專利名稱：一種液壓式地錨疲勞特性測試裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種液壓式地錨疲勞特性的測試裝置，屬于工程技術領域、測試技術領域。
背景技術：
地錨在實際工作中所受到的載荷為往復交替載荷，僅通過目前單向拉伸試驗所無法測得地錨的疲勞特性。需要一種可以模擬地錨在實際工作中的受力狀態的疲勞特性試驗裝置；即可對地錨桿往復施加載荷，也就是交替施加較小的拉力(載荷下限)與施加較大的拉力(載荷上限)，并反復進行的試驗裝置。
發明內容
一種液壓式地錨疲勞特性測試裝置，包括空心千斤頂、稱重傳感器、液壓泵站系統和控制與采集系統；所述稱重傳感器設置在所述空心千斤頂上，用于測量地錨桿所受載荷；所述空心千斤頂在液壓泵站系統的驅動下對所述地錨桿提供往復載荷；控制與采集系統用于確定加載頻率、存儲和分析由稱重傳感器采集的地錨桿所受載荷。進一步，所述空心千斤頂為液壓千斤頂，其活塞及其箱筒底部設計有中孔，所述地錨桿從兩者中間穿過；并與所述活塞固定連接，所述缸筒的側壁的頂端和底部設置有兩個進出液孔，兩個進出液孔分別用于由活塞分隔開的上液室和下液室的液體進出。進一步，所述液壓泵站包括油箱和兩個供液管路，兩個供液管路分別為上液路和下液路，所述上、下液路的一端均與油箱相連；另一端分別與液壓千斤頂的上液室和下液室相連；所述空心千斤頂在兩個供液管路協調作用下對所述地錨桿施加往復載荷。進一步，所述上液路包括上液路電磁閥和上液路溢流閥；上液路上設置有上液路電磁閥；上液路電磁閥的B端與上液室相連，T端與油箱相連；P端與通過上液路溢流閥與油箱相連。進一步，所述下液路包括和設置在輸液管上的液壓泵、下液路電磁閥和下液路溢流閥；液壓泵設置在下液路靠近油箱處下液路上還設置有下液路電磁閥；下液路電磁閥的 A端與下液室相連，P端與液壓泵相連，T端與油箱相連；下油路還包括溢流管路，該溢流管路一端與下液路電磁閥的P端相連，另一端與油箱相連，并在該溢流管路上設置有下液路溢流閥。進一步，所述液壓泵站還包括為所述液壓泵提供動力的電機。進一步，所述稱重傳感器為中空稱重傳感器；其作用為將地錨桿所受的載荷轉化為電信號，并將該電信號傳遞給所述控制與采集系統。進一步，所述控制與采集系統用于控制與采集系統用來采集、存儲分析地錨桿所受載荷，控制加載的頻率。進一步，所述控制與采集系統包括多功能采集卡、計算機和電磁閥控制電路；其中多功能采集卡與中空稱重傳感器相連，并將采集到的數據傳遞給計算機，由計算機對數據進行存儲和分析；多功能采集卡還與電磁閥控制電路相連；計算機通過數據采集卡控制電磁閥控制電路，進而對液壓泵站中的兩個下液路電磁閥進行控制。本發明中所公開的一種液壓式地錨疲勞特性測試裝置可以反復對錨桿施加載荷， 其載荷上限和下限可以調整，并記錄循環次數。施加載荷通過空心千斤頂進行，千斤頂上放置空心的稱重傳感器，地錨桿穿過空心千斤頂和稱重傳感器，并與千斤頂的活塞固定。載荷施加采用液壓泵站，利用兩個電磁閥實現載荷在兩個可調整的載荷上限與載荷下限之間來回轉換，載荷的上限與下限則通過兩個溢流閥來調整。微型計算機利用多功能采集卡實現稱重傳感器受力大小的采集，并通過它控制電磁閥開關，實現反復加載的頻率控制。本發明實現了地錨桿的定上下限反復加載，并且測試裝置的結構簡單，使用簡便。
