用于大直徑霍普金森壓桿的環(huán)向加壓裝置制造方法
【專利摘要】一種用于大直徑霍普金森壓桿的環(huán)向加壓裝置，移動(dòng)臺(tái)安裝在支架的上表面，能夠在Z方向和Y方向移動(dòng)。加壓缸體安放在移動(dòng)臺(tái)的上表面，并能夠在X方向移動(dòng)。兩個(gè)內(nèi)襯套的一端分別裝入隔油橡膠套兩端的內(nèi)孔中；兩個(gè)內(nèi)襯套的另一端分別裝入兩個(gè)外套的內(nèi)孔中。通過(guò)一對(duì)外套將兩個(gè)內(nèi)襯套、油缸和隔油橡膠套固緊。油缸的內(nèi)表面與隔油橡膠套的外表面之間形成了液壓油室。在油缸的圓周上分別有一個(gè)進(jìn)油口/壓力表接口和一個(gè)排氣孔。本發(fā)明能夠廣泛應(yīng)用于人防工程、巖土工程、地下工程等領(lǐng)域巖石、混凝土類材料的室內(nèi)霍普金森壓桿動(dòng)靜組合加載試驗(yàn)中，具有施壓準(zhǔn)確、均勻，穩(wěn)定性高，試件定位準(zhǔn)確，試驗(yàn)成功率高，使用年限長(zhǎng)等特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】用于大直徑霍普金森壓桿的環(huán)向加壓裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料動(dòng)力特性測(cè)試領(lǐng)域，具體涉及一種用于大直徑霍普金森壓桿的環(huán)向加壓裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]分離式霍普金森壓桿試驗(yàn)裝置是研究材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的重要設(shè)備之一，最初主要用于研究材料在單軸沖擊加載下的壓縮、劈拉和扭轉(zhuǎn)等力學(xué)性能。在隧道工程、人防工程等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，巖石、混凝土等材料在承受動(dòng)荷載之前往往已經(jīng)處于一定的靜應(yīng)力或地應(yīng)力作用中，即材料處于三向應(yīng)力狀態(tài)。因此，在原有霍普金森壓桿試驗(yàn)裝置的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)一定方式的改造，使得其能夠用于研究動(dòng)靜組合加載條件下材料的力學(xué)響應(yīng)則更具有現(xiàn)實(shí)意義。為此，一些研究人員開發(fā)了三軸霍普金森壓桿試驗(yàn)裝置，并進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)研究和理論分析。目前，三軸霍普金森壓桿試驗(yàn)裝置從裝置構(gòu)造特征和實(shí)現(xiàn)的功能上可以分為兩大類:常規(guī)三軸霍普金森壓桿試驗(yàn)裝置和動(dòng)靜組合加載三軸霍普金森壓桿試驗(yàn)裝置。常規(guī)的三軸霍普金森壓桿試驗(yàn)裝置是參照靜態(tài)試驗(yàn)機(jī)的工作原理設(shè)計(jì)的，即在普通霍普金森壓桿試驗(yàn)裝置的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一個(gè)環(huán)向加壓裝置，在與沖擊荷載方向垂直的平面內(nèi)施加圍壓，沖擊荷載方向并不施加靜壓力，然后再進(jìn)行沖擊試驗(yàn)；動(dòng)靜組合加載三軸霍普金森壓桿試驗(yàn)裝置是在沖擊試驗(yàn)前，在三維方向均施加靜荷載。無(wú)論何種三軸霍普金森壓桿試驗(yàn)裝置，絕大多數(shù)都設(shè)計(jì)了 一個(gè)用于施加圍壓的環(huán)向加壓裝置。
