專利名稱：一種三軸試驗機垂直方向加載受力架浮動裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明屬于垂直方向加載受力測試技術領域。
背景技術：
試件在三軸試驗機上做三向受力試驗進程中，由于試件及支撐件均為彈性件，受力過程中必然會產(chǎn)生變形而導致產(chǎn)生相應的位移，因此，試件在某一方向上受力而產(chǎn)生位移時，必然會受到另兩個方向的受力而產(chǎn)生的摩擦阻力的阻止，從而使得該方向上的作用力并沒有真正全部作用在試件上，造成試驗的誤差。例如，一個試件，Z向受壓力為20T，X向受壓力為100T，Y向受壓力100T，通常受壓面上涂以潤滑膏，其摩擦系數(shù)大約為0.04，則在X X向、Y-Y向因受壓力而產(chǎn)生的摩擦阻力為100T×0.04+100T×0.04＝8T，則Z向作用在試件上的壓力為20T-8T＝12T，實驗誤差極大，必須消除此誤差才能提高試驗精度。
目前，三軸試驗機上，X-X、Y-Y方向受力架都配備了浮動裝置，所以在X-X、Y-Y方向的試驗誤差不大，但在Z-Z方向的受力架尚未有良好的浮動裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種減小Z-Z方向試驗誤差的三軸試驗機垂直方向加載受力架浮動裝置及方法。
本發(fā)明的技術解決方案是，一種三軸試驗機垂直方向加載受力架浮動裝置，由液壓千斤頂、安裝有彈簧12的托盤11和置于液壓千斤頂、托盤11上的垂向受力架13構成，液壓千斤頂包括千斤頂?shù)母左w8、千斤頂?shù)挠透字?和由截止閥1、減壓閥2、可調(diào)節(jié)流閥3、單向閥4、蓄能器5、壓力表6、截止閥7構成的液壓系統(tǒng)，托盤11通過滾珠止推軸承10安裝在液壓千斤頂?shù)母左w8上。
一種三軸試驗機垂直方向加載受力架浮動裝置，還包括導向套14，垂向受力架13沿導向套14上下移動。
一種三軸試驗機垂直方向加載受力架浮動裝置的使用方法是，油缸未進入壓力油時，垂向受力架13壓在托盤11上，打開截止閥1，油液將經(jīng)過減壓閥2、可調(diào)節(jié)流閥3、單向閥4進入油缸油腔，然后調(diào)節(jié)減壓閥2的壓力，隨著油壓的提高，垂向受力架13沿著導向套14抬起，離開托盤11后，彈簧12伸出，垂向受力架13與托盤11之間間隙為2～5mm時，即調(diào)節(jié)完成；然后關閉截止閥1，試件15在Z向受力后，千斤頂油缸柱塞9隨垂向受力架13在Z方向發(fā)生位移，千斤頂油腔體積將發(fā)生變化，體積變大時，油液將由蓄能器5流向油腔，反之，油液將由油腔流向蓄能器5，使垂向受力架13自動進行上下浮動。
本發(fā)明的技術構思是，垂向受力架13下面安裝一個液壓千斤頂，液壓千斤頂?shù)闹?下面油腔內(nèi)可以送入壓力液壓油，使得柱塞頂住垂向受力架13底座。液壓千斤頂?shù)母左w8上通過滾珠止退軸承10安裝一個托盤11，托盤上面安裝著6個壓縮彈簧12，它們也頂住Z向受力架底座。
油源來自三軸試驗機的液壓站，油液通過截止閥1進入減壓閥2，調(diào)節(jié)該閥可以把油壓降為本浮動裝置所要求的壓力值進入可調(diào)節(jié)流閥3，該閥的作用是用來調(diào)節(jié)壓力油流量的大小，以便于觀察和控制調(diào)節(jié)浮動裝置的方便性和準確性。單向閥4的作用是當浮動裝置調(diào)試完成后，即使關閉油泵，浮動裝置仍然處于正常的工作狀態(tài)。當試件在Z向受力后，由于在Z方向試件15及支撐裝置發(fā)生變形而使試件15在Z方向發(fā)生位移時，受到X-X、Y-Y方向?qū)υ嚰淖饔昧Χa(chǎn)生的摩擦阻力的限制時，Z向受力架在油缸柱塞9和彈簧12的雙重作用下，使得垂向受力架13沿著導向套14作上下方向的位移，以保證試件仍然處于原來的位置上，消除了Z向作用力受到X-X、Y-Y方向作用力而產(chǎn)生的摩擦阻力的影響。蓄能器5的作用是在浮動裝置使用過程中，當垂向受力架13在Z方向發(fā)生位移時，油缸柱塞9也發(fā)生相應的位移，油缸油腔體積將發(fā)生變化，體積變大時，油液將由蓄能器5流向油腔，反之，油液將由油腔流向蓄能器5，以達到垂向受力架13在試驗過程中，自動進行上下浮動作用。壓力表6的作用是調(diào)節(jié)浮動裝置時，觀察油壓的變化情況，以確定浮動裝置的狀態(tài)。截止閥7的作用是當重新調(diào)節(jié)浮動裝置時，首先放掉油缸中的油液，以便根據(jù)實驗要求，重新調(diào)節(jié)浮動裝置的狀態(tài)。
