一种杠杆式岩石流变试验加载装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于岩石流变试验技术领域，公开了一种杠杆式岩石流变试验加载装置，包括固定底座、与固定底座平行设置的主杠杆、次杠杆、垂直设于固定底座的两端的主支撑杆和次支撑杆、连接装置和加压装置；主杠杆横跨于主支撑杆与次支撑杆之间，主杠杆与主支撑杆铰接；次杠杆设于主杠杆下方、一端与次支撑杆铰接、另一端为加载端；连接装置连接主杠杆连接端和次杠杆连接端；加压装置设置于主杠杆靠近主支撑杆一端，加压装置包括同轴设置的与主杠杆连接的压头、一端与压头连接的传力杆、设于固定底座上的试件承接装置。本发明专利技术所述装置为岩石的流变试验提供稳定的静态荷载以及自动循环的扰动荷载，能提供高达50吨的加压强度，使所得到的试验数据更加精准。

【技术实现步骤摘要】
一种杠杆式岩石流变试验加载装置
本专利技术涉及岩石流变试验
，具体地，涉及一种能持续提供稳定压力、自动循环施加扰动载荷的杠杆式岩石流变试验加载装置。
技术介绍
岩石流变性能是指岩石的蠕变、应力松弛、与时间有关的扩容以及强度的时间效应等特性，岩石的流变效应是工程长期稳定的重要影响因素和变形相应，因此研究岩石流变性能，可以分析岩石工程的长期稳定性和地学中的许多重要问题。岩石流变试验特点在于加压装置要提供持久恒定的压力，通常要连续加压数天，目前的岩石流变试验装置，大多数使用刚性液压伺服试验机进行加载，虽然这些仪器装置在载荷的控制和数据采集方面性能优越，但其也具有明显的缺点:一是由于岩石的不均匀性，试验压力需要达到50吨才足以满足不同强度的岩石试验要求，而现有仪器装置达不到这种载荷要求；二是试验过程中仪器损耗大，试验成本高；三是伺服系统加载的拉压力稳定性不够，导致试验精度不够。且力学试验压力机液压伺服的加载方式，用电动油泵给试验件加压，这样的压力机很难用于流变试验，流变试验开始后，每一级荷载施加数天到数十天，而液压伺服的试验机、油泵不能连续工作过长时间，而且长时间加载的话，油泵工作不稳定，导致压力不恒定，试验数据不可靠。而对于另外一些简易试验装置，其加载原理主要是利用滑轮组或用千斤顶加载，这些装置移动方便、造价低廉，但简易试验装置中的液压千斤顶保持稳定荷载的效果不理想，而滑轮组制成的仪器又无法提供较大的压缩载荷，主要只适用于一些软弱岩土材料的流变。同时，岩石在流变阶段易受外部扰动载荷干扰，从而影响到岩石流变的动力学特性，现有技术的岩石流变试验机扰动载荷控制存在冲击耗散、能力不集中的缺点，无法将扰动载荷集中传递至岩石试件上，造成冲击能量的损耗，给试验带来一定的误差。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于针对上述技术缺陷，提供一种能保证压力垂直施加、压力加载杠杆稳定、自动循环施加扰动荷载、施加扰动防止荷载振动的杠杆式岩石流变试验加载装置。本专利技术的上述目的通过以下技术方案予以实现：一种杠杆式岩石流变试验加载装置，包括固定底座、主杠杆、次杠杆、主支撑杆、次支撑杆、连接装置和加压装置；所述主支撑杆和次支撑杆分别垂直设于固定底座的两端；所述主杠杆横跨于主支撑杆与次支撑杆之间，所述主杠杆与固定底座平行，主杠杆与主支撑杆铰接连接；所述次杠杆设于主杠杆下方，所述次杠杆一端与次支撑杆铰接、另一端靠近主支撑杆设置为加载端，所述连接装置连接主杠杆靠近次支撑杆的端部和次杠杆靠近次支撑杆的端部；所述加压装置设置于主杠杆靠近主支撑杆一端，所述加压装置包括同轴设置的压头、传力杆、试件承接装置，所述试件承接装置设于固定底座上，所述压头与主杠杆连接，所述传力杆一端与压头相连、另一端与所述试件承接装置一起对试件施加压力。