帶ct掃描成像系統(tǒng)的微機(jī)控制電液伺服多場(chǎng)耦合巖石三軸試驗(yàn)的制造方法
【專利摘要】帶CT掃描成像系統(tǒng)的微機(jī)控制電液伺服多場(chǎng)耦合巖石三軸試驗(yàn)機(jī)，包括試驗(yàn)機(jī)主機(jī)、電液伺服加載系統(tǒng)、圍壓孔壓伺服加載系統(tǒng)、閉環(huán)測(cè)控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制和處理系統(tǒng)、CT掃描系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)以及轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)；所述試驗(yàn)機(jī)主機(jī)、電液伺服加載系統(tǒng)、圍壓孔壓伺服加載系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制和處理系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、轉(zhuǎn)臺(tái)伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)置在承重轉(zhuǎn)臺(tái)上；所述計(jì)算機(jī)控制和處理系統(tǒng)同閉環(huán)測(cè)控系統(tǒng)相連，所述閉環(huán)測(cè)控系統(tǒng)分別同電液伺服加載系統(tǒng)和圍壓孔壓伺服加載系統(tǒng)相連，所述溫控系統(tǒng)同圍壓孔壓伺服加載系統(tǒng)相連。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量數(shù)據(jù)精確且操作方便，有效反映巖石在軸向與圍壓作用下的物理學(xué)性能。
【專利說(shuō)明】帶CT掃描成像系統(tǒng)的微機(jī)控制電液伺服多場(chǎng)耦合巖石三軸試驗(yàn)機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種巖石力學(xué)試驗(yàn)機(jī)，具體為一種帶CT掃描成像系統(tǒng)的微機(jī)控制電液伺服多場(chǎng)稱合巖石三軸試驗(yàn)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，對(duì)地底下巖石在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的破壞性能研究還不細(xì)致，多數(shù)沿用傳統(tǒng)的力一位移分析方法，隨著能源、礦山領(lǐng)域?qū)ι畈块_(kāi)采日益增多，大專院校及科研院所巖石力學(xué)研究方面目前多采用的巖石三軸試驗(yàn)設(shè)備無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量出巖石在軸向、周圍壓力下從微裂紋直至破壞的全過(guò)程，了解不到巖石內(nèi)在的破壞機(jī)理，未達(dá)到研究的理想效果。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種帶CT掃描成像系統(tǒng)的微機(jī)控制電液伺服多場(chǎng)耦合巖石三軸試驗(yàn)機(jī)，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問(wèn)題。
[0004]本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0005]帶CT掃描成像系統(tǒng)的微機(jī)控制電液伺服多場(chǎng)稱合巖石三軸試驗(yàn)機(jī),包括試驗(yàn)機(jī)主機(jī)、電液伺服加載系統(tǒng)、圍壓孔壓伺服加載系統(tǒng)、閉環(huán)測(cè)控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制和處理系統(tǒng)、CT掃描系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)以及轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)；所述試驗(yàn)機(jī)主機(jī)包括從上至下順序連接的壓力室、立柱、壓頭、力傳感器、軸向加載油缸和底座，所述壓力室內(nèi)放置有試件；所述電液伺服油源系統(tǒng)由油箱、油泵機(jī)組、集成塊、伺服閥、管接頭、液壓油、電氣拖動(dòng)系統(tǒng)組成，所述電液伺服油源系統(tǒng)通過(guò)油管與軸向加載油缸相連；所述圍壓孔壓伺服加載系統(tǒng)由伺服減速電機(jī)、滾珠絲杠加載裝置、水腔、加載介質(zhì)、電氣控制部分組成，所述圍壓孔壓伺服加載系統(tǒng)將加載介質(zhì)增壓到指定壓力后通過(guò)圍壓增壓孔、滲水通孔與壓力室相連，給試件周圍加壓；所述溫控系統(tǒng)包括加熱機(jī)構(gòu)和制冷機(jī)構(gòu)，將加載介質(zhì)加溫或制冷到一定溫度，溫度控制方式為PID調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)溫度-30?200°C ;所述閉環(huán)測(cè)控系統(tǒng)包括多通道閉環(huán)測(cè)控儀以及通過(guò)電纜線連接在多通道閉環(huán)測(cè)控儀上的壓力、壓強(qiáng)、變形和位移傳感器；所述計(jì)算機(jī)控制和處理系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、計(jì)算器顯示器以及打印機(jī)；所述CT掃描系統(tǒng)由探測(cè)器和射線源組成，對(duì)壓力室內(nèi)試件變形進(jìn)行掃描后成像；所述轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)由承重轉(zhuǎn)臺(tái)、伺服控制轉(zhuǎn)動(dòng)裝置、角度閉環(huán)控制裝置組成，所述伺服控制轉(zhuǎn)動(dòng)裝置進(jìn)行勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，所述角度閉環(huán)控制裝置的轉(zhuǎn)角精度控制在5"，所述伺服控制轉(zhuǎn)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)承重平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)；所述試驗(yàn)機(jī)主機(jī)、電液伺服加載系統(tǒng)、圍壓孔壓伺服加載系統(tǒng)、閉環(huán)測(cè)控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制和處理系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)均設(shè)置承重轉(zhuǎn)臺(tái)上；所述計(jì)算機(jī)控制和處理系統(tǒng)同閉環(huán)測(cè)控系統(tǒng)相連，所述閉環(huán)測(cè)控系統(tǒng)分別同電液伺服加載系統(tǒng)和圍壓孔壓伺服加載系統(tǒng)相連，所述溫控系統(tǒng)同圍壓孔壓伺服加載系統(tǒng)相連。
[0006]作為以上技術(shù)方案的一種優(yōu)化，所述壓力室采用高強(qiáng)度輕質(zhì)材料制成(如碳纖維復(fù)合材料，拉伸強(qiáng)度在3000?7000MPa)，在200噸軸向力和50MPa圍壓力下，軸向變形在
0.05mm內(nèi)，滿足CT掃描系統(tǒng)對(duì)設(shè)備變形的要求。[0007]作為以上技術(shù)方案的一種優(yōu)化，所述電液伺服加載系統(tǒng)、圍壓孔壓伺服加載系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制和處理系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)以及閉環(huán)測(cè)控系統(tǒng)的電源采用集電環(huán)供電方式，各系統(tǒng)之間的數(shù)字信號(hào)及模擬信號(hào)線直接在內(nèi)部連接，無(wú)需集電環(huán)，避免干擾產(chǎn)生。
[0008]作為以上技術(shù)方案的一種優(yōu)化，液壓、圍壓及孔壓管路的連接為普通直接連接，無(wú)需旋轉(zhuǎn)接頭，工作可靠性高、壽命長(zhǎng)。
[0009]所述計(jì)算機(jī)控制和處理系統(tǒng)將參數(shù)和控制信號(hào)傳輸給閉環(huán)測(cè)控系統(tǒng)，閉環(huán)測(cè)控系統(tǒng)根據(jù)上述參數(shù)和控制信號(hào)控制電液伺服加載系統(tǒng)和圍壓孔壓伺服加載系統(tǒng)，所述電液伺服加載系統(tǒng)和圍壓孔壓伺服加載系統(tǒng)根據(jù)所給壓力、位移控制信號(hào)對(duì)試件加載，溫控系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算機(jī)控制和處理系統(tǒng)的參數(shù)要求，將圍壓孔壓伺服加載系統(tǒng)中加載介質(zhì)加溫或制冷到一定溫度，試件受到壓力并產(chǎn)生變形值，通過(guò)傳感器采集相關(guān)參數(shù)反饋至所述閉環(huán)測(cè)控系統(tǒng)中的閉環(huán)測(cè)控儀，所述閉環(huán)測(cè)控儀將采集到的參數(shù)經(jīng)放大處理后傳輸給計(jì)算機(jī)控制和處理系統(tǒng)，并通過(guò)顯示器顯示和打印機(jī)打印出最終結(jié)果，CT掃描系統(tǒng)在試件變形破壞中將每一角度的情況掃描成像。
[0010]有益效果
[0011]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量數(shù)據(jù)精確且操作方便，有效反應(yīng)巖石在軸向與圍壓作用下的物理學(xué)性能。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型的總裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為本實(shí)用新型的總裝布置俯視示意圖；
[0014]圖3為本實(shí)用新型試驗(yàn)機(jī)主機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖4為本實(shí)用新型試驗(yàn)機(jī)主機(jī)的另一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為了使本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。
