專利名稱：新型巖石三軸蠕變試驗液壓加載控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及科學(xué)研究中間設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及針對巖石、混凝土、鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)的蠕變試驗檢測而設(shè)計的一套新型巖石三軸蠕變試驗液壓加載控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
根據(jù)網(wǎng)上和實地調(diào)查結(jié)果顯示，目前在全世界范圍內(nèi)，只有德國人采用原始的砝碼、杠桿加軸塞筒加壓，實現(xiàn)了三軸蠕變試驗載荷和力的長期穩(wěn)定，但控制未能實現(xiàn)自動化或連續(xù)加載。蠕變試驗在控制加載、試件變形及應(yīng)力的衰減過程中，采集不是自動化運行， 試驗檢測結(jié)果的真實性難于保證。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的發(fā)明目的是如何提供一種新型巖石三軸蠕變試驗液壓加載控制系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有的以上問題。該新型巖石三軸蠕變試驗液壓加載控制系統(tǒng)構(gòu)成，通過合理選擇設(shè)置執(zhí)行、被控、檢測元器件的組合，控制時將可控制的壓力油鎖閉在軸壓油缸和壓力室的腔內(nèi)，使軸向載荷和圍壓壓力長期保持恒定，試件在軸向載荷和周圍壓力的作用下產(chǎn)生蠕變致使軸向載荷、周圍壓力發(fā)生變化超過控制誤差時，計算機(jī)數(shù)字控制子系統(tǒng)才控制、油源的電機(jī)泵組才工作，否則計算機(jī)數(shù)字控制子系統(tǒng)永遠(yuǎn)不控制、油源的電機(jī)泵組也永遠(yuǎn)都不會工作，以此確保巖石三軸蠕變試驗長期(半年 一年以上)的穩(wěn)定加載控制。同時實現(xiàn)軸壓、圍壓的同步控制，數(shù)據(jù)的同步采集，以此確保巖石三軸蠕變試驗檢測結(jié)果的真實性。為達(dá)到上述實用新型目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案為提供一種新型巖石三軸蠕變試驗液壓加載控制系統(tǒng)，包括恒壓油源子系統(tǒng)、軸壓加載子系統(tǒng)、圍壓加載子系統(tǒng)和主機(jī)子系統(tǒng)；所述恒壓油源子系統(tǒng)包括油箱、電機(jī)泵組、油源單向閥、安全閥、蓄能濾波器、電接點壓力表和總卸荷閥；所述油箱經(jīng)電機(jī)泵組、油源單向閥分別連接到所述軸壓加載子系統(tǒng)、 所述圍壓加載子系統(tǒng)和再經(jīng)所述安全閥連接到所述油箱；在油源單向閥和軸壓加載子系統(tǒng)和圍壓加載子系統(tǒng)之間設(shè)置有所述蓄能濾波器和所述電接點壓力表；所述主機(jī)子系統(tǒng)包括軸壓油缸、壓力室、載荷變送器、滑動小車、上傳力塊、下荷傳力塊、載荷柱、提升油缸和承力架；所述軸壓油缸、滑動小車、壓力室、載荷柱和載荷變送器自下至上依次安裝在所述承力架上，軸壓油缸固定在承力架的下橫梁上，滑動小車與承力架的立柱滑動配合，壓力室固定在滑動小車上，壓力室內(nèi)有放置試件和產(chǎn)生圍壓的壓力室腔體，上傳力塊、下荷傳力塊在壓力室腔體放入試件后分別置于試件的上端和下端，壓力室上部設(shè)有用于插入載荷柱的開口，載荷柱的上端與載荷變送螺紋連接，載荷變送器安裝在上橫梁和載荷柱之間，所示提升油缸穿過并固定在上橫梁中，提升油缸的活塞軸與壓力室固定連接；其特征在于所述軸壓加載子系統(tǒng)包括第一斷電鎖閉閥、第一電液比例調(diào)速閥、帶液壓鎖的第一三位四通換向閥、帶行程開關(guān)的第一雙向增壓器、軸壓變送器、第三斷電鎖閉閥和第三電液比例調(diào)速閥；所述圍壓加載子系統(tǒng)包括第二斷電鎖閉閥、第二電液比例調(diào)速閥、帶液壓鎖的第二三位四通換向閥、帶行程開關(guān)的第二雙向增壓器、圍壓變送器、第四斷電鎖閉閥和第四電液比例調(diào