具体地，所述固定底座设于地面上，在次杠杆的加载端进行加载，通过主杠杆和次杠杆的力臂作用将加载端的作用力作用于压头和传力杆上，并最终传递至试件上对试件进行加载，所述加载装置可以实现稳定加压的目的。具体地，所述主杠杆与主支撑杆采用固定铰的连接方式，具体为在所述主支撑杆顶端设置钢板作为反力支撑板，所述固定铰一端与钢板连接，另一端与主杠杆连接，在实际使用中，主杠杆绕铰接支点处有小角度转动，固定铰的连接方式，可以起到固定主杠杆及允许其转动的作用。具体地，所述压头和主杠杆的连接点与主杠杆在主支撑杆上的铰接点存在一定的横向垂直距离，所述次杠杆和次支撑杆的铰接点与主杠杆和次杠杆的连接装置存在一定的横向垂直距离，保证了所述次杠杆加载端的加载力通过所述主杠杆和次杠杆的两次放大，最终加载到试件上。具体地，可以根据需要放大的载荷倍数来改变主杠杆与次杠杆的尺寸及所述横向垂直距离来调整传力比，进而达到最大的压力施加效果。具体地，为节约材料，所述传力杆设为圆柱形传力杆，所述传力杆在与压头的连接处设有与压头适配的凹形结构，所述压头嵌于凹形结构内，避免压头方向偏倚，保证了所述加载力的精确传递。具体地，所述压头与主杠杆的连接方式为将压头焊接在一块铁板上，然后采用螺栓将所述铁板贴合固定在主杠杆的加压表面上。进一步地，所述加载装置还包括扰动加载重锤，所述扰动加载重锤中心设有能容纳传力杆轻松穿过的通孔；所述传力杆为变截面杆，与试件接触的一端为大截面端，所述大截面端设有加载盘供扰动加载重锤下落施加扰动载荷。具体地，所述扰动加载重锤外形为圆柱体，所述通孔为圆形通孔。具体地，所述传力杆设计成变截面杆，是为了方便扰动载荷的施加，所述通孔直径介于所述传力杆的小截面端与大截面端之间。具体地，所述传力杆的变截面处为圆柱形凸台设计，所述加载盘设于变截面处，施加扰动载荷的扰动加载重锤锤击在加载盘上，通过加载盘将扰动载荷传递至所述传力杆的大截面端。具体地，所述扰动加载重锤的加载方式为自由落体施加扰动载荷。优选地，为对所述扰动载荷的大小进行定量估算，所述扰动加载重锤采用砝码盘堆加而成，满足加载试验中对不同扰动荷载的需求。进一步地，所述加压装置还包括传力杆固定装置，所述传力杆固定装置包括相互连接的固定部与套筒部，所述固定部设于主支撑杆上，所述套筒部套设于传力杆外表面用于减小传力杆施加压力时的横向摩擦；所述传力杆固定装置避开所述扰动加载重锤行程设置。具体地，所述传力杆固定装置至少设有两个，为节约传力杆固定装置的使用以及减少工艺程序，优选地只采用两个传力杆固定装置，其中一个设于紧靠压头以下的传力杆部分，另一个设于所述传力杆的大截面端；这样的设置方式使得所述传力杆被所述传力杆固定装置牢牢固定，可以减小所述传力杆的横向摩擦风险，从而降低该横向摩擦对载荷传递效率的影响，确保传力杆的工作稳定性。具体地，所述套筒部外表面为圆柱形。进一步地，所述扰动加载重锤内沿通孔中心轴方向设置有轴承，所述轴承与传力杆形成良好的配合。具体地，所述扰动加载重锤在自由落体施加扰动载荷时，可能会产生与所述传力杆的摩擦或被刮擦卡住，所述通孔内的轴承设计一方面可以减少扰动加载重锤与传力杆的摩擦，另一方面形成了扰动加载重锤的运动导轨，使扰动加载重锤不偏离加载的中心，实现所述加载重锤的加载顺利性及精确性。