[发明专利]单轴蠕变试验机

说明书

技术领域

本发明属于试验设备，特别涉及用于试件蠕变性能测试的单轴蠕变试验机。

背景技术

蠕变性能是构件的一种重要机械性能，对于岩石，蠕变性能是决定工程围岩长期稳定性的重要因素。评价工程岩体长期稳定性的参数是通过在长期加载下的蠕变试验获得，由于岩石强度高，因而需对岩石施加大吨位的轴向荷载才能使岩石在该荷载下发生蠕变变形，如何确保长期加载过程中施加大吨位轴向荷载，并使其保持稳定和不发生改变，是岩石蠕变试验的关键。

现有单轴蠕变试验机，包括机架、加载机构和试件安装组件。蠕变试验时施加轴向荷载的加载机构有两种结构形式，一种是电路控制式加载机构，一种是手动式人工控制液压加载机构。电路控制式加载机构存在的问题是：在加载过程中若断电或岩石变形，会导致加载中断或荷载发生改变，以及所施加荷载的大幅波动，而无法确保加载的连续性和稳定性；手动式人工控制液压加载机构虽然可以施加大吨位荷载，并可保证加载过程中荷载不会中断，但岩石的变形是连续的，人工加载过程却是不连续的，这将导致岩石变形过程中引起的荷载改变无法得到实时调整，使岩石试件变形过程中的轴向荷载不能保持恒定，影响测量结果的准确性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种改进的单轴蠕变试验机，以解决对试件长期加载过程中所施加荷载的稳定性和连续性问题，并便于根据试验的需要调整所施加的轴向荷载，实现小吨位到大吨位的不同轴向荷载加载。

本发明所述单轴蠕变试验机，包括机架、加载机构和试件安装组件；机架包括第一竖梁、第二竖梁、第一横梁和第二横梁，第一竖梁高于第二竖梁，第一竖梁与第二竖梁相互平行且相隔一间距安装，第一横梁为下横梁，位于第一竖梁与第二竖梁之间，其底面与第二竖梁的底面平齐，其两端分别与第一竖梁下部和第二竖梁下部固连，第二横梁为上横梁，位于第一竖梁与第二竖梁之间，其顶面与第二竖梁的顶面平齐，其两端分别与第一竖梁上部和第二竖梁上部固连；加载机构包括杠杆臂、加载配重、配重挂钩、传力臂、第一油缸和第二油缸；所述第一油缸为“U”形结构，由两个直径相等、中心线相互平行的缸体和将两缸体连通的管体构成，通过连接板固定在组成机架的第一横梁上，构成第一油缸的一个缸体内安装有第一活塞，构成第一油缸的另一个缸体与第二油缸连接并相通，所述第二油缸的内径大于第一油缸的内径，第二油缸内安装有第二活塞；所述杠杆臂的一端与安装在第一竖梁顶部的第一销轴铰连，其另一端设置有安装配重挂钩的第三销轴，所述配重挂钩与第三销轴铰连，所述加载配重放置在配重挂钩上；所述传力臂的一端与第一活塞连接，其另一端与安装在杠杆臂上的第二销轴铰连；试件安装组件由上承压板和下承压板组成，所述下承压板安装在第二活塞的上，所述上承压板安装在第二横梁上，上承压板和下承压板的中心线均与第二活塞的中心线重合。

为了便于向油缸中加油或回油，本发明所述单轴蠕变试验机还设置有用于向所述油缸注油的手动油泵，所述手动油泵通过管件与第一油缸或第二油缸连接。

为了增强第一油缸和第二油缸工作时的稳定性，本发明所述单轴蠕变试验机的机架中还设置有第三横梁，所述第三横梁为中横梁，其上设置有与第一油缸和第二油缸的外径和安装位置匹配的两个通孔（用于套装第一油缸和第二油缸），第三横梁位于第一横梁和第二横梁之间，其两端分别与第一竖梁和第二竖梁固连。

本发明所述单轴蠕变试验机的加载机构中，其第二油缸和第一油缸的尺寸根据试验时试件加载的需要确定。对于岩石试件，优选第一油缸内径: 第二油缸的内径 = 1: 2~100。

本发明所述单轴蠕变试验机的加载机构中，第一销轴、第二销轴和第三销轴之间的距离决定杠杆臂的动力臂和阻力臂的长度，应根据试验时试件加载的需要和单轴蠕变试验机整体结构的合理性确定。可在下述尺寸中选择：第一销轴中心线与第二销轴中心线之间的距离L1 ：第一销轴中心线与第三销轴中心线之间的距离L2= 1: 3~30。

本发明所述单轴蠕变试验机的使用方法和工作原理：

1、将试件放置在下承压板上，将油液输入油缸，使试件顶面接触上承压板；根据试验需要，在配重挂钩上放置一定的加载配重，使杠杆臂绕第一销轴转动实现对传力臂施压，传力臂将压力传递给第一活塞，通过第一活塞作用于第一油缸内的油液，使油液的压力增大，压力油作用于第二活塞，实现对试件的轴向压缩；当岩石试件发生变形时，第二活塞的顶面上升，第一活塞的顶面下降，但由于加载配重的重量和杠杆臂的力臂未发生改变，因而传力臂传递给第一活塞的压力不会改变，压力油作用于第二活塞的力不会改变，从而使岩石试件变形过程中的轴向荷载始终保持恒定。