[0003]中國(guó)專利CN201110200000.2公開了一種穩(wěn)壓的霍普金森桿主動(dòng)圍壓裝置。該裝置包括圍壓裝置和穩(wěn)壓裝置兩部分。圍壓裝置包括液壓油室以及設(shè)置在液壓油室內(nèi)的橡膠隔層，液壓油室由上部件和下部件構(gòu)成，上、下部件之間采用0型橡膠密封件密封連接；橡膠隔層通過(guò)兩個(gè)端部的卡環(huán)固定在下部件上。上部件設(shè)置接口，接口通過(guò)高壓油管與穩(wěn)壓裝置連接，穩(wěn)壓裝置包括油缸以及設(shè)置在油缸端部的氣襄。穩(wěn)壓原理為在沖擊加載過(guò)程中，試件變形將導(dǎo)致圍壓裝置內(nèi)液壓油體積變化，該體積變化可通過(guò)高壓油管傳入到油缸中去，由油缸內(nèi)氣囊吸收，進(jìn)而可以確保主動(dòng)圍壓提供的壓力值在試驗(yàn)過(guò)程中保持恒定。該套裝置設(shè)計(jì)、加工方便，操作簡(jiǎn)單，并試圖通過(guò)該裝置實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的圍壓加載。但該裝置存在以下兩點(diǎn)不足:(1)難以在試驗(yàn)過(guò)程中提供準(zhǔn)確、穩(wěn)定的圍壓。其一，0型橡膠密封件材質(zhì)較軟，尺寸較小，在較大的油壓下難以有效地密封液壓油室和連接上、下部件；僅在端部用卡環(huán)將橡膠隔層固定在下部件上，只能在局部范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)密封，在試件變形及破壞飛濺過(guò)程中橡膠隔層很可能會(huì)發(fā)生較大變形和位移，從而對(duì)圍壓值造成較大影響。其二，氣囊的存在使得在加壓過(guò)程中測(cè)量表盤中的示數(shù)上下波動(dòng)較大，需要較長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定值，較大程度地影響裝置的使用效率。其三，對(duì)于混凝土、巖石等脆性材料而言，沖擊破壞時(shí)的應(yīng)變通常在0.002左右，微小的變形使得液壓油體積基本不發(fā)生變化；粘稠的液壓油具有對(duì)壓力傳導(dǎo)的惰性，從開始受壓到傳遞壓力的反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，而試件破壞前的沖擊加載時(shí)間僅為0.1-0.3ms，液壓油體積的微小變化傳至氣囊前試件已經(jīng)發(fā)生破壞，穩(wěn)壓裝置并不能起到較好的穩(wěn)壓效果。(2)該圍壓裝置只適用于直徑為74_的霍普金森壓桿試驗(yàn)系統(tǒng)，并不能有效測(cè)試巖石、混凝土類材料在有環(huán)向壓力作用下的沖擊力學(xué)性能。各向異性和不均質(zhì)性是巖石、混凝土類材料的兩大主要特點(diǎn)，內(nèi)部存在大量孔隙及微裂縫，顆粒粒徑較大，其中混凝土粗骨料的粒徑可達(dá)40mm以上。當(dāng)采用較小尺寸的霍普金森壓桿進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，試件的尺寸也相應(yīng)較小，大顆粒的組分在材料內(nèi)部所占的比例較大，使得材料具有嚴(yán)重的不均質(zhì)性，從而導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果并不能真實(shí)反映材料整體的力學(xué)性能，并且測(cè)試結(jié)果的離散性也較大。
[0004]北京科技大學(xué)于亞倫1992年在《巖土工程學(xué)報(bào)》上發(fā)表的題為“用三軸SHPB裝置研究巖石的動(dòng)載特性”的文章中提出了一種用于霍普金森壓桿的圍壓裝置。該裝置的主體由油壓缸及其控制系統(tǒng)構(gòu)成，能提供軸向及與軸向垂直平面內(nèi)的靜水壓力。油壓缸耐壓lOOMPa，油壓動(dòng)力系統(tǒng)采用軸向柱塞高壓油泵，并采用增壓比為1:7.5的增壓器來(lái)獲得油壓缸的超高壓。試驗(yàn)時(shí)，將套有橡膠套的巖石試件裝入油壓缸內(nèi)，并加以密封，利用軸向油壓系統(tǒng)將試件兩端夾緊，再用側(cè)向壓力系統(tǒng)于試件周圍施加一定的圍壓。從作者的表述中可知橡膠套并不是固定于圍壓裝置內(nèi)，構(gòu)成圍壓裝置的組成部分，而是在試驗(yàn)前將其套在巖石試件上，對(duì)于試件如何定位，油壓系統(tǒng)如何提供穩(wěn)定的圍壓文中并沒有詳細(xì)的介紹。并且在上述文章以及后續(xù)一系列采用該裝置進(jìn)行巖石動(dòng)力特性的研究中，我們無(wú)法清晰地了解到該裝置的基本構(gòu)造，各組成部件的功能及它們之間的相互位置關(guān)系，施加圍壓的基本原理以及使用流程等。此外，與專利CN201110200000.2類似，該裝置僅適用于直徑為30mm的霍普金森壓桿，并不能有效測(cè)試巖石、混凝土類材料在有環(huán)向壓力作用下的沖擊力學(xué)性倉(cāng)泛。
