一种球面压头与双层滚排式压缩传力机构制造技术

一种球面压头与双层滚排式压缩传力机构，包括球头承压件、球窝承压件、垂向滚排、承压隔板、横向滚排、承压基座及承压传力件且顺序分布，球头承压件与承压基座之间由拉力固定弹簧相连，将球窝承压件、垂向滚排、横向滚排及承压隔板轴向压紧在一起；承压基座上固装有对称分布的上制动瓦和下制动瓦，对球头承压件、球窝承压件、垂向滚排、横向滚排及承压隔板在水平和垂直方向的运动进行制动；球头承压件的平面端伸出上下制动瓦与互扣式加载压板顶靠接触配合，球头承压件、球窝承压件、垂向滚排、横向滚排及承压隔板与上下制动瓦之间沿周向安装有对中弹簧，用以抵消自重影响，在加载前使球头承压件保持复位对中状态。

【技术实现步骤摘要】
一种球面压头与双层滚排式压缩传力机构
本专利技术属于岩石力学试验
，特别是涉及一种球面压头与双层滚排式压缩传力机构。
技术介绍
目前，在真三轴岩石压缩试验中，为了消除应力空白角效应，通常采用互扣式加载压板来包裹岩石试样，然而这种方式下会产生较大的切向滑动摩擦力，从而减小直接作用在岩石试样上的载荷，进而导致试验数据缺乏准确性。另外，由于岩石试样存在天然非均质性，如果岩石试样加工精度有限，还会导致加载过程中使岩石试样表面产生非均匀且不平行的变形，从而致使岩石试样表面受力不均，进而会影响到岩石试样的破坏特性。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种球面压头与双层滚排式压缩传力机构，能够消除切向滑动摩擦力引起的附加载荷，在加载过程中能够确保岩石试样表面实现均布载荷。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种球面压头与双层滚排式压缩传力机构，包括球头承压件、球窝承压件、垂向滚排、横向滚排、承压隔板、承压基座及承压传力件；所述球头承压件一端为球头端，球头承压件另一端为平面端，所述球窝承压件一端为球窝端，球窝承压件另一端为平面端；所述球头承压件的球头端与球窝承压件的球窝端顶靠接触配合，在球头承压件的球头端与球窝承压件的球窝端之间采用油膜润滑，球头承压件的平面端与互扣式加载压板顶靠接触配合；所述球窝承压件的平面端通过垂向滚排与承压隔板一侧表面顶靠配合，承压隔板另一侧表面通过横向滚排与承压基座一侧表面顶靠配合，所述承压传力件一端通过螺纹与承压基座另一侧表面相连接，承压传力件另一端与负荷测量件螺纹连接。所述垂向滚排和横向滚排结构相同，均包括圆柱滚子和滚排边框，圆柱滚子数量若干，若干圆柱滚子并列嵌装在滚排边框内，且圆柱滚子的直径大于滚排边框的厚度；所述垂向滚排中的圆柱滚子与横向滚排中的圆柱滚子相垂直；所述滚排边框的形状为矩形；通过所述垂向滚排中圆柱滚子的滚动，用以消除球头承压件与互扣式加载压板之间垂直方向上的滑动摩擦力；通过所述横向滚排中圆柱滚子的滚动，用以消除球头承压件与互扣式加载压板之间水平方向上的滑动摩擦力。在所述球头承压件与承压基座之间连接有若干拉力固定弹簧，若干拉力固定弹簧沿周向均布设置，通过拉力固定弹簧依次将球头承压件、球窝承压件、垂向滚排、横向滚排、承压隔板及承压基座沿着轴向压紧在一起，拉力固定弹簧两端分别通过弹簧固定件与球头承压件和承压基座相固连。