)速閥；所述恒壓油源子系統(tǒng)的供油路分為三個支路；第一支路經(jīng)所述總卸荷閥連接到所述油箱；第二支路依次經(jīng)第一斷電鎖閉閥、第一電液比例調(diào)速閥、帶液壓鎖的第一三位四通換向閥、帶行程開關(guān)的第一雙向增壓器連接到所述軸壓油缸的頂升腔進(jìn)油口，所述軸壓變送器設(shè)置于第一雙向增壓器與軸壓油缸之間的油路上，所述帶行程開關(guān)的第一雙向增壓器的高壓缸進(jìn)口和出口設(shè)置有單向閥；第三支路依次經(jīng)第二斷電鎖閉閥、第二電液比例調(diào)速閥、帶液壓鎖的第二三位四通換向閥、帶行程開關(guān)的第二雙向增壓器連接到所述壓力室腔體，所述圍壓變送器設(shè)置于第二雙向增壓器與壓力室腔體之間的油路上，所述帶行程開關(guān)的第二雙向增壓器的高壓缸進(jìn)口和出口設(shè)置有單向閥；所述軸壓油缸的頂升腔進(jìn)油口依次經(jīng)所述第三電液比例調(diào)速閥和所述第三斷電鎖閉閥連接到油箱形成軸壓降壓回路；所述壓力室腔體直接連接油箱形成的快速放液回路；壓力室腔體依次經(jīng)所述第四電液比例調(diào)速閥和所述第四斷電鎖閉閥形成圍壓降壓回路。根據(jù)本實用新型所通過的新型巖石三軸蠕變試驗液壓加載控制系統(tǒng)，其特征在于其還包括計算機(jī)數(shù)字控制子系統(tǒng)；所述計算機(jī)數(shù)字控制子系統(tǒng)包括上位機(jī)、下位機(jī)和功率驅(qū)動器部分；所述上位機(jī)經(jīng)下位機(jī)和功率驅(qū)動器部分相連接；所述上位機(jī)采用工控機(jī)，所述下位機(jī)采用PLC，所述PLC中包括括軸壓AI模塊、軸壓DO模塊、圍壓AI模塊、圍壓DO模塊和軸-圍壓AO模塊；所述功率驅(qū)動器部分包括軸壓 DO功率驅(qū)動器、軸-圍壓AO功率驅(qū)動器和圍壓DO功率驅(qū)動器；所述工控機(jī)分別與PLC的軸壓AI模塊、軸壓DO模塊、圍壓AI模塊、圍壓DO模塊和軸-圍壓AO模塊相連接；所述軸壓AI模塊輸入端分別與軸壓變送器和載荷變送器相連接；所述軸壓DO模塊輸出端經(jīng)軸壓DO功率驅(qū)動器與第一斷電鎖閉閥相連接；所述軸-圍壓 AO模塊輸出端經(jīng)軸-圍壓AO功率驅(qū)動器分別與第一電液比例調(diào)速閥和第二電液比例調(diào)速閥相連接；所述圍壓DO模塊經(jīng)圍壓DO功率驅(qū)動器與第二斷電鎖閉閥相連接；所述圍壓AI 模塊輸入端與圍壓變送器相連接。根據(jù)本實用新型所通過的新型巖石三軸蠕變試驗液壓加載控制系統(tǒng)，其特征在于所述軸壓油缸的卸載腔進(jìn)油口分別與油箱和油源單向閥相連接。根據(jù)本實用新型所通過的新型巖石三軸蠕變試驗液壓加載控制系統(tǒng)，其在特征在于所述帶行程開關(guān)的第一雙向增壓器的高壓缸進(jìn)口和出口設(shè)置有單向閥。根據(jù)本實用新型所通過的新型巖石三軸蠕變試驗液壓加載控制系統(tǒng)，其特征在于所述帶行程開關(guān)的第二雙向增壓器的高壓缸進(jìn)口和出口設(shè)置有單向閥。根據(jù)本實用新型所通過的新型巖石三軸蠕變試驗液壓加載控制系統(tǒng)，其特征在于所述油源單向閥與軸壓加載子系統(tǒng)、圍壓加載子系統(tǒng)之間設(shè)置有過濾器、磁性過濾器。根據(jù)本實用新型所通過的新型巖石三軸蠕變試驗液壓加載控制系統(tǒng)，其特征在于所述壓力室腔體與帶行程開關(guān)的第二雙向增壓器之間設(shè)置有過濾器、磁性過濾器。[0019]綜上所述，本實用新型所提供的新型巖石三軸蠕變試驗液壓加載控制系統(tǒng)具有以下優(yōu)點1、通過合理的選件，配置組合，構(gòu)成的液壓加載控制系統(tǒng)，將可控制的壓力油鎖閉在軸向軸壓油缸和壓力室封閉腔內(nèi)，被試件在軸向壓力和周圍壓力(圍壓)作用下產(chǎn)生變形致使軸向載荷和圍壓發(fā)生的波動超過控制值時，計算機(jī)數(shù)字控制子系統(tǒng)才控制、電機(jī)泵組也才工作，從而使軸向載荷、圍壓達(dá)到設(shè)定值，否則計算機(jī)數(shù)字控制子系統(tǒng)永遠(yuǎn)不控制、 電機(jī)泵組也永遠(yuǎn)都不會工作。