[0005]中南大學(xué)李夕兵2009年在《巖土力學(xué)》上發(fā)表的題為“三軸壓縮巖石動(dòng)靜組合強(qiáng)度及變形特征的研究”的文章中提出了一種用于霍普金森壓桿的圍壓裝置，可以承受滿足工程應(yīng)用的壓力范圍為0-200MPa。該圍壓裝置主要由油缸、隔油橡膠套、液壓油進(jìn)出口、支座等組成。圍壓的加、卸載過(guò)程通過(guò)與油缸相連的手動(dòng)泵控制，當(dāng)需要施加圍壓時(shí)，啟動(dòng)手動(dòng)泵，液壓油從進(jìn)油口進(jìn)入油缸，缸內(nèi)氣體由排氣孔排出，當(dāng)余氣排完時(shí)，關(guān)閉排氣孔，油缸內(nèi)壓力開始增加，當(dāng)油壓達(dá)到所需要的壓力時(shí)，關(guān)閉進(jìn)油口 ；試驗(yàn)完畢，打開進(jìn)油口，油缸內(nèi)液壓油流回油泵。通過(guò)作者關(guān)于該圍壓裝置的一系列研究，我們只能大致了解該裝置的基本構(gòu)造，但對(duì)該裝置各個(gè)組成部位的基本功能，相互間的位置關(guān)系以及該裝置如何提供準(zhǔn)確而穩(wěn)定的圍壓等都無(wú)法得到一個(gè)清晰而透徹的認(rèn)識(shí)。此外，該裝置僅適用于直徑為50_的霍普金森壓桿，并不能有效測(cè)試巖石、混凝土類材料在有環(huán)向壓力作用下的沖擊力學(xué)性倉(cāng)泛。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為克服現(xiàn)有環(huán)向加壓裝置存在的或者無(wú)法提供準(zhǔn)確、穩(wěn)定的環(huán)向壓力，或者無(wú)法清晰地解釋環(huán)向加壓裝置的構(gòu)造及工作原理，或者無(wú)法對(duì)巖石、混凝土等材料進(jìn)行環(huán)向壓力作用下沖擊力學(xué)性能測(cè)試的不足，本發(fā)明提出了一種用于大直徑霍普金森壓桿的環(huán)向加壓裝置。
[0007]本發(fā)明包括支架、移動(dòng)臺(tái)和加壓缸體。所述移動(dòng)臺(tái)安裝在支架的上表面，并通過(guò)支架螺母調(diào)節(jié)移動(dòng)臺(tái)在Z方向的高度，通過(guò)臺(tái)架螺母調(diào)節(jié)移動(dòng)臺(tái)在Y方向的位移。加壓缸體安放在所述移動(dòng)臺(tái)的上表面，并通過(guò)位于移動(dòng)臺(tái)上表面的滾珠在X方向移動(dòng)。所述加壓缸體由兩個(gè)內(nèi)襯套、隔油橡膠套、保護(hù)套、兩個(gè)外套和油缸組成；兩個(gè)內(nèi)襯套外端的圓周表面分別為隔油橡膠套和一對(duì)外套的配合面，將兩個(gè)內(nèi)襯套的一端分別裝入隔油橡膠套兩端的內(nèi)孔中；將兩個(gè)內(nèi)襯套的另一端分別裝入兩個(gè)外套的內(nèi)孔中；油缸套裝在隔油橡膠套階梯狀外圓表面的的最大外徑上，并且該油缸的兩端分別嵌入各外套內(nèi)，通過(guò)一對(duì)外套將兩個(gè)內(nèi)襯套、油缸和隔油橡膠套固緊。油缸的內(nèi)表面與隔油橡膠套的外表面之間形成了液壓油室。在油缸的圓周上分別有一個(gè)進(jìn)油口/壓力表接口和一個(gè)排氣孔。
[0008]所述隔油橡膠套中部的外徑最小，兩端的外表面均為兩級(jí)階梯，并且兩端端頭處外徑最大。隔油橡膠套中部的內(nèi)徑略大于試件、入射桿和透射桿的外徑；所述隔油橡膠套兩端的內(nèi)徑與內(nèi)襯套一端的外徑相同。
