專利名稱：土工三軸儀液壓加載系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種土工試驗(yàn)用儀器。
背景技術(shù)：
“土工三軸儀”是土建工程領(lǐng)域?qū)ν寥懒W(xué)性質(zhì)、變形進(jìn)行分析、研究必不可少的檢測設(shè)備，也是相關(guān)實(shí)驗(yàn)室最基本的設(shè)備。它主要用于對(duì)土壤進(jìn)行應(yīng)力、應(yīng)變、體變有關(guān)數(shù)據(jù)的檢測、分析與記錄，為有關(guān)工程設(shè)計(jì)提供原始和必要的數(shù)據(jù)。目前所使用的液壓土工三軸儀的液壓加載系統(tǒng)屬于開式節(jié)流調(diào)速，其基本形式是由一個(gè)交流異步電機(jī)和一臺(tái)油泵以及溢流閥等元件組成一個(gè)提供一定壓力和流量的油源，然后通過伺服閥(或比例閥)進(jìn)入加載油缸，(單桿活塞式)改變伺服閥(或比例閥)輸入電流的大小，可實(shí)現(xiàn)對(duì)加載油缸速度進(jìn)行控制，但由于“土工三軸儀”的加載速度非常之小，Vmim＝0.0024mm/mim，由于速度過低，流量很小，大部分油液均從溢流閥中排出，既浪費(fèi)了功率，又使得液壓系統(tǒng)油溫升高很快，油冷卻系統(tǒng)必不可少。因此，有的設(shè)計(jì)者就將此改成傍路節(jié)流，這樣對(duì)溫升雖有所改善，但加載的穩(wěn)定性和速度的穩(wěn)定性都遭到了破壞。而且由于使用了伺服閥(或比例閥)，所以對(duì)油液的過濾精度要求非常高，復(fù)雜的過濾系統(tǒng)無形增加了成本，另一方面，由于伺服閥(或比例閥)本身成本很高，售價(jià)數(shù)千元數(shù)萬元不等，這就使得這套系統(tǒng)成本較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，且低速性能不好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種液壓系統(tǒng)加載均勻穩(wěn)定，低速性能完善的“土工三軸儀”本發(fā)明的目的是通過如下方式實(shí)現(xiàn)的一種土工三軸儀液壓加載系統(tǒng)，包括加載油缸，液壓油泵和液壓油泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)，液壓回路連通加載油缸的上腔和下腔，在液壓回路上并連有順序閥、溢流閥，單向閥一端連接在液壓回路上腔端，另一端接在順序閥、溢流閥之間，并連通輔助油箱；單片機(jī)通過驅(qū)動(dòng)放大器接在液壓油泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)上；在液壓回路下腔端接有壓力傳感器，壓力傳感器通過壓力傳感放大器接在單片機(jī)上；在加載油缸的活塞桿上接有位移傳感器，位移傳感器通過位移傳感放大器接在單片機(jī)上。
液壓油泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)為伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)。
單片機(jī)為Mcs-96單片機(jī)。
本發(fā)明具有如下的有益效果，一是改節(jié)流調(diào)速為容積調(diào)速，雖然同樣選用定量油泵，但改交流驅(qū)動(dòng)電機(jī)為伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，改變伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速就改變了油泵輸出的流量，定量泵就變成了變量泵，實(shí)現(xiàn)容積調(diào)速，可以方便的控制加載油缸的加速速度，大大簡化了液壓系統(tǒng)，既不浪費(fèi)電機(jī)功率，油溫也不會(huì)很快升高，節(jié)能十分明顯；二是改開式液壓傳動(dòng)為閉式液壓傳動(dòng)，使得油源非常簡單，使用油液甚少，體積大大減小；三是由于不使用價(jià)格高昂的伺服閥，對(duì)油液過濾的要求大為降低，成本大大減少；四是可以方便的組成位置、應(yīng)變和應(yīng)力控制系統(tǒng)。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；具體實(shí)施方式
如圖1所示，一種土工三軸儀液壓加載系統(tǒng)，包括加載油缸1，液壓油泵9和液壓油泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)8，液壓回路連通加載油缸1的上腔和下腔，在液壓回路上并連有順序閥12、溢流閥11，單向閥13一端連接在液壓回路上腔端，另一端接在順序閥12、溢流閥11之間，并連通輔助油箱10；單片機(jī)6通過驅(qū)動(dòng)放大器7接在液壓油泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)8上；在液壓回路下腔端接有壓力傳感器2，壓力傳感器2通過壓力傳感放大器4接在單片機(jī)6上；在加載油缸1的活塞桿上接有位移傳感器3，位移傳感器3通過位移傳感放大器5接在單片機(jī)6上；液壓油泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)[8]為伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)；單片機(jī)6為Mcs-96單片機(jī)。