在所述承压基座上通过螺栓固装有上制动瓦和下制动瓦，上制动瓦和下制动瓦在承压基座上对称分布，所述球头承压件、球窝承压件、垂向滚排、横向滚排及承压隔板由上制动瓦和下制动瓦包裹在内，通过上制动瓦和下制动瓦对球头承压件、球窝承压件、垂向滚排、横向滚排及承压隔板在水平和垂直方向的运动进行制动；所述球头承压件的平面端伸出上制动瓦和下制动瓦与互扣式加载压板顶靠接触配合。在所述球头承压件、球窝承压件、垂向滚排的滚排边框、横向滚排的滚排边框及承压隔板与上制动瓦和下制动瓦之间沿周向均安装有对中弹簧，通过对中弹簧用以抵消球头承压件、球窝承压件、垂向滚排、横向滚排及承压隔板的自重，在加载前使球头承压件保持复位对中状态。本专利技术的有益效果：本专利技术的球面压头与双层滚排式压缩传力机构，能够消除切向滑动摩擦力引起的附加载荷，在加载过程中能够确保岩石试样表面实现均布载荷。附图说明图1为本专利技术的一种球面压头与及双层滚排式压缩传力机构的正视图；图2为本专利技术的一种球面压头与双层滚排式压缩传力机构的正视图(局部剖视)；图3为本专利技术的一种球面压头与双层滚排式压缩传力机构的俯视图(局部剖视)；图中，1—球头承压件，2—球窝承压件，3—垂向滚排，4—横向滚排，5—承压隔板，6—承压基座，7—承压传力件，8—拉力固定弹簧，9—弹簧固定件，10—上制动瓦，11—下制动瓦，12—对中弹簧。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明。如图1～3所示，一种球面压头与双层滚排式压缩传力机构，包括球头承压件1、球窝承压件2、垂向滚排3、横向滚排4、承压隔板5、承压基座6及承压传力件7；所述球头承压件1一端为球头端，球头承压件1另一端为平面端，所述球窝承压件2一端为球窝端，球窝承压件2另一端为平面端；所述球头承压件1的球头端与球窝承压件2的球窝端顶靠接触配合，在球头承压件1的球头端与球窝承压件2的球窝端之间采用油膜润滑，球头承压件1的平面端与互扣式加载压板顶靠接触配合；所述球窝承压件2的平面端通过垂向滚排3与承压隔板5一侧表面顶靠配合，承压隔板5另一侧表面通过横向滚排4与承压基座6一侧表面顶靠配合，所述承压传力件7一端通过螺纹与承压基座6另一侧表面相连接，承压传力件7另一端与负荷测量件螺纹连接。所述垂向滚排3和横向滚排4结构相同，均包括圆柱滚子和滚排边框，圆柱滚子数量若干，若干圆柱滚子并列嵌装在滚排边框内，且圆柱滚子的直径大于滚排边框的厚度；所述垂向滚排3中的圆柱滚子与横向滚排4中的圆柱滚子相垂直；所述滚排边框的形状为矩形；通过所述垂向滚排3中圆柱滚子的滚动，用以消除球头承压件1与互扣式加载压板之间垂直方向上的滑动摩擦力；通过所述横向滚排4中圆柱滚子的滚动，用以消除球头承压件1与互扣式加载压板之间水平方向上的滑动摩擦力。在所述球头承压件1与承压基座6之间连接有若干拉力固定弹簧8，若干拉力固定弹簧8沿周向均布设置，通过拉力固定弹簧8依次将球头承压件1、球窝承压件2、垂向滚排3、横向滚排4、承压隔板5及承压基座6沿着轴向压紧在一起，拉力固定弹簧8两端分别通过弹簧固定件9与球头承压件1和承压基座6相固连。在所述承压基座6上通过螺栓固装有上制动瓦10和下制动瓦11，上制动瓦10和下制动瓦11在承压基座6上对称分布，所述球头承压件1、球窝承压件2、垂向滚排3、横向滚排4及承压隔板5由上制动瓦10和下制动瓦11包裹在内，通过上制动瓦10和下制动瓦11对球头承压件1、球窝承压件2、垂向滚排3、横向滚排4及承压隔板5在水平和垂直方向的运动进行制动；所述球头承压件1的平面端伸出上制动瓦10和下制动瓦11与互扣式加载压板顶靠接触配合。