进一步地，为方便扰动荷载的连续自动施加，所述加载装置还包括重锤提升系统，所述重锤提升系统包括电机和连接电机与扰动加载重锤的履带，所述履带包括与重锤行程平行的连接段，所述连接段上设有卡栓用来实现重锤提升系统与扰动加载重锤的连接与分离；所述电机通过履带带动扰动加载重锤，实现扰动载荷的自动施加。优选地，所述履带的行程路径为三角形，所述连接段的两端作为三角形的两个角点，连接段的两端通过固定柱进行定位，所述固定柱设于所述主支撑杆上，所述电机作为所述三角形的第三个角点，所述履带在电机的带动下进行循环运转。进一步优选地，所述三角形设为直角三角形，所述连接段为第一条直角边，所述电机设于所述扰动加载重锤的形成起始端，所述电机与所述连接段的起始端之间的履带作为第二条直角边，直角三角形的履带运转设计，保证了所述履带提升扰动加载重锤的精确性。具体地，自动施加扰动载荷的过程为连接段的卡栓在扰动加载重锤的行程末端自动与重锤连接，所述电机开始工作，带动履带进行逆时针运转，所述履带通过卡栓提升扰动加载重锤，当所述扰动加载重锤被提升至一定高度（即行程起始端）本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种杠杆式岩石流变试验加载装置，其特征在于，包括固定底座、主杠杆、次杠杆、主支撑杆、次支撑杆、连接装置和加压装置；所述主支撑杆和次支撑杆分别垂直设于固定底座的两端；所述主杠杆横跨于主支撑杆与次支撑杆之间，所述主杠杆与固定底座平行，主杠杆与主支撑杆铰接连接；所述次杠杆设于主杠杆下方，所述次杠杆一端与次支撑杆铰接、另一端靠近主支撑杆设置为加载端，所述连接装置连接主杠杆靠近次支撑杆的端部和次杠杆靠近次支撑杆的端部；所述加压装置设置于主杠杆靠近主支撑杆一端，所述加压装置包括同轴设置的压头、传力杆、试件承接装置，所述试件承接装置设于固定底座上，所述压头与主杠杆连接，所述传力杆一端与压头相连、另一端与所述试件承接装置一起对试件施加压力。

【技术特征摘要】
1.一种杠杆式岩石流变试验加载装置，其特征在于，包括固定底座、主杠杆、次杠杆、主支撑杆、次支撑杆、连接装置和加压装置；所述主支撑杆和次支撑杆分别垂直设于固定底座的两端；所述主杠杆横跨于主支撑杆与次支撑杆之间，所述主杠杆与固定底座平行，主杠杆与主支撑杆铰接连接；所述次杠杆设于主杠杆下方，所述次杠杆一端与次支撑杆铰接、另一端靠近主支撑杆设置为加载端，所述连接装置连接主杠杆靠近次支撑杆的端部和次杠杆靠近次支撑杆的端部；所述加压装置设置于主杠杆靠近主支撑杆一端，所述加压装置包括同轴设置的压头、传力杆、试件承接装置，所述试件承接装置设于固定底座上，所述压头与主杠杆连接，所述传力杆一端与压头相连、另一端与所述试件承接装置一起对试件施加压力。2.根据权利要求1所述杠杆式岩石流变试验加载装置，其特征在于，还包括扰动加载重锤，所述扰动加载重锤中心设有能容纳传力杆轻松穿过的通孔；所述传力杆为变截面杆，与试件接触的一端为大截面端，所述大截面端设有加载盘供重锤下落施加扰动载荷；所述扰动加载重锤采用砝码盘堆加而成。3.根据权利要求2所述杠杆式岩石流变试验加载装置，其特征在于，所述加压装置还包括传力杆固定装置，所述传力杆固定装置包括相互连接的固定部与套筒部，所述固定部设于主支撑杆上，所述套筒部套设于传力杆外表面用于减小传力杆施加压力时的横向摩擦；所述传力杆固定装置避开所述扰动加载重锤行程设置。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝方才，马梦常，刘杰，付华，梁斌，周斌，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43