油管9內(nèi)的液壓油受到向下壓力，由于主液壓缸2內(nèi)的液壓油壓強相同，主液壓缸2進液壓油處的橫截面積為第一導(dǎo)油管8的橫截面積，主液壓缸2輸出液壓油處為主缸活塞8的橫截面積，輸出液壓油處的壓力變大，且該壓力為主缸活塞8的橫截面積與第一導(dǎo)油管9的橫截面積之比乘以所加砝碼的重量，這樣就將放置在加載板14上的砝碼重力進行了一次放大，該放大后的壓力施加到第一活塞桿21、第二活塞桿22和第三活塞桿23上，根據(jù)力矩平衡原理，第四活塞桿48、第五活塞桿57和第六活塞桿67所受到的力被相應(yīng)放大，其放大倍數(shù)分別為第一連接塊30到第一支點連接座32之間的距離與第四連接塊31到第一支點連接座32的距離的比值、第二連接塊33到第二支點連接座35的距離與第五連接塊34到第二支點連接座35的距離的比值、第三連接塊36到第三支點連接座38的距離與第六連接塊37到第三支點連接座38的距離的比值。第四活塞桿48將力傳遞給第一支液壓缸4的液壓油，第五活塞桿57將力傳遞給第二支液壓缸5的液壓油，第六活塞桿67將力傳遞給第三支液壓缸6的液壓油，由于第一支液壓缸4內(nèi)的各處液壓油壓強相等，第二支液壓缸5內(nèi)的各處液壓油的壓強相等，第三支液壓缸6內(nèi)的各處液壓油的壓強相等，而第一支液壓缸4內(nèi)的液壓油橫截面積是進油處的液壓油橫截面積的幾倍大，因此第一支液壓缸右側(cè)的第一支缸活塞40推動第一固定塊41的力變大,該力為預(yù)想施加給巖石試樣在該方向上的力。同理第二固定塊52、第三固定塊61分別將放大的液壓油壓力作用到巖石試樣上，各相應(yīng)的力為預(yù)想施加給巖石試樣在相應(yīng)方向的力。當(dāng)?shù)谝还潭▔K41、第二固定塊52、第三固定塊61施加給巖石試樣上的力與第一分支油管43上的第六可控閥門46、第二分支油管54上的第七可控閥門55及第三分支油管64上的第八可控閥門65所測量的數(shù)據(jù)存在差值，則微調(diào)第一支點連接座32在第一杠桿27上的位置、第二支點連接座35在第二杠桿28上的位置、第三支點連接座38在第三杠桿29上的位置，直至第六可控閥門46、第七可控閥門55和第八可控閥門65上顯示的數(shù)值與預(yù)想的加載力各值相同。這樣就可以精確測量巖石試樣在三軸向力加載下應(yīng)力、應(yīng)變隨時間的變化情況。當(dāng)實驗結(jié)束時，啟動油泵3，使第一支液壓缸4、第二支液壓缸5、第三支液壓缸6內(nèi)的液壓油均卸載,使第一固定塊41、第二固定塊52和第三固定塊61分別被第一支缸活塞40、第二支缸活塞51、第三支缸活塞60帶動向遠(yuǎn)離巖石試樣的方向移動，這樣就可以將巖石試樣從試樣平臺62上拿走，換上其它待試驗的巖石試樣進行下一個試驗，如此循環(huán)。而如果是進行單軸試驗或雙軸試驗時，將所要測方向上的支液壓缸上的可控閥門打開、支液壓缸所對應(yīng)的杠桿前部連接的主液壓缸所連通的油路上的可控閥門打開，其它可控閥門全部關(guān)閉，其操作步驟與上述三軸向力加載試驗相同，此處不再贅述。本發(fā)明通過用小重量的砝碼即可對多種不同巖石進行力學(xué)測試，由于其可以分別對巖石進行X向或Y向或Z向或XY向或XZ向或YZ向或XYZ向?qū)嶒?，使得測量更接近實際情況中巖石所受到的力，其結(jié)果比現(xiàn)有單軸檢測更準(zhǔn)確，而且其通過液壓系統(tǒng)工作，用電的時侯很少，其可以進行長達幾百個小時連續(xù)試驗，其成本低。