圖1為本發明中液壓式地錨疲勞特性測試裝置結構示意圖； 圖2為液壓泵站結構示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發明中的液壓式地錨疲勞特性測試裝置由四部分組成空心千斤頂1、稱重傳感器2、液壓泵站系統3和控制與采集系統4。空心千斤頂1是一種液壓的千斤頂，其活塞及其缸筒底部設計有中孔，地錨桿5可從中間穿過；并與千斤頂的活塞固定連接。缸筒的側壁的頂端和底部設置有兩個進出液孔， 兩個進出液孔分別為由活塞分隔開的上液室11和下液室12提供高壓液體。稱重傳感器為中空稱重傳感器2 ；稱重傳感器2設置空心千斤頂1上，其作用為將地錨桿5所受的載荷轉化為電信號，并將該電信號傳遞給控制與采集系統4。如圖2所示，液壓泵站3由電機、油箱32、輸液管、液壓泵31、下液路電磁閥33、上液路電磁閥34、上液路溢流閥35、下液路溢流閥36組成。其中，下液路電磁閥33包括兩個電磁鐵1DT、2DT，上液路電磁閥36帶有兩個電磁鐵3DT、4DT。液壓泵站3中的上述組成部分構成兩個供液管路，分別為空心千斤頂1中的上液室11和下液室12提供高壓液體，其中為上液室11供液的供液管路為上液路，為下液室12供液的為下液路。上液路的一端與上液室11相連，另一端與油箱32相連；上液路上設置有上液路電磁閥34。上液路電磁閥34 的B端與上液室11相連，T端與油箱32相連；P端與通過上液路溢流閥36與油箱32相連。 下液路的一端與油箱32相連，另一端與下液室12相連，在下液路靠近油箱32處設置有液壓泵31 ；下液路上還設置有下液路電磁閥33 ；下液路電磁閥33的A端與下液室相連，P端與液壓泵31相連，T端與油箱32相連。下油路還包括溢流管路，該溢流管路一端與下液路電磁閥33的P端相連，另一端與油箱32相連，并在該溢流管路上設置有下液路溢流閥35。 電機為液壓泵31提供動力。控制與采集系統4用于控制與采集系統用來采集地錨桿5所受載荷，控制加載的頻率。具體包括多功能采集卡41、計算機42和電磁閥控制電路43 ；其中多功能采集卡41 與中空稱重傳感器2相連，并將采集到的數據傳遞給計算機42，由計算機42對數據進行存儲和分析。多功能采集卡還與電磁閥控制電路43相連；計算機42通過數據采集卡41控制電磁閥控制電路43，進而對液壓泵站3中的兩個下液路電磁閥33、34進行控制。
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實驗時，兩個下液路電磁閥33、34中各磁鐵的不同位置，決定了施加在地錨桿5上的載荷。當下液路電磁閥33中IDT和上液路電磁閥34中的3DT吸合時，液壓泵31將高壓液體輸入到下油室12中；上油室11與油箱32直接接通。此時，施加在地錨桿5為最大，該最大載荷為液壓泵31的工作壓力或上液路溢流閥35的溢流壓力。可通過調整液壓泵31 的最大工作壓力或上液路溢流閥35的最大溢流壓力來調整施加在地錨桿5上的實驗最大載荷。當下液路電磁閥33中電磁鐵IDT與上液路電磁閥34中的電磁鐵4DT吸合時，此時下油路與上述IDT和3DI吸合時相同，不同的是與上液室11連接的上液路；此時，上油室中的液體需經過下液路溢流閥36返回到油箱中，此時，只有由上油室中排出的液體壓力大于下液路溢流閥36的溢流壓力時，才能夠回到油箱32中。所以，此時地錨桿5所受到的載荷為液壓泵31的最大工作壓力與下液路溢流閥36的溢流壓力之差或上液路溢流閥35 的溢流壓力與下液路溢流閥36的溢流壓力之差。此時地錨桿所受載荷為實驗最小載荷。上液路電磁閥34電磁鐵3DT與4DT的按照實驗設定頻率反復吸合，可實現對地錨桿5進行預期頻率的反復加載。該載荷為方波載荷。下液路溢流閥36的溢流壓力應小于上液路溢流閥35的溢流壓力。通過調整兩個溢流閥的溢流壓力，調節液壓系統的壓力來調節地錨桿5上所受到最大和最小載荷的載荷值。實驗結束后，下液路電磁閥33中的電磁鐵2DT與上液路電磁閥34中的電磁鐵4DT 吸合時，空心千斤頂1卸載、縮回。