液壓動(dòng)作說明按試驗(yàn)要求設(shè)定位置、應(yīng)變或應(yīng)力(任選一種)控制，啟動(dòng)后，伺服(或步進(jìn))電機(jī)拖動(dòng)油泵順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，加載油缸上腔的油液通過油泵被送入加載油缸下腔，工作壓力由聯(lián)在油缸下腔的溢流閥調(diào)定。由于是單桿活塞缸，油缸上下腔容積不等，當(dāng)上腔油液不夠補(bǔ)充下腔時(shí)，在負(fù)壓情況下，單向閥被打開，輔助油箱的油液通過單向閥和油泵不斷送入下腔，保證連續(xù)均勻加載。當(dāng)運(yùn)動(dòng)與設(shè)定值發(fā)生變化時(shí)，位移傳感器和壓力傳感器采集的數(shù)據(jù)送入單片機(jī)，經(jīng)過PID運(yùn)算調(diào)節(jié)，形成調(diào)節(jié)指令，控制伺服(或步進(jìn))電機(jī)的轉(zhuǎn)速，達(dá)到新的平衡。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，油泵反時(shí)針旋轉(zhuǎn)，油缸下腔的油液被送回油缸上腔，多余的油液通過順序閥流回輔助油箱。
權(quán)利要求
1.一種土工三軸儀液壓加載系統(tǒng)，包括加載油缸[1]，液壓油泵[9]和液壓油泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)[8]，液壓回路連通加載油缸[1]的上腔和下腔，其特征在于在液壓回路上并連有順序閥[12]、溢流閥[11]，單向閥[13]一端連接在液壓回路上腔端，另一端接在順序閥[12]、溢流閥[11]之間，并連通輔助油箱[10]；單片機(jī)[6]通過驅(qū)動(dòng)放大器[7]接在液壓油泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)[8]上；在液壓回路下腔端接有壓力傳感器[2]，壓力傳感器[2]通過壓力傳感放大器[4]接在單片機(jī)[6]上；在加載油缸[1]的活塞桿上接有位移傳感器[3]，位移傳感器[3]通過位移傳感放大器[5]接在單片機(jī)[6]上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土工三軸儀液壓加載系統(tǒng)，其特征在于液壓油泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)[8]為伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土工三軸儀液壓加載系統(tǒng)，其特征在于單片機(jī)[6]為Mcs-96單片機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種土工三軸儀液壓加載系統(tǒng)，包括加載油缸，液壓油泵和液壓油泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)，液壓回路連通加載油缸的上腔和下腔，在液壓回路上并連有順序閥、溢流閥，單向閥一端連接在液壓回路上腔端，另一端接在順序閥、溢流閥之間，并連通輔助油箱；單片機(jī)通過驅(qū)動(dòng)放大器接在液壓油泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)上；在液壓回路下腔端接有壓力傳感器，壓力傳感器通過壓力傳感放大器接在單片機(jī)上；在加載油缸的活塞桿上接有位移傳感器，位移傳感器通過位移傳感放大器接在單片機(jī)上。本發(fā)明具有如下的有益效果，一是改節(jié)流調(diào)速為容積調(diào)速，可以方便的控制加載油缸的加速速度，大大簡化了液壓系統(tǒng)，既不浪費(fèi)電機(jī)功率，油溫也不會(huì)很快升高，節(jié)能十分明顯；二是改開式液壓傳動(dòng)為閉式液壓傳動(dòng)，使得油源非常簡單，使用油液甚少，體積大大減??；三是由于不使用價(jià)格高昂的伺服閥，對(duì)油液過濾的要求大為降低，成本大大減少；四是可以方便的組成位置、應(yīng)變和應(yīng)力控制系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G01N3/02GK1790020SQ20051003253
公開日2006年6月21日 申請(qǐng)日期2005年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月12日
發(fā)明者成亞軍 申請(qǐng)人:成亞軍