[发明专利]一种煤岩样真三轴竖向动静加载试验机

摘要

发明涉及一种煤岩样真三轴竖向动静加卸载试验机，适用于再现地下矿井开采过程中冲击矿压、岩爆等煤岩动力灾害现象。试验系统由三轴加载系统、测量控制系统、动力加载系统组成。X、Y轴分别设有四柱和两柱单活塞缸的双高频响伺服缸，并安装在可由升降伺服机构沿Z轴方向驱动的同一水平平台上，其中Y轴一方向设有卸载缸，实现一面应力快速卸载，Z轴设有四柱中空式双活塞杆单伺服缸，并配置回弹式位移传感器，测量数据反馈于升降伺服机构，保证水平X、Y轴加载中心始终交于一点且中心点不变。高速伺服缸安装在Z轴上，提供动力加载源。试验机可模拟煤岩试样的真三轴静态加载状态、Z轴冲击动力加载状态、Y轴固定速率或快速应力卸载状态。

主权项

1.一种煤岩样真三轴竖向动静加卸载试验机，包括三轴加载系统、测量控制系统、动力加载源系统，三轴加载系统、测量控制系统和动力加载源系统固定在底座上，其特征在于：所述三轴加载系统包括刚性框架（5）、水平平台（6）、卸载缸（7）、单活塞高频响伺服缸（8）、中空式双活塞杆伺服缸（9）、升降伺服机构（10）、立柱（11）、跌落杆（12）、气动催力装置（13）、底座（15），三轴加载系统分为X轴加载系统、Y轴加载系统、Z轴加载系统；刚性框架（5）包括X轴刚性框架、Y轴刚性框架、Z轴刚性框架；X轴加载系统采用从两个X轴刚性框架中分别穿过的两个单活塞高频响伺服缸（8）和与X轴刚性框架相连的立柱（11）的结构；Y轴加载系统采用从两个Y轴刚性框架中分别穿过的一个单活塞高频响伺服缸（8）和一个卸载缸（7），及与Y轴刚性框架相连的立柱（11）的结构；X、Y轴加载系统安装在水平平台（6）上，并与升降伺服机构（10）相连；Y轴加载系统的卸载缸（7）突然卸载后，跌落杆（12）在气动催力装置（13）作用下快速跌落；Z轴加载系统采用从Z轴刚性框架（5）中穿过的一个中空式双活塞杆伺服缸（9）和与底座（15）相连的立柱（11）的结构；所述气动催力装置（13）包括卸载缸（7）、杠杆装置；跌落杆（12）与杠杆装置一端连接，卸载缸（7）与杠杆装置的另一端联动，杠杆装置一端与杠杆装置的另一端移动方向相反；当需要跌落杆（12）升起时，卸载缸通过气泵管道给杠杆装置加压，通过杠杆作用将跌落杆升起；Y轴加载系统的卸载缸（7）突然卸载后，跌落杆（12）在气动催力装置（13）作用下快速跌落，跌落杆以接近自由落体方式下降，让出高速摄像所需的空间和时间；所述测量控制系统包括负荷传感器（1）、回弹式位移传感器（2）、位移传感器（14），回弹式位移传感器（2）安装在水平平台（6）上，回弹式位移传感器（2）的测量数据反馈给升降伺服机构（10）并由升降伺服机构控制水平平台（6）升降，从而水平平台随试样几何中心变化而升降，保证加载时X、Y、Z轴加载系统中心始终交于一点。