[发明专利]一种活塞杆自平衡主动卸载作动器及使用方法

权利要求书

1.一种活塞杆自平衡主动卸载作动器，其特征在于，包括自平衡活塞杆、作动器端盖及密封法兰；所述作动器端盖中心孔内安装有位移传感器，用于测量自平衡活塞杆位移量，环形端盖的中心孔内套有高压密封套，所述作动器端盖嵌入环形端盖的中心孔一端且通过螺栓紧固，环形端盖另一端小直径处嵌入反力缸筒中心孔内且通过螺栓紧固，反力缸筒通过环形端盖的大直径处端面定位，所述反力缸筒内安装有自平衡活塞杆，自平衡活塞杆将作动器端盖、环形端盖及反力缸筒形成的腔体分隔成自平衡腔、液压加载腔及气压保护腔，自平衡活塞杆外圆套装有密封法兰，密封法兰嵌入反力缸筒中心孔另一端且通过螺栓紧固，所述自平衡活塞杆伸出反力缸筒部分端部设置有测力传感器，所述测力传感器及位移传感器通过光纤电缆依次与控制器及电脑连接；

所述自平衡活塞杆为阶梯状，由前段、中段及后段收尾相连一体成型，前段截面面积与后段截面面积相等，所述自平衡活塞杆沿轴向开设有一个贯通自平衡活塞杆前段及后段的自平衡通孔；所述自平衡腔通过自平衡活塞杆的自平衡通孔与真三轴试验机的液压压力室连接，使真三轴试验机的液压压力室内高压油可以通过自平衡通孔进入自平衡腔内；

所述环形端盖上开设有与液压加载腔连通的液压加载通孔，液压加载通孔通过管线与液压加载系统连接。

2.根据权利要求1所述的一种活塞杆自平衡主动卸载作动器，其特征在于：所述自平衡活塞杆与作动器端盖及高压密封套之间形成的密封腔为自平衡腔；所述自平衡活塞杆与环形端盖及反力缸筒之间形成的密封腔为液压加载腔；所述自平衡活塞杆与反力缸筒及密封法兰之间形成的密封腔为气压保护腔。

3.根据权利要求1所述的一种活塞杆自平衡主动卸载作动器，其特征在于：所述反力缸筒为圆环形结构，内部有圆环形空腔，反力缸筒上开设有与气压保护腔连通的气压加载通孔，且气压加载通孔通过管线与气压输送装置连接。

4.根据权利要求1所述的一种活塞杆自平衡主动卸载作动器的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将测力传感器及位移传感器输出端分别与控制器的输入端连接，将控制器的输出端与电脑连接；将液压加载通孔通过管线与液压加载系统连接，气压加载通孔通过管线与气压输送装置连接；

步骤2，正式试验前，气压输送装置通过气压加载通孔持续向气压保护腔中打入压力，使得自平衡活塞杆和压力传感器在气压作用下处于作动器框架端部；

步骤3，将岩石试样放入真三轴试验机的液压压力室中，并确保岩石试样端面与测力传感器端面正对且平行；

步骤4，启动液压加载系统，向液压压力室中注入液压油并使液压压力室内压力达到设置值，此时液压压力室内的液压油通过自平衡通孔进入自平衡腔内，使自平衡活塞杆前段端部和后段端部受压一致，使整个加载过程中，自平横活塞杆保持不动；

步骤5，通过液压加载系统向液压加载腔注入液压油，推动自平衡活塞杆向岩石试样一端移动并将压力作用于岩石试样上，通过位移传感器及测力传感器实施监测，并通过控制器反馈给电脑；当压力加载到设置的目标值后，试验结束；

步骤6，试验结束后，卸载液压加载腔中的压力，气压保护腔中的压力将推动自平衡活塞杆自主向远离岩石试样一端后退归位。