這樣既節(jié)約能源，減少了噪聲，又能滿足蠕變試驗一年以上的長時間穩(wěn)定加載控制要求。2、該液壓加載控制系統(tǒng)實現(xiàn)了計算機(jī)數(shù)字控制子系統(tǒng)對軸向載荷、圍壓壓力的同步控制、數(shù)據(jù)的同步采集，自動化程度高，能確保蠕變試驗檢測結(jié)果的真實性。3、軸向加載子系統(tǒng)、圍壓加載子系統(tǒng)前端分別設(shè)置斷電鎖閉閥后，計算機(jī)數(shù)字控制子系統(tǒng)停止控制時，以上兩加載子系統(tǒng)相互間和油源供油路處于斷開狀態(tài)，其中任一加載子系統(tǒng)工作、油源電機(jī)泵組啟停都互不影響，進(jìn)一步確保軸向載荷及圍壓壓力長期穩(wěn)定。4、由于雙向增壓器的行程開關(guān)，繼電器與帶液壓鎖的三位四通換向閥構(gòu)成的小閉路控制，實現(xiàn)了雙向增壓器的自動換向經(jīng)過單向閥連續(xù)不斷地向軸壓油缸和壓力室提供穩(wěn)定的壓力油，減少了計算機(jī)數(shù)字控制子系統(tǒng)的控制負(fù)擔(dān)，這對延長計算機(jī)數(shù)字控制子系統(tǒng)的使用壽命起到一定作用，進(jìn)一步保障了巖石三軸蠕變試驗液壓加載控制系統(tǒng)一年以上的長期穩(wěn)定控制。5、該液壓加載控制系統(tǒng)控制精度高(控制誤差不大于0.5%)，性能可靠，使用方便并具有使用、維護(hù)成本低等優(yōu)點，便于普及推廣。
圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實用新型的主機(jī)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型的功能框圖。其中1、恒壓油源子系統(tǒng)，101、油箱，102、電機(jī)泵組，103、油源單向閥，104、安全閥，105、 蓄能濾波器，106、電接點壓力表，107、總卸荷閥；2、軸壓加載子系統(tǒng)，201、第一斷電鎖閉閥，202、第一電液比例調(diào)速閥，203、帶液壓鎖的第一三位四通換向閥，204、帶行程開關(guān)的第一雙向增壓器，205、軸壓變送器，206、第三斷電鎖閉閥，207、第三電液比例調(diào)速閥；3、圍壓加載子系統(tǒng)，301、第二斷電鎖閉閥，302、第二電液比例調(diào)速閥，303、帶液壓鎖的第二三位四通換向閥，304、帶行程開關(guān)的第二雙向增壓器，305、軸壓變送器，306、第四斷電鎖閉閥，307、第四電液比例調(diào)速閥；4、主機(jī)子系統(tǒng)，401、軸壓油缸，402、壓力室，4021、壓力室腔體，403、載荷變送器， 404、滑動小車，4051、上傳力塊，4052、下荷傳力塊，406、載荷柱，407、提升油缸，408、承力架，4081、立柱，4082、上橫梁，4083、下橫梁，5、計算機(jī)數(shù)字控制子系統(tǒng)。
具體實施方式
面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步描述如圖1所示。該新型巖石三軸蠕變試驗液壓加載控制系統(tǒng)，包括恒壓油源子系統(tǒng) 1、軸壓加載子系統(tǒng)2、圍壓加載子系統(tǒng)3和主機(jī)子系統(tǒng)4和計算機(jī)數(shù)字控制子系統(tǒng)5。所述恒壓油源子系統(tǒng)1包括油箱101、電機(jī)泵組102、油源單向閥103、安全閥104、 蓄能濾波器105、電接點壓力表106和總卸荷閥107 ；所述油箱101經(jīng)電機(jī)泵組102、油源單向閥103分別連接到所述軸壓加載子系統(tǒng)2、所述圍壓加載子系統(tǒng)3和再經(jīng)所述安全閥104 連接到所述油箱101 ；在油源單向閥103和軸壓加載子系統(tǒng)2和圍壓加載子系統(tǒng)3之間設(shè)置有所述蓄能濾波器105和所述電接點壓力表106。如圖2所示。