[发明专利]用于隧道加载试验平台的液压系统

说明书

技术领域

本发明属于地下工程模拟试验技术，特别涉及一套基于隧道加载试验平台液压系统的设计，用于实现试验平台的液压加载卸载功能的实现。 

背景技术

隧道结构与围岩相互作用的室内模拟试验装置，国内外已研究较为成熟，每种试验装置也有其相应的液压系统，而该类试验装置的液压系统，设备小型且不涉及加载策略上的设计，常为依靠电液伺服阀作为关键元件来实现油压加载和卸载，系统简单，控制实现的手段单一。但是随着室内模拟试验装置在设计上的提高和规模的扩大，需要能够实现分层加载的试验平台逐渐提上开始投入研发，以往应用与模拟加载试验设计的液压系统已经不满足试验的要求，需要作出相应的调整和改进。 

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一套基于隧道模拟加载试验平台液压系统，旨在完成隧道加载试验平台中均需进行的相关试验。 

为实现上述发明目的，本发明提供的技术方案是：一种用于隧道模拟加载试验平台液压系统，包括液压站，执行机构，控制系统， 

其中， 

液压站，包括恒压变量泵、电机、显示元件和辅助装置。变量泵与电机实现系统的供油功能，系统中恒压变量泵的最高工作压力25Mpa，工作压力为20Mpa，最大流量是80L/min，排量是63Ml/r。采用的电动机额定功率为37KW，转速为1440r/min。显示元件为包括数字压力表，油滤堵塞报警器、油温报警器等，实现液压信号到电信号的转换，便于配合电控系统实现控制。辅助装置包括冷却箱、油箱、油滤、安全阀、连接软管和硬管等。 

执行机构，是一个由液压缸10、推板8和推杆9三部分组成拼接加载装置，三部分相互之间采用螺纹连接。加载机构依靠液压缸与顶盖板之间的法兰连接固定在试验平台三个加载面。本平台中，两侧壁以及上顶板分别布置的加载机构有6行7列，每侧有42液压缸，三个面共计126个液压缸。整个加载机构由电控系统控制，可在不同的控制方式下，实现组合加载。 

控制系统，是一能够接受电信号对液压系统实现组合式动作加载和卸载的系统。该系统由中心控制元件和辅助控制元件组成。辅助控制元件是底层电磁阀，直接控制液压缸的加载和卸载，中心控制元件为电液伺服阀元件和减压-换向电磁阀元件并行控制。在低压加载时，采用电液伺服阀元件，实现液压油从供油油路至底层电磁阀的输送；在高压加载时，采用减压-换向电磁阀元件控制，液压油是从供油油路经减压阀稳压后，经上层电磁换向阀再进入底层电磁阀。 

本发明的有益效果是：实现了大型隧道模拟加载试验平台液压系统的布置，具体而言： 

1.填补了国内大型隧道模拟加载实验平台液压系统的设计的空白，为隧道模拟加载试验提出可靠的实施办法。 

2.设计了分层加载的硬件实现，简化控制方式，合理分布底层电磁阀，系统地减少了液压缸的控制元件。 

3.执行机构采用组合件间接加载方式，解决了固定和密封的问题，在传递加载压力的的同时，保证液压缸可靠安全使用。 

4.中采用了两种中心控制元件，尤其是在高压条件下采用的减压-换向阀的设计，解决了高压下大量液压缸同时加载油压不稳，发生破坏性振动的问题，实现了装置的合理设计与应用，也实现了在高压和低压下的装置的稳定加载。 

因此，本发明主要解决了大型隧道模拟加载试验平台的液压系统设计的问题，克服了过多液压缸在高压条件下由同一油源加载的油压不稳复杂条件，设计研发出了一套大型隧道模拟加载试验平台的液压系统，旨在完成对平台液压分层加载和整体加载的设计需要，也对对于更好地开展不同开挖步序时围岩的弹塑性变形情况和衬砌结构力学分析，隧道有无注浆时衬砌背后水压、注浆圈外渗透压的大小及分布规律以及渗透参数影响效果等研究具有重要意义。 

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中： 

图1为本发明的右侧壁执行加载装置结构示意图； 

图2为本发明的左侧壁执行加载装置结构示意图； 

图3为本发明的顶面执行加载装置结构示意图； 

图4为本发明的左、右侧壁液压缸的控制示意图； 

图5为本发明的顶面液压缸的控制示意图； 

图6为本发明的顶面液压缸的另一种控制示意图； 

图7为本发明的执行机构示意图；