[0009]所述兩個(gè)內(nèi)襯套的內(nèi)徑與隔油橡膠套中部的內(nèi)徑相同。兩個(gè)內(nèi)襯套的外圓周表面均為中間高兩端低的階梯狀，其中各內(nèi)襯套一端的外徑與所述隔油橡膠套一端的內(nèi)徑相同，形成了內(nèi)襯套與所述隔油橡膠套配合的配合面；內(nèi)襯套另一端的外徑和該內(nèi)襯套中部的外徑均與外套一端的內(nèi)徑相同，形成了內(nèi)襯套與所述外套配合的配合面。
[0010]所述外套的內(nèi)孔為階梯孔，其中一端的二級(jí)階梯孔的孔徑均與內(nèi)襯套上的配合面處的外徑相同，另一端的階梯孔的孔徑與油缸的外徑相同，使該處階梯孔形成了與油缸外表面配合的配合面。
[0011]所述的移動(dòng)臺(tái)包括臺(tái)架、滾珠、限位條和滾珠架。所述移動(dòng)臺(tái)面板的上表面為凹弧面，該面板上表面的半徑大于加壓缸體的最大半徑。在所述移動(dòng)臺(tái)的面板圓弧凹面，均布并固定有多個(gè)限位條和多個(gè)滾珠架。所述多個(gè)限位條長(zhǎng)度方向的中心線和多個(gè)滾珠架長(zhǎng)度方向的中心線均與移動(dòng)臺(tái)的面板長(zhǎng)度方向的中心線平行。若干個(gè)滾珠嵌裝在各滾珠架上的滾珠孔內(nèi)。各滾珠架上滾珠的位置相互錯(cuò)開。
[0012]所述支架包括4個(gè)支桿和調(diào)節(jié)板；所述調(diào)節(jié)板安裝在支桿上端面，并通過(guò)支架螺母調(diào)節(jié)和固定調(diào)節(jié)板在Z方向的高度。在所述調(diào)節(jié)板上分布有4個(gè)調(diào)節(jié)槽，該調(diào)節(jié)槽的位置分別與臺(tái)架支桿的位置對(duì)應(yīng)，通過(guò)臺(tái)架螺母將所述臺(tái)架支桿安裝在該調(diào)節(jié)槽內(nèi)，并在所述調(diào)節(jié)槽內(nèi)調(diào)節(jié)臺(tái)架支桿在Y方向的位置。
[0013]試驗(yàn)時(shí)，打開環(huán)向加壓裝置主體上的排氣孔及表盤開關(guān)，啟動(dòng)手動(dòng)液壓泵，液壓油從液壓泵流出，通過(guò)相應(yīng)的管道，流經(jīng)測(cè)量系統(tǒng)并測(cè)得液壓油的壓力，再通過(guò)進(jìn)油口流入液壓油室；室內(nèi)氣體由排氣孔排出，當(dāng)氣體全部排出之后，關(guān)閉排氣孔，液壓油室內(nèi)液壓開始升高。由于測(cè)量系統(tǒng)和液壓油室串聯(lián)，且液壓油室密封較好，油壓的準(zhǔn)確性、均勻性和穩(wěn)定性可以得到保證。當(dāng)液壓達(dá)到所需的壓力值時(shí)，關(guān)閉進(jìn)油口。推動(dòng)入射桿和透射桿到預(yù)定位置，激發(fā)子彈，完成試驗(yàn)。試驗(yàn)完畢，打開進(jìn)油口，液壓油從液壓油室內(nèi)流回液壓泵。
[0014]本發(fā)明包括環(huán)向加壓裝置主體，支撐調(diào)節(jié)定位裝置，測(cè)量系統(tǒng)和液壓泵。所述的環(huán)向加壓裝置主體由油缸、進(jìn)油口、排氣孔、液壓油室、橡膠套、鋼圈和鋼殼體組成；所述的支撐定位裝置由弧形滑槽和支架組成；所述的測(cè)量系統(tǒng)包括液壓表盤和支座；所述的液壓泵包括液壓泵主體和手動(dòng)搖桿。環(huán)向加壓裝置主體裝置安放在支撐調(diào)節(jié)定位裝置的弧形滑槽上。
[0015]本發(fā)明中，弧形滑槽內(nèi)的滾珠、支架上的螺桿和滑槽使得環(huán)向加壓裝置主體可以在上下、左右和前后三個(gè)方向移動(dòng)，調(diào)節(jié)方便。
[0016]液壓油室密封性好，能夠保證油壓的穩(wěn)定性。液壓泵可施加0?40MPa范圍內(nèi)的壓力，能夠滿足工程需要的范圍。液壓表盤直徑為160mm，量程有16Mpa，48Mpa和64Mpa三個(gè)級(jí)別，測(cè)試精度分別為0.1Mpa,0.2Mpa和0.4Mpa，試驗(yàn)時(shí)可根據(jù)需要選用相應(yīng)的儀表。液壓油使用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的YB-N32號(hào)液壓機(jī)械油。