所述主機(jī)子系統(tǒng)4包括軸壓油缸401、壓力室402、載荷變送器403、 滑動小車404、上傳力塊4051、下荷傳力塊4052、載荷柱406、提升油缸407和承力架408 ； 所述軸壓油缸401、滑動小車404、壓力室402、載荷柱406和載荷變送器403自下至上依次安裝在所述承力架408上，軸壓油缸401固定在承力架408的下橫梁4083上，滑動小車404 與承力架408的立柱4081滑動配合，壓力室402固定在滑動小車404上，壓力室402內(nèi)有放置試件6和產(chǎn)生圍壓的壓力室腔體4021，上傳力塊4051、下荷傳力塊4052在壓力室腔體4021放入試件6后分別置于試件6的上端和下端，壓力室402上部設(shè)有用于插入載荷柱 406的開口，載荷柱406的上端與載荷變送器403螺紋連接，載荷變送器403安裝在上橫梁 4082和載荷柱406之間，所示提升油缸407穿過并固定在上橫梁4082中，提升油缸407的活塞軸與壓力室402固定連接。如圖1所示。所述軸壓加載子系統(tǒng)2包括第一斷電鎖閉閥201、第一電液比例調(diào)速閥202、帶液壓鎖的第一三位四通換向閥203、帶行程開關(guān)的第一雙向增壓器204、軸壓變送器205、第三斷電鎖閉閥206和第三電液比例調(diào)速閥207 ；所述圍壓加載子系統(tǒng)3包括第二斷電鎖閉閥301、第二電液比例調(diào)速閥302、帶液壓鎖的第二三位四通換向閥303、帶行程開關(guān)的第二雙向增壓器304、圍壓變送器305、第四斷電鎖閉閥306和第四電液比例調(diào)速閥 307。所述恒壓油源子系統(tǒng)1的供油路分為三個支路；第一支路經(jīng)所述總卸荷閥107連接到所述油箱101 ；第二支路依次經(jīng)第一斷電鎖閉閥201、第一電液比例調(diào)速閥202、帶液壓鎖的第一三位四通換向閥203、帶行程開關(guān)的第一雙向增壓器204連接到所述軸壓油缸401 的頂升腔進(jìn)油口，所述軸壓變送器205設(shè)置于第一雙向增壓器204與軸壓油缸401之間的油路上，所述帶行程開關(guān)的第一雙向增壓器(204)的高壓缸進(jìn)口和出口設(shè)置有單向閥；第三支路依次經(jīng)第二斷電鎖閉閥301、第二電液比例調(diào)速閥302、帶液壓鎖的第二三位四通換向閥303、帶行程開關(guān)的第二雙向增壓器304連接到所述壓力室腔體4021，所述圍壓變送器 305設(shè)置于第二雙向增壓器304與壓力室腔體4021之間的油路上，所述帶行程開關(guān)的第二雙向增壓器(304 )的高壓缸進(jìn)口和出口設(shè)置有單向閥。所述軸壓油缸401的頂升腔進(jìn)油口依次經(jīng)所述第三電液比例調(diào)速閥207和所述第三斷電鎖閉閥206連接到油箱101形成軸壓降壓回路；所述壓力室腔體4021直接連接油箱 101形成快速放液回路，壓力室腔體4021依次經(jīng)所述第四電液比例調(diào)速閥307和所述第四斷電鎖閉閥306形成圍壓降壓回路。如圖3所示。所述計算機(jī)數(shù)字控制子系統(tǒng)由上位機(jī)、下位機(jī)和功率驅(qū)動器部分組成；所述上位機(jī)經(jīng)下位機(jī)和功率驅(qū)動器部分相連接；所述上位機(jī)采用工控機(jī)，所述下位機(jī)采用PLC，所述PLC中包括軸壓AI模塊(軸壓模擬量輸入模塊)、軸壓DO模塊(軸壓數(shù)字量輸出模塊)、圍壓AI模塊(圍壓模擬量輸入模塊)、圍壓DO模塊(圍壓數(shù)字量輸出模塊)和軸-圍壓AO模塊(軸-圍壓模擬量輸出模塊)；所述功率驅(qū)動器部分包括軸壓DO功率驅(qū)動器(軸壓數(shù)字量輸出功率驅(qū)動器)、軸-圍壓AO功率驅(qū)動器(軸-圍壓模擬量輸出功率驅(qū)動器)和圍壓DO功率驅(qū)動器(圍壓數(shù)字量輸出功率驅(qū)動器)；所述工控機(jī)分別與PLC的軸壓AI模塊、軸壓DO模塊、圍壓AI模塊、圍壓DO模塊和軸-圍壓AO模塊相連接；所述軸壓AI模塊輸入端分別與軸壓變送器205和載荷變送器 403相連接；所述軸壓DO模塊輸出端經(jīng)軸壓DO功率驅(qū)動器與第一斷電鎖閉閥201相連接； 所述軸-圍壓AO模塊輸出端經(jīng)軸-圍壓AO功率驅(qū)動器分別與第一電液比例調(diào)速閥202和第二電液比例調(diào)速閥302相連接；所述圍壓DO模塊經(jīng)圍壓DO功率驅(qū)動器與第二斷電鎖閉閥301相連接；所述圍壓AI模塊輸入端與圍壓變送器305相連接。