以上所述實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種三軸流變試驗機，其特征在于:包括機架(I)，所述機架(I)上放置有主液壓缸(2)和與油泵(3)連接的第一、二、三支液壓缸(4，5，6)，所述主液壓缸(2)包括主缸體(7)和安裝于主缸體(X)左、右兩側(cè)面的兩個主缸活塞(8),其中一個主缸活塞(8)與L形第一導(dǎo)油管(9)的一端垂直連通，所述第一導(dǎo)油管(9)上安裝有第一可控閥門(10)，所述第一導(dǎo)油管(9)的下面固定于第一支撐架(11)的上端，所述第一導(dǎo)油管(9)的內(nèi)腔上端安裝第一活塞(12)，所述第一導(dǎo)油管(9)的外表面上端安裝筒帽(13)，所述筒帽(13)與第一活塞(12)固定在一起，所述筒帽(13)的外表面下端垂直連接有加載板(14)，另一個主缸活塞(8)與第二導(dǎo)油管(15)的一端垂直連通固定，所述第二導(dǎo)油管(15)分別與第三、四導(dǎo)油管(16，17)的一端連通，所述第二、三、四導(dǎo)油管(15，16，17)相互平行，所述第二、三、四導(dǎo)油管(15，16，17)上分別安裝有第二、三、四可控閥門(18，19，20)，所述第二、三、四導(dǎo)油管(15，16，17)的另一端分別密封活動連接第一、二、三活塞桿(21，22，23)，所述第一、二、三活塞桿(21，22，23)的另一端分別與第一、二、三連接座(24，25，26)連接，所述第一、二、三連接座(24，25，26)的一側(cè)分別設(shè)有相互平行的第一、二、三杠桿(27，28，29)，所述第一杠桿(27) —側(cè)的前、后部分別安裝有可沿其側(cè)面前后活動的第一、四連接塊(30，31)，所述第一杠桿(27)的另一側(cè)活動安裝有可沿其側(cè)面前后活動的第一支點連接座(32)，所述第二杠桿(28) —側(cè)的前、后部分別安裝有可沿其側(cè)面前后活動的第二、五連接塊(33，34)，所述第二杠桿(28)的另一側(cè)活動安裝有可沿其側(cè)面前后活動的第二支點連接座(35)，所述第三杠桿(29) —側(cè)的前、后部分別安裝有可沿其側(cè)面前后活動的第三、六連接塊(36，37)，所述第三杠桿(29)的另一側(cè)活 動安裝有可沿其側(cè)面前后活動的第三支點連接座(38)，所述第一、二、三連接座(24，25，26)分別與第一、二、三連接塊(30，33，36)鉸接連接，所述第一支液壓缸(4)包括第一缸體(39)和安裝于第一缸體(39)左、右側(cè)面的兩個第一支缸活塞(40)，其中一個第一支缸活塞(40)上連接第一固定塊(41)，另一個第一支缸活塞(40)上與第五導(dǎo)油管(42)的一端垂直連通固定，所述第一缸體(39)通過第一分支油管(43)與所述油泵(3)上的總油管(44)連通，所述總油管(44)上安裝有第五可控閥門(45)，所述第一分支油管(43)上安裝有第六可控閥門(46)，所述第五導(dǎo)油管(42)的另一端密封活動連接第四活塞桿(48)，所述第四活塞桿(48)的另一端與第四連接座(49)連接，所述第四連接座(49)與第四連接塊(31)鉸接連接，所述第二支液壓缸(5)包括第二缸體(50)和安裝于第二缸體(50)前、后面的兩個第二支缸活塞(51)，其中一個第二支缸活塞(51)上連接第二固定塊(52)，另一個第二支缸活塞(51)上與第六導(dǎo)油管(53)的一端垂直連通固定，所述第二缸體(50)通過第二分支油管(54)與油泵(3)上的總油管(44)連通，所述第二分支油管(54)上安裝有第七可控閥門(55)，所述第六導(dǎo)油管(53)的另一端密封活動連接第五活塞桿(57)，所述第五活塞桿(57)的另一端與第五連接座(58)連接，所述第五連接座(58)與第五連接塊(34)鉸接連接，所述第三支液壓缸(6)包括第三缸體(59)和安裝于第三缸體(59)上、下面的兩個第三支缸活塞(60)，其中一個第三支缸活塞￠0)上連接第三固定塊(61)，所述第一、二、三固定塊(41，52，61)