[0017]通過(guò)本發(fā)明，對(duì)試件預(yù)先施加環(huán)向壓力，進(jìn)行霍普金森壓桿動(dòng)靜加載試驗(yàn)。支撐調(diào)節(jié)定位裝置和環(huán)向加壓裝置主體固定于入射桿和透射桿之間的地面上，支撐調(diào)節(jié)定位裝置用于對(duì)環(huán)向加壓裝置主體進(jìn)行調(diào)節(jié)和定位，環(huán)向加壓裝置主體用于對(duì)試件施加環(huán)向壓力和定位。本發(fā)明的環(huán)向加壓裝置用于巖石、混凝土類材料動(dòng)靜組合加載試驗(yàn)的有益效果是成本小，操作調(diào)節(jié)方便，可同時(shí)滿足試件的加壓、穩(wěn)壓和定位需求，能夠保證試件所受環(huán)向壓力的穩(wěn)定性、均勻性，確保試件定位的準(zhǔn)確性，提高試驗(yàn)成功率和試驗(yàn)精度。
[0018]本發(fā)明中，環(huán)向加壓裝置能夠提供準(zhǔn)確而穩(wěn)定的環(huán)向壓力。一方面，液壓油室的密封效果好。首先，需要密封的部位較少。圍壓裝置主體并不采用左右或者上下開合的方式，而是整體鑄造成型，將兩個(gè)部分合二為一，省去了兩個(gè)部分之間的連接和密封。其次，橡膠套不用螺母固定，而是選用密封膠將其與油缸、鋼圈和鋼殼體的連接處進(jìn)行密封，密封面積大，密封效果牢。再次，在橡膠套與油缸接觸面的垂直方向上，用密封圈沿周長(zhǎng)進(jìn)行密封，確保了液壓油室的密封效果。此外，該環(huán)向加壓裝置應(yīng)用于大直徑霍普金森壓桿試驗(yàn)裝置，橡膠套和油缸的直徑較大，因而液壓油室的體積較大，而巖石、混凝土等脆性材料破壞前的變形較小，使得試驗(yàn)過(guò)程中試件體積變形對(duì)環(huán)向壓力的影響可以忽略不計(jì)。另一方面，液壓泵、液壓表盤和液壓油室串聯(lián)連接，使得液壓油室內(nèi)的壓力與表盤的示數(shù)保持一致，油壓測(cè)試準(zhǔn)確。
[0019]保護(hù)膜的使用能夠使試件表面各個(gè)部位受到均勻的環(huán)向壓力。在對(duì)試件施加環(huán)向壓力前，用一個(gè)與圍壓裝置主體等長(zhǎng)的光滑均勻的保護(hù)膜將試件、入射桿和反射桿包裹一周，一方面可以防止因橡膠套表面的不平整而使得施加在試件上的壓力不均勻，另一方面也可以防止橡膠套的老化變形而施加不均勻的環(huán)向壓力。此外，該保護(hù)膜還可以防止試件破壞時(shí)碎塊的飛濺對(duì)橡膠套造成損傷，延長(zhǎng)橡膠套的使用壽命。
[0020]環(huán)向加壓裝置主體和支撐調(diào)節(jié)定位裝置協(xié)同工作，使得該裝置在三維方向上可以任意調(diào)節(jié)，試件對(duì)中、定位準(zhǔn)確，試驗(yàn)結(jié)果可靠。
[0021]本發(fā)明能夠廣泛應(yīng)用于人防工程、巖土工程、地下工程等領(lǐng)域巖石、混凝土類材料的室內(nèi)霍普金森壓桿動(dòng)靜組合加載試驗(yàn)中，具有施壓準(zhǔn)確、均勻，穩(wěn)定性高，試件定位準(zhǔn)確，試驗(yàn)成功率高，使用年限長(zhǎng)等特點(diǎn)。圖9給出了巖石試件在預(yù)先施加環(huán)向壓力下的沖擊試驗(yàn)波形圖；圖10給出了巖石試件在無(wú)環(huán)向壓力和有環(huán)向壓力下的沖擊壓縮應(yīng)力應(yīng)變曲線。根據(jù)材料力學(xué)知識(shí)可知，巖石類材料在三軸加載下的抗壓強(qiáng)度明顯高于單軸加載，且呈現(xiàn)一定的塑性特征。從圖10中可以看出，使用該裝置施加環(huán)向壓力后，巖石試件的抗壓強(qiáng)度顯著提高，其應(yīng)力應(yīng)變曲線呈雙線性，塑性特征明顯。
[0022]本發(fā)明適用于①IOOmm霍普金森壓桿試驗(yàn)的環(huán)向加壓裝置，解決了巖石、混凝土類材料在有環(huán)向壓力作用下的沖擊力學(xué)性能測(cè)試問(wèn)題。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]附圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]附圖2為加壓缸體的結(jié)構(gòu)示意圖；[0025]附圖3為圖2的側(cè)視圖；