在所述球头承压件1、球窝承压件2、垂向滚排3的滚排边框、横向滚排4的滚排边框及承压隔板5与上制动瓦8和下制动瓦9之间沿周向均安装有对中弹簧12，通过对中弹簧12用以抵消球头承压件1、球窝承压件2、垂向滚排3、横向滚排4及承压隔板5的自重，在加载前使球头承压件1保持复位对中状态。下面结合附图说明本专利技术的作用原理：用于消除岩石试样表面应力集中的原理为：由于岩石试样存在天然非均质性，如果岩石试样加工精度有限，还会导致加载过程中使岩石试样表面产生非均匀且不平行的变形，从而引起互扣式加载压板产生刚体旋转，此时由于球头承压件1的球头端与球窝承压件2的球窝端顶靠接触配合，可使球头承压件1的球头端绕着球窝承压件2的球窝端球心旋转，从而确保了岩石试样表面经受均匀的法向载荷。用于消除加载方向切向滑动摩擦力效应的原理：互扣式加载压板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种球面压头与双层滚排式压缩传力机构，其特征在于：包括球头承压件、球窝承压件、垂向滚排、横向滚排、承压隔板、承压基座及承压传力件；所述球头承压件一端为球头端，球头承压件另一端为平面端，所述球窝承压件一端为球窝端，球窝承压件另一端为平面端；所述球头承压件的球头端与球窝承压件的球窝端顶靠接触配合，在球头承压件的球头端与球窝承压件的球窝端之间采用油膜润滑，球头承压件的平面端与互扣式加载压板顶靠接触配合；所述球窝承压件的平面端通过垂向滚排与承压隔板一侧表面顶靠配合，承压隔板另一侧表面通过横向滚排与承压基座一侧表面顶靠配合，所述承压传力件一端通过螺纹与承压基座另一侧表面相连接，承压传力件另一端与负荷测量件螺纹连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种球面压头与双层滚排式压缩传力机构，其特征在于：包括球头承压件、球窝承压件、垂向滚排、横向滚排、承压隔板、承压基座及承压传力件；所述球头承压件一端为球头端，球头承压件另一端为平面端，所述球窝承压件一端为球窝端，球窝承压件另一端为平面端；所述球头承压件的球头端与球窝承压件的球窝端顶靠接触配合，在球头承压件的球头端与球窝承压件的球窝端之间采用油膜润滑，球头承压件的平面端与互扣式加载压板顶靠接触配合；所述球窝承压件的平面端通过垂向滚排与承压隔板一侧表面顶靠配合，承压隔板另一侧表面通过横向滚排与承压基座一侧表面顶靠配合，所述承压传力件一端通过螺纹与承压基座另一侧表面相连接，承压传力件另一端与负荷测量件螺纹连接。


2.根据权利要求1所述的一种球面压头与双层滚排式压缩传力机构，其特征在于：所述垂向滚排和横向滚排结构相同，均包括圆柱滚子和滚排边框，圆柱滚子数量若干，若干圆柱滚子并列嵌装在滚排边框内，且圆柱滚子的直径大于滚排边框的厚度；所述垂向滚排中的圆柱滚子与横向滚排中的圆柱滚子相垂直；所述滚排边框的形状为矩形；通过所述垂向滚排中圆柱滚子的滚动，用以消除球头承压件与互扣式加载压板之间垂直方向上的滑动摩擦力；通过所述横向滚排中圆柱滚子的滚动，用以消除球头承压件与互扣式加载压板之间水平方向上的滑动摩擦力。
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【专利技术属性】
技术研发人员：冯夏庭，于小军，谷春华，青克尔，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21