之間相互垂直且相鄰間隔設(shè)置，所述第一、二、三固定塊(41，52，61)均位于機架(I)上的試樣平臺￠2)的上方，另一個第三支缸活塞(60)與第七導(dǎo)油管￠3)的一端垂直連通固定，所述第三缸體(59)通過第三分支油管￠4)與油泵(3)上的總油管(44)連通，所述第三分支油管￠4)上安裝有第八可控閥門(65)，所述第七導(dǎo)油管￠3)的另一端密封活動連接第六活塞桿(67)，所述第六活塞桿(67)的另一端與第六連接座￠8)連接，所述第六連接座￠8)與第六連接塊(37)鉸接連接，所述第一、二、三支點連接座(32，35，38)的另一端分別與第四、五、六支點連接座出9，70，71)鉸接連接，所述第四、五、六支點連接座出9，70，71)可前后活動的安裝于第一、二、三固定滑軌(72，·73，74)上，所述第一、二、三固定滑軌(72，73，74)放置于機架(I)上。
2.如權(quán)利要求1所述的三軸流變試驗機，其特征在于:所述第一分支油管(43)上安裝有第一壓力表(47)，所述第二分支油管(54)上安裝有第二壓力表(56)，所述第三分支油管(64)上安裝有第三壓力表(66)。
3.如權(quán)利要求2所述的三軸流變試驗機，其特征在于:所述第一杠桿(27)的左、右側(cè)分別設(shè)有貫通其前后面的第一開口槽(75)，所述第一、四連接塊(30，31)滑動設(shè)于其中一側(cè)的第一開口槽(75)的前、后部，另一側(cè)所述第一開口槽(75)內(nèi)滑動設(shè)有所述第一支點連接座(32)，所述·第二杠桿(28)的左、右側(cè)分別設(shè)有貫通其前后面的第二開口槽(76)，所述第二、五連接塊(33，34)滑動設(shè)于其中一側(cè)的第一開口槽(76)的前、后部，另一側(cè)所述第二開口槽(76)內(nèi)滑動設(shè)有所述第二支點連接座(35)，所述第三杠桿(29)的左、右側(cè)面分別設(shè)有貫通其前后面的第三開口槽(77)，所述第三、六連接塊(36，37)滑動設(shè)于其中一側(cè)的第三開口槽(77)的前、·后部，另一側(cè)所述第三開口槽(77)內(nèi)滑動設(shè)有所述第三支點連接座(38)，所述第一、二、三固定滑軌(72，73，74)的一側(cè)分別設(shè)有貫通其前后面的第四、五、六開口槽(78，79，80)，所述第四、五、六支點連接座(69，70，71)分別滑動設(shè)于第四、五、六開口槽(78，79，80)內(nèi)。
4.如權(quán)利要求3所述的三軸流變試驗機，其特征在于:所述第一、二、三開口槽(75，76，77)的橫截面均為T型，所述第一、二、三、四、五、六連接塊(30，33，36，31，34，37)插置于相應(yīng)第一、二、三開口槽(75，76，77)部分的橫截面與第一、二、三開口槽(75，76，77)的橫截面形狀相對應(yīng)，所述第一連接座(24)上與第一連接塊(30)相對面上設(shè)有第一插置槽(81)，所述第一連接塊(30)的一端插置于第一插置槽(81)內(nèi)，所述第一連接塊(30)與第一連接座(24)通過銷軸鉸接在一起，所述第二連接座(25)上與第二連接塊(33)相對面上設(shè)有第二插置槽(82)，所述第二連接塊(33)的一端插置于第二插置槽(82)內(nèi)，所述第二連接塊(33)與第二連接座(25)通過銷軸鉸接在一起，所述第三連接座(26)上與第三連接塊(36)相對面上設(shè)有第三插置槽(83)，所述第三連接塊(36)的一端插置于第三插置槽(83)內(nèi)，所述第三連接塊(36)與第三連接座(26)通過銷軸鉸接在一起，所述第四連接座(49)上與第四連接塊(31)相對面上設(shè)有第四插置槽(84)，所述第四連接塊(31)的一端插置于第四插置槽(84)內(