[0026]附圖4為臺(tái)架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]附圖5為圖4的俯視圖；
[0028]附圖6為圖4中A-A剖面圖；
[0029]附圖7為支架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]附圖8為調(diào)節(jié)板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]附圖9為巖石試件在動(dòng)靜組合加載下的波形圖；
[0032]附圖10為巖石試件的應(yīng)力應(yīng)變曲線。附圖中:
[0033]1.入射桿；2.密封圈；3.液壓油室；4.排氣孔；5.油缸；6.隔油橡膠套；7.透射桿；8.內(nèi)襯套；9.保護(hù)套；10.進(jìn)油口 /壓力表接口 ；11.試件；12.外套；13.滾珠；14.限位條；15.滾珠架；16.固定螺母；17.支架螺母；18.臺(tái)架螺母；19.支架；20.無(wú)環(huán)向壓力；21.加壓缸體；22.臺(tái)架；23.調(diào)節(jié)板；24.入射波；25.透射波；26.反射波；27.有環(huán)向壓力。
【具體實(shí)施方式】
[0034]本實(shí)施例是一種用于大直徑霍普金森壓桿的環(huán)向加壓裝置，包括支架19、移動(dòng)臺(tái)和加壓缸體21。所述移動(dòng)臺(tái)安裝在支架10的上表面，并通過(guò)支架螺母17調(diào)節(jié)移動(dòng)臺(tái)在Z方向的高度，通過(guò)臺(tái)架螺母18調(diào)節(jié)移動(dòng)臺(tái)在Y方向的位移。加壓缸體21安放在所述移動(dòng)臺(tái)的上表面，并通過(guò)位于移動(dòng)臺(tái)上表面的滾珠產(chǎn)生X方向的移動(dòng)。
[0035]所述的加壓缸體21包括液壓油室3、油缸5、隔油橡膠套6、保護(hù)套9、一對(duì)內(nèi)襯套8和一對(duì)外套12。其中，一對(duì)內(nèi)襯套8的外圓周表面為階梯狀，該內(nèi)襯套外兩端的圓周表面分別為隔油橡膠套6和一對(duì)外套12的配合面，具體是:將兩個(gè)內(nèi)襯套8的一端分別裝入隔油橡膠套6兩端的內(nèi)孔中；將兩個(gè)內(nèi)襯套8的另一端分別裝入兩個(gè)外套12的的內(nèi)孔中。
[0036]油缸5套裝在隔油橡膠套6階梯狀外圓表面的的最大外徑上，并且該油缸5的兩端分別嵌入各外套12內(nèi)，通過(guò)一對(duì)外套12將兩個(gè)內(nèi)襯套8、油缸5和隔油橡膠套6固緊成為缸套。油缸5的內(nèi)表面與隔油橡膠套6的外表面之間形成了液壓油室3。在油缸5的圓周上分別有一個(gè)進(jìn)油口 /壓力表接口 10和一個(gè)排氣孔4。
[0037]由兩個(gè)內(nèi)襯套8的內(nèi)表面和隔油橡膠套6的內(nèi)表面組成了試件11、入射桿I和透射桿7的缸套。在所述缸套的內(nèi)表面粘貼有保護(hù)套9。所述保護(hù)套9用硬質(zhì)聚酯膜制成，厚度為3mm。
[0038]使用時(shí)，試件11安放在由兩個(gè)內(nèi)襯套8、油缸5和隔油橡膠套6組成的缸套中部，入射桿I和透射桿7分別裝入所述缸套的兩端。所述試件11、入射桿I和透射桿7的外圓周表面均與缸套內(nèi)表面的保護(hù)套9間隙配合。
[0039]所述隔油橡膠套6為等壁厚的圓形殼體，該隔油橡膠套6內(nèi)表面和外表面的兩端均為階梯狀，并且隔油橡膠套6兩端端頭處的內(nèi)徑和外徑均最大。隔油橡膠套6中部的內(nèi)徑略大于試件11、入射桿I和透射桿7的外徑，；所述隔油橡膠套6兩端的內(nèi)徑與內(nèi)襯套8一端的外徑相同。所述隔油橡膠套6中部的外徑最小，兩端的外表面均為兩級(jí)階梯，并且兩端端頭處外徑最大。