所述軸壓油缸401的卸載腔進(jìn)油口分別與油箱101和油源單向閥103相連接。所述油源單向閥103與軸壓加載子系統(tǒng)2、圍壓加載子系統(tǒng)3之間設(shè)置有過濾器、 磁性過濾器。所述壓力室腔體4021與帶行程開關(guān)的第二雙向增壓器304之間設(shè)置有過濾器、磁性過濾器。工作原理如圖3所示。該新型巖石三軸蠕變試驗液壓加載控制系統(tǒng)，恒壓油源子系統(tǒng)1輸出的人為指令設(shè)定的壓力油，在計算機(jī)數(shù)字控制子系統(tǒng)5的控制下通過第一斷電鎖閉閥201 (該閥帶電后為開路閥)進(jìn)入第一電液比例調(diào)速閥202的進(jìn)口腔，計算機(jī)數(shù)字控制子系統(tǒng)5 依據(jù)軸壓變送器205的反饋信號和載荷變送器403的反饋信號，與計算機(jī)數(shù)字控制子系統(tǒng) 5設(shè)定指令，經(jīng)過比較與運算，輸出信號控制第一電液比例調(diào)速閥202的輸出開口大小—— 輸出壓力油的相應(yīng)流量進(jìn)入帶自閉環(huán)控制(帶液壓鎖的第一三位四通換向閥203與帶行程開關(guān)的第一雙向增壓器204油路連接，帶行程開關(guān)的第一雙向增壓器204的行程開關(guān)經(jīng)繼電器與帶液壓鎖的第一三位四通換向閥203電連接，形成自閉環(huán)控制)的帶液壓鎖的第一三位四通換向閥203和帶行程開關(guān)的第一雙向增壓器204，帶行程開關(guān)的第一雙向增壓器204 將增壓后的壓力油經(jīng)過單向閥進(jìn)入并鎖閉在軸壓油缸401的頂升腔內(nèi)；達(dá)控制指標(biāo)后，計算機(jī)數(shù)字控制子系統(tǒng)5停止控制，這樣保持其軸向載荷的恒定。恒壓油源子系統(tǒng)1輸出的人為指令設(shè)定的壓力油，在計算機(jī)數(shù)字控制子系統(tǒng)5的控制下通過第二斷電鎖閉閥301 (該閥帶電后為開路閥)進(jìn)入第二電液比例調(diào)速閥302的進(jìn)口腔，計算機(jī)數(shù)字控制子系統(tǒng)5依據(jù)圍壓變送器305的反饋信號，經(jīng)過比較運算后輸出信號控制第二電液比例調(diào)速閥302輸出開口大小——輸出壓力油的相應(yīng)流量進(jìn)入帶自閉環(huán)控制的(同軸壓加載子系統(tǒng)2的自閉環(huán)控制)帶液壓鎖的第二三位四通換向閥303和帶行程開關(guān)的第二雙向增壓器304，帶行程開關(guān)的第二雙向增壓器304將增壓后的壓力油經(jīng)過單向閥進(jìn)入并鎖閉在壓力室402的壓力室腔體4021內(nèi)，達(dá)到控制指標(biāo)后計算機(jī)數(shù)字控制子系統(tǒng)5 停止控制，這樣來保持其圍壓壓力恒定。被試件6在軸向載荷及周圍壓力的作用下其變形引起的軸向載荷、圍壓壓力值的變化超設(shè)定控制指標(biāo)值時，計算機(jī)數(shù)字控制子系統(tǒng)5才控制、電機(jī)泵組102才工作，否則計算機(jī)數(shù)字控制子系統(tǒng)5永遠(yuǎn)不控制、電機(jī)泵組102也永遠(yuǎn)不工作，以此確保本巖石三軸蠕變試驗液壓加載控制系統(tǒng)長期(半年 一年以上)的穩(wěn)定控制。同時還有操作簡單、使用方便、可靠、價格低廉等優(yōu)點，便于普及推廣。使用時<1>打開總卸荷閥107，閉合電機(jī)泵組102啟動按鈕，讓電機(jī)泵組102空負(fù)荷運行 10-15分鐘后關(guān)閉總卸荷閥107，將安全閥104調(diào)到使用安全壓力值； <2>用提升油缸407提起壓力室402，按試驗要求裝好被試件6并鎖閉壓力室402 ；<3>設(shè)定恒壓油源子系統(tǒng)1輸出壓力上下限壓力值；<4>在計算機(jī)數(shù)字控制子系統(tǒng)5進(jìn)行試驗加載設(shè)置，各變送器聯(lián)機(jī)標(biāo)定，各變送器零點設(shè)置、控制參數(shù)設(shè)置、系統(tǒng)保護(hù)設(shè)置等工作完成后，在人工指令輸入界面上點擊運行后，無需人參與便可完成設(shè)定(半年 一年以上)的試驗要求。