nèi)，所述第四連接塊(31)與第四連接座(49)通過銷軸鉸接在一起，所述第五連接座(58)上與第五連接塊(34)相對面上設(shè)有第五插置槽(85)，所述第五連接塊(34)的一端插置于第五插置槽(85)內(nèi)，所述第五連接塊(34)與第五連接座(58)通過銷軸鉸接在一起，所述第六連接座￠8)上與第六連接塊(37)相對面上設(shè)有第六插置槽(86)，所述第六連接塊(37)的一端插置于第六插置槽(86)內(nèi)，所述第六連接塊(37)與第六連接座￠8)通過銷軸鉸接在一起。
5.如權(quán)利要求4所述的三軸流變試驗機，其特征在于:所述第一支點連接座(32)上與第四支點連接座￠9)相對面上設(shè)有第七插置槽(87)，所述第四支點連接座￠9)的一端插置于第七插置槽(87)內(nèi)，所述第一、四支點連接座(32，69)之間通過銷軸連接在一起，所述第二支點連接座(35)上與第五支點連接座(70)相對面上設(shè)有第八插置槽(88)，所述第五支點連接座(70)的一端插置于第八插置槽(88)內(nèi)，所述第二、五支點連接座(35，70)之間通過銷軸連接在一起，所述第三支點連接座(38)上與第六支點連接座(71)相對面上設(shè)有第九插置槽(89)，所述第六支點連接座(71)的一端插置于第九插置槽(89)內(nèi)，所述第三、六支點連接座(38，71)之間通過銷軸連接在一起。
6.如權(quán)利要求1-5之一所述的三軸流變試驗機，其特征在于:所述第一、二、三固定滑軌(72，73，74)上分別套置有第一、二、三滑動座(90，91，92)，所述第一、二、三滑動座(90，91,92)分別與第四、五、六支點連接座出9，70，71)固定在一起，所述第一、二、三滑動座(90,91,92)的上表面分別固定有第一、二、三指針(93，94，95)，所述第一、二、三指針(93，94,95)分別垂直于第一、二、三固定滑軌(72，73，74)，所述第一、二、三滑動座(90,91,92)的一側(cè)分別垂直連接有第一、二、三固定螺栓(96，97，98)，所述第一、二、三固定螺栓(96，97,98)的上表面分別連接有第一、二、三標(biāo)尺(99，100，101)，所述第一、二、三標(biāo)尺(99，100，101)與第一、二、三固定滑軌(72，73，74)平行。
7.如權(quán)利要求6所述的三軸流變試驗機，其特征在于:所述第一、二、三固定滑軌(72，·73,74)均由倒置的工字 鋼和 工字鋼側(cè)面的C型鋼焊接而成。
全文摘要
一種三軸流變試驗機，屬于地質(zhì)測試儀器技術(shù)領(lǐng)域，包括機架，機架上放置主液壓缸系統(tǒng)和第一、二、三支液壓缸系統(tǒng)，主液壓缸一端與第一導(dǎo)油管連通，第一導(dǎo)油管上安裝第一活塞，第一導(dǎo)油管外安裝筒帽，筒帽外表面下端連接加載板，主液壓缸系統(tǒng)的三個油路分別與第一、二、三杠桿一側(cè)前部活動連接，三個支液壓缸系統(tǒng)分別與第一、二、三杠桿一側(cè)后部活動連接，第一、二、三杠桿的另一側(cè)安裝活動的支點結(jié)構(gòu)，三個支液壓缸上分別連接第一、二、三固定塊，三個支液壓缸分別與油泵連通。本發(fā)明可以對多種不同巖石進行力學(xué)測試，可以進行長達幾百個小時連續(xù)試驗，且測量的試驗數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，成本低。
文檔編號G01N3/12GK103076233SQ201210590868
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者經(jīng)緯, 經(jīng)來旺, 孫中豪, 張寧 申請人:安徽理工大學(xué)