權利要求
1.1、一種液壓式地錨疲勞特性測試裝置，其特征為，所述測試裝置包括空心千斤頂、 稱重傳感器、液壓泵站系統和控制與采集系統；所述稱重傳感器設置在所述空心千斤頂上， 用于測量地錨桿所受載荷；所述空心千斤頂在液壓泵站系統的驅動下對所述地錨桿提供往復載荷；控制與采集系統用于確定加載頻率、存儲和分析由稱重傳感器采集的地錨桿所受載荷。
2.2、根據權利要求1中所述液壓式地錨疲勞特性測試裝置，其特征為，所述空心千斤頂為液壓千斤頂，其活塞及其缸筒底部設計有中孔，所述地錨桿從兩者中間穿過；并與所述活塞固定連接，所述缸筒的側壁的頂端和底部設置有兩個進出液孔，兩個進出液孔分別用于由活塞分隔開的上液室和下液室的液體進出。
3.3、根據權利要求1中所述液壓式地錨疲勞特性測試裝置，其特征為，所述液壓泵站包括油箱和兩個供液管路，兩個供液管路分別為上液路和下液路，所述上、下液路的一端均與油箱相連；另一端分別與液壓千斤頂的上液室和下液室相連；所述空心千斤頂在兩個供液管路協調作用下對所述地錨桿施加往復載荷。
4.4、根據權利要求3中所述液壓式地錨疲勞特性測試裝置，其特征為，所述上液路包括上液路電磁閥和上液路溢流閥；上液路上設置有上液路電磁閥；上液路電磁閥的B端與上液室相連，T端與油箱相連；P端與通過上液路溢流閥與油箱相連。
5.5、根據權利要求3中所述液壓式地錨疲勞特性測試裝置，其特征為所述下液路包括和設置在輸液管上的液壓泵、下液路電磁閥和下液路溢流閥；液壓泵設置在下液路靠近油箱處下液路上還設置有下液路電磁閥；下液路電磁閥的A端與下液室相連，P端與液壓泵相連，T端與油箱相連；下油路還包括溢流管路，該溢流管路一端與下液路電磁閥的P端相連，另一端與油箱相連，并在該溢流管路上設置有下液路溢流閥。
6.6、根據權利要求3中所述液壓式地錨疲勞特性測試裝置，其特征為所述液壓泵站還包括為所述液壓泵提供動力的電機。
7.7、根據權利要求1中所述液壓式地錨疲勞特性測試裝置，其特征為所述稱重傳感器為中空稱重傳感器；其作用為將地錨桿所受的載荷轉化為電信號，并將該電信號傳遞給所述控制與采集系統。
8.8、根據權利要求1中所述液壓式地錨疲勞特性測試裝置，其特征為，所述控制與采集系統用于控制與采集系統用來采集、存儲分析地錨桿所受載荷，控制加載的頻率。
9.9、根據權利要求8中所述液壓式地錨疲勞特性測試裝置，其特征為，所述控制與采集系統包括多功能采集卡、計算機和電磁閥控制電路；其中多功能采集卡與中空稱重傳感器相連，并將采集到的數據傳遞給計算機，由計算機對數據進行存儲和分析；多功能采集卡還與電磁閥控制電路相連；計算機通過數據采集卡控制電磁閥控制電路，進而對液壓泵站中的兩個下液路電磁閥進行控制。
全文摘要
一種液壓式地錨疲勞特性測試裝置，包括空心千斤頂、稱重傳感器、液壓泵站系統和控制與采集系統；所述稱重傳感器設置在所述空心千斤頂上，用于測量地錨桿所受載荷；所述空心千斤頂在液壓泵站系統的驅動下對所述地錨桿提供往復載荷；控制與采集系統用于確定加載頻率、存儲和分析由稱重傳感器采集的地錨桿所受載荷。
文檔編號F15B11/02GK102183427SQ20111013638
公開日2011年9月14日 申請日期2011年5月25日 優先權日2011年5月25日
發明者古學東, 王啟明, 郭永衛 申請人:中國科學院國家天文臺