[0017]如圖1?3所示，帶CT掃描成像系統(tǒng)的微機(jī)控制電液伺服多場(chǎng)耦合巖石三軸試驗(yàn)機(jī)，包括試驗(yàn)機(jī)主機(jī)1、電液伺服加載系統(tǒng)2、圍壓孔壓伺服加載系統(tǒng)3、閉環(huán)測(cè)控系統(tǒng)4、計(jì)算機(jī)控制和處理系統(tǒng)5、CT掃描系統(tǒng)6、溫控系統(tǒng)7以及轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)8 ;所述試驗(yàn)機(jī)主機(jī)I包括從上至下順序連接的壓力室11、立柱14、壓頭15、力傳感器16、軸向加載油缸17和底座18，軸向加載油缸17設(shè)置在底座18上，所述壓力室11內(nèi)放置有試件12 ;所述電液伺服油源系統(tǒng)2由油箱、油泵機(jī)組、集成塊、伺服閥、管接頭、液壓油、電器拖動(dòng)系統(tǒng)組成，所述電液伺服油源系統(tǒng)2通過(guò)油管與軸向加載油缸17相連；所述圍壓孔壓伺服加載系統(tǒng)3由伺服減速電機(jī)、滾珠絲杠加載裝置、水腔、加載介質(zhì)、電氣控制部分組成，所述圍壓孔壓伺服加載系統(tǒng)3將加載介質(zhì)增壓到指定壓力后通過(guò)圍壓增壓孔21、滲水通孔22與壓力室11相連，給試件12周圍加壓；所述溫控系統(tǒng)7包括加熱機(jī)構(gòu)和制冷機(jī)構(gòu)，將加載介質(zhì)加溫或制冷到一定溫度，溫度控制方式為PID調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)溫度-30?200°C ;所述閉環(huán)測(cè)控系統(tǒng)4包括多通道閉環(huán)測(cè)控儀以及通過(guò)電纜線連接在多通道閉環(huán)測(cè)控儀上的壓力、壓強(qiáng)、變形和位移傳感器；所述計(jì)算機(jī)控制和處理系統(tǒng)5包括計(jì)算機(jī)、計(jì)算器顯示器以及打印機(jī)；所述CT掃描系統(tǒng)6由探測(cè)器61和射線源62組成，對(duì)壓力室11內(nèi)試件12變形進(jìn)行掃描后成像；所述轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)由承重轉(zhuǎn)臺(tái)8、伺服控制轉(zhuǎn)動(dòng)裝置10、角度閉環(huán)控制裝置9組成，所述伺服控制轉(zhuǎn)動(dòng)裝置10進(jìn)行勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，所述角度閉環(huán)控制裝置9的轉(zhuǎn)角精度控制在5"，所述伺服控制轉(zhuǎn)動(dòng)裝置10驅(qū)動(dòng)承重平臺(tái)8轉(zhuǎn)動(dòng)；所述試驗(yàn)機(jī)主機(jī)1、電液伺服加載系統(tǒng)2、圍壓孔壓伺服加載系統(tǒng)3、閉環(huán)測(cè)控系統(tǒng)4、計(jì)算機(jī)控制和處理系統(tǒng)5、溫控系統(tǒng)7均設(shè)置承重轉(zhuǎn)臺(tái)8上；所述計(jì)算機(jī)控制和處理系統(tǒng)5同閉環(huán)測(cè)控系統(tǒng)4相連，所述閉環(huán)測(cè)控系統(tǒng)4分別同電液伺服加載系統(tǒng)2和圍壓孔壓伺服加載系統(tǒng)3相連，所述溫控系統(tǒng)7同圍壓孔壓伺服加載系統(tǒng)3相連。
[0018]所述壓力室11采用高強(qiáng)度輕質(zhì)材料制成(如碳纖維復(fù)合材料，拉伸強(qiáng)度在3000?7000MPa)，在200噸軸向力和50MPa圍壓力下，軸向變形在0.05mm內(nèi)，滿足CT掃描系統(tǒng)6對(duì)設(shè)備變形的要求。
[0019]所述電液伺服加載系統(tǒng)2、圍壓孔壓伺服加載系統(tǒng)3、計(jì)算機(jī)控制和處理系統(tǒng)5、溫控系統(tǒng)7以及閉環(huán)測(cè)控系統(tǒng)4的電源采用集電環(huán)供電方式，各系統(tǒng)之間的數(shù)字信號(hào)及模擬信號(hào)線直接在內(nèi)部連接，無(wú)需集電環(huán)，避免干擾產(chǎn)生。
[0020]所述計(jì)算機(jī)控制和處理系統(tǒng)5將參數(shù)和控制信號(hào)傳輸給閉環(huán)測(cè)控系統(tǒng)4，閉環(huán)測(cè)控系統(tǒng)4根據(jù)上述參數(shù)和控制信號(hào)控制電液伺服加載系統(tǒng)2和圍壓孔壓伺服加載系統(tǒng)3，所述電液伺服加載系統(tǒng)2和圍壓孔壓伺服加載系統(tǒng)3根據(jù)所給壓力、位移控制信號(hào)對(duì)試件12加載，溫控系統(tǒng)7根據(jù)計(jì)算機(jī)控制和處理系統(tǒng)5的參數(shù)要求，將圍壓孔壓伺服加載系統(tǒng)3中加載介質(zhì)加溫或制冷到一定溫度，試件12受到壓力并產(chǎn)生變形值，通過(guò)壓力、位移傳感器采集相關(guān)參數(shù)反饋至所述閉環(huán)測(cè)控系統(tǒng)4中的閉環(huán)測(cè)控儀，所述閉環(huán)測(cè)控儀將采集到的參數(shù)經(jīng)放大處理后傳輸給計(jì)算機(jī)控制和處理系統(tǒng)5，并通過(guò)顯示器顯示和打印機(jī)打印出最終結(jié)果，CT掃描系統(tǒng)6在試件12變形破壞中將每一角度的情況掃描成像。
[0021]如圖4所示，所述試驗(yàn)機(jī)主機(jī)I包括從上至下順序連接的壓力室11、橫梁13、立柱14、壓頭15、力傳感器16、軸向加載油缸17和底座18，軸向加載油缸17設(shè)置在底座18上。