本發(fā)明的有益效果是，保證試件仍然處于原來的位置上，消除了由水平方向產(chǎn)生的摩察阻力對垂直力的影響，提高了測試的準確性。


下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
圖1是本發(fā)明中試件受力情況圖。
圖2是本發(fā)明中垂直方向加載受力架浮動裝置原理圖。
圖中，截止閥1，減壓閥2，可調(diào)節(jié)流閥3，單向閥4，蓄能器5，壓力表6，截止閥7，液壓千斤頂?shù)母左w8，液壓千斤頂?shù)挠透字?，滾珠止推軸承10，托盤11，彈簧12，垂向受力架13，導向套14，試件15。
具體實施例方式將試件15固定放置于三軸試驗機中垂直方向加載受力架的底部，當油缸未進入壓力油時，整個Z向受力架將壓在托盤11上，打開截止閥1，油液將經(jīng)過減壓閥2、可調(diào)節(jié)流閥3、單向閥4進入油缸油腔，然后慢慢調(diào)節(jié)減壓閥的壓力，隨著油壓的逐漸提高，Z向受力架會沿著導向套14逐漸抬起，并離開托盤11，彈簧12逐漸伸出，當Z向受力架與托盤之間間隙達到2-5mm時，即算調(diào)節(jié)完成。然后關閉截止閥1，浮動裝置可以投入使用。當試件在Z向受力后，由于試件在Z向支撐裝置發(fā)生變形而使試件在Z向發(fā)生位移，受到X-X、Y-Y方向?qū)υ嚰淖饔昧Χa(chǎn)生的摩擦阻力的限制時，Z向受力架13在油缸柱塞9和彈簧12的雙重作用下，使得Z向受力架13沿著導向套14作上下方向的位移，以保證試件仍然處于原來的位置上，消除了Z向作用力受到X-X、Y-Y方向作用力而產(chǎn)生的摩擦阻力的影響。蓄能器5在浮動裝置工作過程中，當Z向受力架13在Z方向發(fā)生位移時，千斤頂柱塞9也發(fā)生相應的位移，千斤頂油腔體積將發(fā)生變化，體積變大時，油液將由蓄能器流向油腔，反之，油液將由油腔流向蓄能器，以達到Z向受力架13在試驗過程中，自動進行上下浮動。
權利要求
1.一種三軸試驗機垂直方向加載受力架浮動裝置，其特征在于，由液壓千斤頂、安裝有彈簧(12)的托盤(11)和置于液壓千斤頂、托盤(11)上的垂向受力架(13)構成，液壓千斤頂包括千斤頂?shù)母左w(8)、千斤頂?shù)挠透字?9)和由截止閥(1)、減壓閥(2)、可調(diào)節(jié)流閥(3)、單向閥(4)、蓄能器(5)、壓力表(6)、截止閥(7)構成的液壓系統(tǒng)，托盤(11)通過滾珠止推軸承(10)安裝在液壓千斤頂?shù)母左w(8)上。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種三軸試驗機垂直方向加載受力架浮動裝置，其特征在于，還包括導向套(14)，垂向受力架(13)沿導向套(14)上下移動。
3.使用根據(jù)權利要求1、2所述的一種三軸試驗機垂直方向加載受力架浮動裝置的方法，其特征在于，油缸未進入壓力油時，垂向受力架(13)壓在托盤(11)上，打開截止閥(1)，油液將經(jīng)過減壓閥(2)、可調(diào)節(jié)流閥(3)、單向閥(4)進入油缸油腔，然后調(diào)節(jié)減壓閥(2)的壓力，隨著油壓的提高，垂向受力架(13)沿著導向套(14)抬起，離開托盤(11)后，彈簧(12)伸出，垂向受力架(13)與托盤(11)之間間隙為2～5mm時，即調(diào)節(jié)完成；然后關閉截止閥(1)，試件(15)在Z向受力后，千斤頂油缸柱塞(9)隨垂向受力架(13)在Z方向發(fā)生位移，千斤頂油腔體積將發(fā)生變化，體積變大時，油液將由蓄能器(5)流向油腔，反之，油液將由油腔流向蓄能器(5)，使垂向受力架(13)自動進行上下浮動。
全文摘要
一種三軸試驗機垂直方向加載受力架浮動裝置及方法，屬于垂直方向加載受力測試技術領域。受力架下面為一個液壓千斤頂，油腔內(nèi)送入壓力液壓油，可以使柱塞頂住Z向受力架底座。液壓千斤頂?shù)母左w上的托盤上面安裝著6個壓縮彈簧，它們也頂住Z向受力架底座。調(diào)節(jié)減壓閥可以把油液按設定的壓力值送入千斤頂油腔。當試件在垂直向受力后，支撐裝置發(fā)生變形位移時受到水平方向?qū)υ嚰淖饔昧Χa(chǎn)生的摩擦阻力的限制時，垂直向受力架在油缸柱塞和彈簧的雙重作用下，上下位移，保證試件仍然處于原來的位置上，消除了由水平方向產(chǎn)生的摩察阻力對垂直力的影響，提高了試驗的精度。主要適用于三軸試驗機測試技術。
文檔編號G01N3/12GK1514223SQ03134150
公開日2004年7月21日 申請日期2003年8月20日 優(yōu)先權日2003年8月20日
發(fā)明者李木國, 張群, 王靜, 鮑紹箕 申請人:大連理工大學