[0040]所述內(nèi)襯套8為中空回轉(zhuǎn)體。內(nèi)襯套8的內(nèi)孔為等徑孔，其內(nèi)徑與隔油橡膠套6中部的內(nèi)徑相同。兩個(gè)內(nèi)襯套8的外圓周表面均為中間高兩端低的階梯狀，其中各內(nèi)襯套8一端的外徑與所述隔油橡膠套6兩端的內(nèi)徑相同，形成了內(nèi)襯套8與所述隔油橡膠套配合的配合面。內(nèi)襯套8另一端的外徑和該內(nèi)襯套8中部的外徑均與外套12 —端的內(nèi)徑相同，形成了內(nèi)襯套8與所述外套12配合的配合面。
[0041]所述外套12為中空回轉(zhuǎn)體。外套12的內(nèi)孔為4級(jí)階梯孔，其中一端的2級(jí)階梯孔的孔徑均與內(nèi)襯套8上的配合面處的外徑相同，另一端的階梯孔的孔徑與油缸5的外徑相同，使該處階梯孔形成了與油缸外表面配合的配合面。在所述各外套12與內(nèi)襯套8配合和該外套與油缸5配合的配合面之間，有用于安放密封圈2的階梯面。
[0042]所述的移動(dòng)臺(tái)包括臺(tái)架22、滾珠13、限位條14和滾珠架15。所述移動(dòng)臺(tái)面板的上表面為凹弧面，該面板上表面的半徑大于加壓缸體21的最大半徑，以方便加壓缸體21的安放。在所述移動(dòng)臺(tái)的面板圓弧凹面，均布并固定有多個(gè)限位條14和多個(gè)滾珠架15。所述多個(gè)限位條14長(zhǎng)度方向的中心線和多個(gè)滾珠架15長(zhǎng)度方向的中心線均與移動(dòng)臺(tái)的面板長(zhǎng)度方向的中心線平行。若干個(gè)滾珠13嵌裝在各滾珠架15上的滾珠孔內(nèi)。各滾珠架上滾珠的位置相互錯(cuò)開，即相鄰的兩根滾珠架上的滾珠孔的中心之間有45°夾角。
[0043]在所述臺(tái)架22的面板下表面分布有4個(gè)支桿，在各支桿的下端面中心有螺紋盲孔，通過(guò)該螺紋盲孔將移動(dòng)臺(tái)安裝在支架19的調(diào)節(jié)板23上。
[0044]支架19為框架結(jié)構(gòu)，包括4個(gè)支桿和安裝在該支桿上的調(diào)節(jié)板。所述各支桿上端面均有螺紋孔。所述調(diào)節(jié)板23的四角分布有螺紋孔，通過(guò)螺桿將所述調(diào)節(jié)板安裝在支桿上，并通過(guò)支架螺母17調(diào)節(jié)和固定調(diào)節(jié)板在Z方向的高度。在所述調(diào)節(jié)板上分布有4個(gè)調(diào)節(jié)槽，該調(diào)節(jié)槽的位置分別與臺(tái)架支桿的位置對(duì)應(yīng)，通過(guò)臺(tái)架螺母18將所述臺(tái)架支桿安裝在該調(diào)節(jié)槽內(nèi)，并在所述調(diào)節(jié)槽內(nèi)調(diào)節(jié)臺(tái)架支桿在Y方向的位置。
[0045]使用時(shí)，先將支架19置于入射桿與透射桿之間，通過(guò)螺紋盲孔將移動(dòng)臺(tái)安裝在支架19的調(diào)節(jié)板上，再將加壓缸體21置于移動(dòng)臺(tái)上。移動(dòng)支架19調(diào)節(jié)加壓缸體21在Y方向的位置，使得入射桿I與透射桿7在Y方向上大致位于所述缸套中部；通過(guò)支架螺母17調(diào)節(jié)加壓缸體21在Z方向的位置，使得入射桿I與透射桿7在Z方向上大致位于所述缸套中部。將試件11置于缸套中部，使其軸線平行于X方向；將入射桿I和透射桿7分別從所述缸套的兩端裝入，壓緊試件11。通過(guò)移動(dòng)臺(tái)上的滾珠13調(diào)節(jié)試件11在X方向的位置，使得射桿I與透射桿7裝入所述缸套的長(zhǎng)度大致相等。Z方向微調(diào)支架螺母17使得試件11在Z方向位于入射桿I與透射桿7的中部；Y方向微調(diào)臺(tái)架螺母18使得試件11在Y方向位于入射桿I與透射桿7的中部移動(dòng)。