[0022]使用本實(shí)用新型時(shí)，將試件12裝在壓力室11中，并將電液伺服加載系統(tǒng)2、圍壓孔壓伺服加載系統(tǒng)3、閉環(huán)測(cè)控系統(tǒng)4、計(jì)算機(jī)控制和處理系統(tǒng)5接好電源，檢查接線無(wú)誤后，通電試車,試車成功，即可進(jìn)入試驗(yàn)。
[0023]試驗(yàn)時(shí),啟動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng),并讓操作員離開(kāi),再開(kāi)動(dòng)CT掃描系統(tǒng)6工作。
[0024]通過(guò)計(jì)算機(jī)控制和處理系統(tǒng)5將閉環(huán)測(cè)控系統(tǒng)4中的傳感器清零，開(kāi)始進(jìn)行試驗(yàn)，選擇加卸載方式，即可進(jìn)入試驗(yàn)狀態(tài)。試驗(yàn)結(jié)束后，計(jì)算機(jī)控制和處理系統(tǒng)5發(fā)出指令，讓電液伺服加載系統(tǒng)2、圍壓孔壓伺服加載系統(tǒng)3、轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)停止工作。
[0025]以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型的要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.帶CT掃描成像系統(tǒng)的微機(jī)控制電液伺服多場(chǎng)稱合巖石三軸試驗(yàn)機(jī),包括試驗(yàn)機(jī)主機(jī)、電液伺服加載系統(tǒng)、圍壓孔壓伺服加載系統(tǒng)、閉環(huán)測(cè)控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制和處理系統(tǒng)、CT掃描系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)以及轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)；其特征是:所述試驗(yàn)機(jī)主機(jī)包括從上至下順序連接的壓力室、立柱、壓頭、壓力傳感器、軸向加載油缸和底座，所述壓力室內(nèi)放置有試件；所述電液伺服油源系統(tǒng)通過(guò)油管與軸向加載油缸相連；所述圍壓孔壓伺服加載系統(tǒng)將加載介質(zhì)增壓到指定壓力后通過(guò)圍壓增壓孔、滲水通孔與壓力室相連；所述溫控系統(tǒng)將加載介質(zhì)加溫或制冷到一定溫度；所述閉環(huán)測(cè)控系統(tǒng)包括多通道閉環(huán)測(cè)控儀以及通過(guò)電纜線連接在多通道閉環(huán)測(cè)控儀上的壓力、壓強(qiáng)、變形和位移傳感器；所述計(jì)算機(jī)控制和處理系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、計(jì)算器顯示器以及打印機(jī)；所述CT掃描系統(tǒng)由探測(cè)器和射線源組成，對(duì)壓力室內(nèi)試件變形進(jìn)行掃描后成像；所述轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)由承重轉(zhuǎn)臺(tái)、伺服控制轉(zhuǎn)動(dòng)裝置、角度閉環(huán)控制裝置組成，伺服控制轉(zhuǎn)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)承重轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)；所述試驗(yàn)機(jī)主機(jī)、電液伺服加載系統(tǒng)、圍壓孔壓伺服加載系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制和處理系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、轉(zhuǎn)臺(tái)伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)置在承重轉(zhuǎn)臺(tái)上；所述計(jì)算機(jī)控制和處理系統(tǒng)同閉環(huán)測(cè)控系統(tǒng)相連，所述閉環(huán)測(cè)控系統(tǒng)分別同電液伺服加載系統(tǒng)和圍壓孔壓伺服加載系統(tǒng)相連，所述溫控系統(tǒng)同圍壓孔壓伺服加載系統(tǒng)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶CT掃描成像系統(tǒng)的微機(jī)控制電液伺服多場(chǎng)稱合巖石三軸試驗(yàn)機(jī)，其特征是:所述電液伺服加載系統(tǒng)、圍壓孔壓伺服加載系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制和處理系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)以及閉環(huán)測(cè)控系統(tǒng)的電源采用集電環(huán)供電方式。
【文檔編號(hào)】G01N3/08GK203502294SQ201320462332
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月31日
【發(fā)明者】楊德明 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙亞星數(shù)控技術(shù)有限公司