該新型巖石三軸蠕變試驗液壓加載控制系統(tǒng)加載機(jī)理如下“在一個密閉的容器內(nèi)壓力處處相等”的巴斯卡原理設(shè)計的主機(jī)子系統(tǒng)4、軸壓加載子系統(tǒng)2、圍壓加載子系統(tǒng)3和恒壓油源子系統(tǒng)1，在計算機(jī)數(shù)字控制子系統(tǒng)5的控制下， 實現(xiàn)對被試件6的軸向和周圍壓力的加載蠕變試驗檢測。綜上所述，本實用新型所提供的新型巖石三軸蠕變試驗液壓加載控制系統(tǒng)具有以下的特點1、選用組件和各元器件的布置順序獨特，長期穩(wěn)定控制效果明顯該新型巖石三軸蠕變試驗液壓加載控制系統(tǒng)的軸向加載子系統(tǒng)和圍壓加載子系統(tǒng)都依次設(shè)置有斷電鎖閉閥，電液比例調(diào)速閥、帶液壓鎖的三位四通換向閥、雙向增壓器、單向閥，在加載過程中， 計算機(jī)數(shù)字控制子系統(tǒng)依據(jù)變送器的信號反饋，打開(或不打開)斷電鎖閉閥(給電)控制電液比例調(diào)速閥的輸出開口大小，將相應(yīng)的壓力油的流量送進(jìn)帶自閉環(huán)的帶液壓鎖的三位四通換向閥、雙向增壓器，通過單向閥將壓力油鎖閉在軸壓油缸或壓力室內(nèi)。達(dá)設(shè)定控制值時，計算機(jī)數(shù)字控制子系統(tǒng)停止控制，同時油路被斷開。被試件在軸向載荷和周圍壓力作用下發(fā)生變形引起軸向載荷及圍壓值波動超控制值時計算機(jī)數(shù)字控制子系統(tǒng)才控制，否則計算機(jī)數(shù)字控制子系統(tǒng)永遠(yuǎn)不控制。2、軸壓加載子系統(tǒng)、圍壓加載子系統(tǒng)起始端均設(shè)置斷電鎖閉閥后，計算機(jī)數(shù)字控制子系統(tǒng)不控制時各加載路與供壓油源均處于斷開狀態(tài)，這樣設(shè)置有以下兩大好處<1> 各路控制互不影響。<2>油源啟停不影響各路控制。這也是確保加載系統(tǒng)長期穩(wěn)定控制的條件之一。3、軸壓加載子系統(tǒng)、圍壓加載子系統(tǒng)均設(shè)置有帶液壓鎖的三位四通換向閥與雙向增壓器的自閉環(huán)控制子系統(tǒng)，這樣無需外界參與便可自動完成三位四通換向閥的自動換向?qū)崿F(xiàn)增壓供流。減少了計算機(jī)數(shù)字控制子系統(tǒng)控制的勞動強(qiáng)度，這為巖石三軸蠕變試驗加載控制系統(tǒng)的計算機(jī)數(shù)字控制子系統(tǒng)能實現(xiàn)長期控制打下了一定的基礎(chǔ)。4、軸壓加載子系統(tǒng)、圍壓加載子系統(tǒng)均設(shè)置有雙向增壓器，設(shè)置雙向增壓器后，由原來的高壓控制變成了低壓控制，從而減少閥及管路的內(nèi)漏可能，設(shè)置雙向增壓器后，實踐證明控制閥的波動，全被雙向增壓器吸收，雙向增壓器輸出的壓力十分平穩(wěn)，這為精確控制軸向載荷和圍壓壓力提供了技術(shù)上的保障。5、恒壓油源子系統(tǒng)設(shè)置有可靠的電接點壓力表，當(dāng)系統(tǒng)壓力低于人工設(shè)定低點值時電機(jī)泵組會自動運行增壓，當(dāng)增加壓力達(dá)人工設(shè)置高點值時電機(jī)會自動停止運行，這樣既減少噪聲又節(jié)約用電。6、該液壓加載控制系統(tǒng)的計算機(jī)數(shù)字控制子系統(tǒng)，上位機(jī)采用工業(yè)級的研華工控機(jī)，下位機(jī)采用以可靠性著稱的西門子的PLC，PLC中包括軸壓AI模塊、軸壓DO模塊、圍壓AI模塊、圍壓DO模塊和軸-圍壓AO模塊；功率驅(qū)動器采用西門子的原器件。這對確保該控制系統(tǒng)的計算機(jī)數(shù)字控制子系統(tǒng)的長期穩(wěn)定控制提供了保障，打下堅實的基礎(chǔ)。7、該新型巖石三軸蠕變試驗液壓加載控制系統(tǒng)的問世，解決了目前中國乃至世界都尚未解決的巖石三軸蠕變試驗無級加載長期(半年 一年以上)穩(wěn)定控制的難題，為中國乃至世界蠕變試驗無極加載長期穩(wěn)定控制的加載開辟了一條暢通無阻的新路。8、該液壓加載控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，使用維護(hù)方便、可靠，是科研單位及高等院校巖石、混凝土蠕變試驗、研究領(lǐng)域的必備設(shè)備，一次購買終生受益，便于普及推廣。