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摘要:本发明公开一种岩样点荷载试验仪及试验方法,涉及岩石力学试验仪器技术领域,其技术方案要点是:包括夹持模块和加载模块,所述夹持模块包括用于夹持岩样的上压头和下压头;所述加载模块包括千斤顶,用于驱动上压头和下压头挤压岩样并连续均匀增加对岩样的压力。本发明简化了岩样点荷载试验流程,节省了试验时间,同时提高了试验数据的准确性、可靠性。
主权项:1.一种岩样点荷载试验仪,其特征在于,包括夹持模块100和加载模块200,所述夹持模块100包括用于夹持岩样500的上压头109和下压头110;所述加载模块200包括千斤顶220,用于驱动上压头109和下压头110挤压岩样500并连续均匀增加对岩样500的压力;所述夹持模块100还包括上底板106、下底板101和立柱102,所述上底板106和下底板101之间通过立柱102固定,所述上底板106、下底板101之间设置可上下移动的下横梁103,所述下横梁103上设置下压头110,所述千斤顶220设置于下底板101上,用于向上驱动下横梁103;所述下横梁103的上方设置可上下移动的上横梁105,所述上横梁105上设置上压头109,所述上横梁105的上方设置高度可调节的限位块108,所述限位块108抵压于横梁上侧,用于限制上横梁105向上位移;所述上横梁105和下横梁103之间设有弹簧104,所述弹簧104用于弹性抵压上横梁105;所述加载模块200还包括注射泵201、油压传感器204和泵送驱动机构,所述注射泵201内设置与千斤顶220连通的注射腔212,所述注射腔212内设置活塞213,所述泵送驱动机构与活塞213连接,用于驱动活塞213匀速移动;在注射泵201和千斤顶220之间的油路上安装油压传感器204,所述油压传感器204用于检测注射泵201内油压;在注射腔212的输出端连接一条连接管202,并在连接管202末端连接油路阀块203,油路阀块203内开设阀腔215;油路阀块203安装油路接头205和油压传感器204,油管206通过油路接头205连接;所述泵送驱动机构包括电机209、螺杆211和螺母214,所述螺杆211的一端伸入注射腔212内,并连接于活塞213,另一端伸出注射腔212与所述电机209的输出端连接,所述螺母214固定连接于注射泵201,并与螺杆211螺纹连接;螺杆211从螺母214内穿过,在电机209驱动螺杆211轴向旋转时,螺杆211能够同时与螺母214产生轴向移动,带动螺杆211末端的活塞213在注射腔212内活塞213运动,通过控制伺服电机209的旋转角度和速度,能够调节螺杆211和活塞213的位移,能够控制对油压进行连续线性地加载;注射腔212可呈圆柱形结构,活塞213与螺杆211之间可固定连接,在螺杆211螺纹转动过程中,能够带动活塞213旋转的同时形成轴向伸缩,实现活塞213运动;所述泵送驱动机构还包括滑动适配的滑轨207和滑块208,所述滑轨207与所述注射泵201固定连接,所述滑块208的滑动方向与螺杆211平行,所述电机209固定于所述滑块208,电机209的输出轴与螺杆211处于同轴,并通过联轴器210连接,实现电机209和螺杆211的传动;在滑块208上部开设滑槽216,滑槽216两侧固定圆柱形的滑杆217,滑块208的底部安装四个滑轮218,而滑轮218外周开设环槽219,滑槽216的形状能够与滑杆217固定适配;滑轮218嵌入滑槽216内,相邻的滑轮218相互交错,分别与两侧的滑杆217滑动滚动连接;还包括电路控制模块400,所述电路控制模块400用于控制电机209匀速转动,所述电机209为伺服行星减速电机209;通过控制电机209的速度和总旋转角度,能够调节注射泵201的加载速度和总加载量;还包括存储模块和显示模块,存储模块能够记录试验信息;显示模块为显示器;所述岩样点荷载试验仪的试验方法,包括如下步骤:步骤一:将千斤顶220调节至最低位置,加载模块200调节至初始状态;步骤二:将岩样500放置在上压头109和下压头110之间,岩样500与下压头110接触,调节上压头109的高度,使上压头109和下压头110夹紧所述岩样500;步骤三:加载模块200驱动上压头109和下压头110挤压岩样500,通过控制电机209的速度和总旋转角度,能够调节注射泵201的加载速度和总加载量,并连续且地均匀增加对岩样500的压力,直至岩样500破碎后停止加载,通过传感器捕捉加载模块200内的最大压力值,得到岩样点荷载的最大荷载值;在载荷加载过程中,电路控制模块中的比较模块能够将油压传感器采集的实时油压数据与预设油压数据进行对比,能够控制压力的加载速度,持岩样500受到的压力按照设定的加载增速线性增加;当实时油压数据大于预设油压数据时,控制伺服电机转速下降,减少伺服系统增压速度;当实时油压数据小于预设油压数据时,控制伺服电机转速上升,提高伺服系统增压速度,从而保持油压能够稳定上升,在上升过程中也不存在压力暂停增加的情况;步骤四:在岩样500破碎时,电路控制模块400控制加载模块200停顿2秒,而后控制千斤顶220、加载模块200自动回复至初始状态,准备下一次试验。
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