試件安裝與定位完畢，進(jìn)行沖擊試驗(yàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于大直徑霍普金森壓桿的環(huán)向加壓裝置，其特征在于，包括支架、移動(dòng)臺(tái)和加壓缸體；所述移動(dòng)臺(tái)安裝在支架的上表面，并通過(guò)支架螺母調(diào)節(jié)移動(dòng)臺(tái)在Z方向的高度，通過(guò)臺(tái)架螺母調(diào)節(jié)移動(dòng)臺(tái)在Y方向的位移；加壓缸體安放在所述移動(dòng)臺(tái)的上表面，并通過(guò)位于移動(dòng)臺(tái)上表面的滾珠在X方向移動(dòng)；所述加壓缸體由兩個(gè)內(nèi)襯套、隔油橡膠套、保護(hù)套、兩個(gè)外套和油缸組成；兩個(gè)內(nèi)襯套外端的圓周表面分別為隔油橡膠套和一對(duì)外套的配合面，將兩個(gè)內(nèi)襯套的一端分別裝入隔油橡膠套兩端的內(nèi)孔中；將兩個(gè)內(nèi)襯套的另一端分別裝入兩個(gè)外套的內(nèi)孔中；油缸套裝在隔油橡膠套階梯狀外圓表面的的最大外徑上，并且該油缸的兩端分別嵌入各外套內(nèi)，通過(guò)一對(duì)外套將兩個(gè)內(nèi)襯套、油缸和隔油橡膠套固緊；油缸的內(nèi)表面與隔油橡膠套的外表面之間形成了液壓油室；在油缸的圓周上分別有一個(gè)進(jìn)油口/壓力表接口和一個(gè)排氣孔。
2.如權(quán)利要求1所述用于大直徑霍普金森壓桿的環(huán)向加壓裝置，其特征在于，所述隔油橡膠套中部的外徑最小，兩端的外表面均為兩級(jí)階梯，并且兩端端頭處外徑最大；隔油橡膠套中部的內(nèi)徑略大于試件、入射桿和透射桿的外徑；所述隔油橡膠套兩端的內(nèi)徑與內(nèi)襯套一端的外徑相同。
3.如權(quán)利要求1所述用于大直徑霍普金森壓桿的環(huán)向加壓裝置，其特征在于，兩個(gè)內(nèi)襯套的內(nèi)徑與隔油橡膠套中部的內(nèi)徑相同；兩個(gè)內(nèi)襯套的外圓周表面均為中間高兩端低的階梯狀，其中各內(nèi)襯套一端的外徑與所述隔油橡膠套一端的內(nèi)徑相同，形成了內(nèi)襯套與所述隔油橡膠套配合的配合面；內(nèi)襯套另一端的外徑和該內(nèi)襯套中部的外徑均與外套一端的內(nèi)徑相同，形成了內(nèi)襯套與所述外套配合的配合面。
4.如權(quán)利要求1所述用于大直徑霍普金森壓桿的環(huán)向加壓裝置，其特征在于，所述外套的內(nèi)孔為階梯孔，其中一端的二級(jí)階梯孔的孔徑均與內(nèi)襯套上的配合面處的外徑相同，另一端的階梯孔的孔徑與油缸的外徑相同，使該處階梯孔形成了與油缸外表面配合的配合面。
5.如權(quán)利要求1所述用于大直徑霍普金森壓桿的環(huán)向加壓裝置，其特征在于，所述的移動(dòng)臺(tái)包括臺(tái)架、滾珠、限位條和滾珠架；所述移動(dòng)臺(tái)面板的上表面為凹弧面，該面板上表面的半徑大于加壓缸體的最大半徑；在所述移動(dòng)臺(tái)的面板圓弧凹面，均布并固定有多個(gè)限位條和多個(gè)滾珠架；所述多個(gè)限位條長(zhǎng)度方向的中心線和多個(gè)滾珠架長(zhǎng)度方向的中心線均與移動(dòng)臺(tái)的面板長(zhǎng)度方向的中心線平行；若干個(gè)滾珠嵌裝在各滾珠架上的滾珠孔內(nèi)；各滾珠架上滾珠的位置相互錯(cuò)開。
6.如權(quán)利要求1所述用于大直徑霍普金森壓桿的環(huán)向加壓裝置，其特征在于，所述支架包括4個(gè)支桿和調(diào)節(jié)板；所述調(diào)節(jié)板安裝在支桿上端面，并通過(guò)支架螺母調(diào)節(jié)和固定調(diào)節(jié)板在Z方向的高度；在所述調(diào)節(jié)板上分布有4個(gè)調(diào)節(jié)槽，該調(diào)節(jié)槽的位置分別與臺(tái)架支桿的位置對(duì)應(yīng)，通過(guò)臺(tái)架螺母將所述臺(tái)架支桿安裝在該調(diào)節(jié)槽內(nèi)，并在所述調(diào)節(jié)槽內(nèi)調(diào)節(jié)臺(tái)架支桿在Y方向的位置。
【文檔編號(hào)】G01N3/02GK103616279SQ201310566816
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月13日
【發(fā)明者】蘇灝揚(yáng), 許金余, 白二雷, 呂小聰, 羅鑫, 劉石, 高志剛, 任韋波, 王鵬 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍空軍工程大學(xué)