但，以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的條件下，還可以對本實用新型進(jìn)行若干的改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本實用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.新型巖石三軸蠕變試驗液壓加載控制系統(tǒng)，包括恒壓油源子系統(tǒng)(1)、軸壓加載子系統(tǒng)(2)、圍壓加載子系統(tǒng)(3)和主機(jī)子系統(tǒng)(4)；所述恒壓油源子系統(tǒng)(1)包括油箱(101)、電機(jī)泵組(102)、油源單向閥(103)、安全閥 (104)、蓄能濾波器(105)、電接點壓力表(106)和總卸荷閥(107)；所述油箱(101)經(jīng)電機(jī)泵組(102)、油源單向閥(103)分別連接到所述軸壓加載子系統(tǒng)(2)、所述圍壓加載子系統(tǒng)(3) 和再經(jīng)所述安全閥(104)連接到所述油箱(101)；在油源單向閥(103)和軸壓加載子系統(tǒng) (2)和圍壓加載子系統(tǒng)(3)之間設(shè)置有所述蓄能濾波器(105)和所述電接點壓力表(106)；所述主機(jī)子系統(tǒng)(4)包括軸壓油缸(401)、壓力室(402)、載荷變送器(403)、滑動小車(404)、上傳力塊(4051)、下荷傳力塊(4052)、載荷柱(406)、提升油缸(407)和承力架 (408)；所述軸壓油缸(401)、滑動小車(404)、壓力室(402)、載荷柱(406)和載荷傳感器 (403)自下至上依次安裝在所述承力架(408)上，軸壓油缸(401)固定在承力架(408)的下橫梁(4083 )上，滑動小車(404 )與承力架(408 )的立柱(4081)滑動配合，壓力室(402 )固定在滑動小車(404)上，壓力室(402 )內(nèi)有放置試件(6 )和產(chǎn)生圍壓的壓力室腔體(4021)，上傳力塊(4051)、下荷傳力塊(4052)在壓力室腔體(4021)放入試件(6)后分別置于試件(6) 的上端和下端，壓力室(402)上部設(shè)有用于插入載荷柱(406)的開口，載荷柱(406)的上端與載荷變送器(403 )螺紋連接，載荷變送器(403 )安裝在上橫梁(4082 )和載荷柱(406 )之間，所示提升油缸(407)穿過并固定在上橫梁(4082)中，提升油缸(407)的活塞軸與壓力室 (402)固定連接；其特征在于所述軸壓加載子系統(tǒng)(2)包括第一斷電鎖閉閥(201)、第一電液比例調(diào)速閥(202)、帶液壓鎖的第一三位四通換向閥(203)、帶行程開關(guān)的第一雙向增壓器(204)、 軸壓變送器(205)、第三斷電鎖閉閥(206)和第三電液比例調(diào)速閥(207)；所述圍壓加載子系統(tǒng)(3)包括第二斷電鎖閉閥(301)、第二電液比例調(diào)速閥(302)、帶液壓鎖的第二三位四通換向閥(303)、帶行程開關(guān)的第二雙向增壓器(304)、圍壓變送器(305)、第四斷電鎖閉閥 (306)和第四電液比例調(diào)速閥(307)；所述恒壓油源子系統(tǒng)(1)的供油路分為三個支路；第一支路經(jīng)所述總卸荷閥(107)連接到所述油箱(101);第二支路依次經(jīng)第一斷電鎖閉閥(201)、第一電液比例調(diào)速閥(202)、 帶液壓鎖的第一三位四通換向閥(203)、帶行程開關(guān)的第一雙向增壓器(204)連接到所述軸壓油缸(401)的頂升腔進(jìn)油口，所述軸壓變送器(205)設(shè)置于第一雙向增壓器(204)與軸壓油缸(401)之間的油路上，所述帶行程開關(guān)的第一雙向增壓器(204)的高壓缸進(jìn)口和出口設(shè)置有單向閥；第三支路依次經(jīng)第二斷電鎖閉閥(301)、第二電液比例調(diào)速閥(302)、 帶液壓鎖的第二三位四通換向閥(303)、帶行程開關(guān)的第二雙向增壓器(304)連接到所述壓力室腔體(4021)，所述圍壓變送器(305)設(shè)置于第二雙向增壓器(304)與壓力室腔體 (4021)之間的油路上，所述帶行程開關(guān)的第二雙向增壓器(304)的高壓缸進(jìn)口和出口設(shè)置有單向閥；所述軸壓油缸(401)的頂升腔進(jìn)油口依次經(jīng)所述第三電液比例調(diào)速閥(207)和所述第三斷電鎖閉閥(206)連接到油箱(101)形成軸壓降壓回路；所述壓力室腔體(4021)直接連接油箱(101)形成的快速放液回路；所述壓力室腔體(4021)依次經(jīng)所述第四電液比例調(diào)速閥(307)和所述第四斷電鎖閉閥(306)形成圍壓降壓回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型巖石三軸蠕變試驗液壓加載控制系統(tǒng)，其特征在于其中還包括計算機(jī)數(shù)字控制子系統(tǒng)(5)；所述計算機(jī)數(shù)字控制子系統(tǒng)包括上位機(jī)、下位機(jī)和功率驅(qū)動器部分；所述上位機(jī)經(jīng)下位機(jī)和功率驅(qū)動器部分相連接；所述上位機(jī)采用工控機(jī)，所述下位機(jī)采用PLC，所述PLC中包括軸壓AI模塊、軸壓DO模塊、圍壓AI模塊、圍壓DO模塊和軸-圍壓AO模塊；所述功率驅(qū)動器部分包括軸壓DO功率驅(qū)動器、軸-圍壓AO功率驅(qū)動器和圍壓DO功率驅(qū)動器；所述工控機(jī)分別與PLC的軸壓AI模塊、軸壓DO模塊、圍壓AI模塊、圍壓(205)和載荷變送器(403)相連接；所述軸壓DO模塊輸出端經(jīng)軸壓DO功率驅(qū)動器與第一斷電鎖閉閥(201) 相連接；所述軸-圍壓AO模塊輸出端經(jīng)軸-圍壓AO功率驅(qū)動器分別與第一電液比例調(diào)速閥(202)和第二電液比例調(diào)速閥(302)相連接；所述圍壓DO模塊經(jīng)圍壓DO功率驅(qū)動器與第二斷電鎖閉閥(301)相連接；所述圍壓AI模塊輸入端與圍壓變送器(305)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型巖石三軸蠕變試驗液壓加載控制系統(tǒng)，其特征在于所述軸壓油缸(401)的卸載腔進(jìn)油口分別與油箱(101)和油源單向閥(103)相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型巖石三軸蠕變試驗液壓加載控制系統(tǒng)，其特征在于所述油源單向閥(103)與軸壓加載子系統(tǒng)(2)、圍壓加載子系統(tǒng)(3)之間設(shè)置有過濾器、磁性過濾器ο
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型巖石三軸蠕變試驗液壓加載控制系統(tǒng)，其在特征在于 所述壓力室腔體(4021)與帶行程開關(guān)的第二雙向增壓器(304)之間設(shè)置有過濾器、磁性過
專利摘要本實用新型公開了一種新型巖石三軸蠕變試驗液壓加載控制系統(tǒng)，由恒壓油源子系統(tǒng)、軸壓加載子系統(tǒng)、圍壓加載子系統(tǒng)、主機(jī)子系統(tǒng)和計算機(jī)數(shù)字控制子系統(tǒng)組成。該系統(tǒng)由恒壓油子系統(tǒng)源提供濾波后的壓力，軸壓加載子系統(tǒng)在計算機(jī)數(shù)字控制子系統(tǒng)指令控制下將可控壓力鎖閉在軸壓油缸腔內(nèi)，圍壓加載子系統(tǒng)同樣可將可控壓力鎖閉在壓力室內(nèi)。試件在軸向載荷和圍壓壓力作用下發(fā)生變形引起軸向載荷、圍壓超過控制指標(biāo)時才控制，否則永遠(yuǎn)不控制、包括電機(jī)泵組也永遠(yuǎn)不工作。以此確保巖石三軸蠕變試驗液壓加載控制系統(tǒng)長期(半年～一年以上)的穩(wěn)定控制。同時，本液壓加載控制系統(tǒng)還有操作簡單，使用方便、可靠、價格低廉等優(yōu)點，便于普及推廣。
文檔編號G01N3/28GK202145182SQ20112023312
公開日2012年2月15日 申請日期2011年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月5日
發(fā)明者代云富, 黃勇 申請人:成都市伺服液壓設(shè)備有限公司