煤巖試驗(yàn)三軸協(xié)調(diào)加載的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種煤巖試驗(yàn)三軸協(xié)調(diào)加載機(jī)，屬于電液伺服試驗(yàn)機(jī)測(cè)量和檢測(cè)領(lǐng)域。本發(fā)明的主機(jī)主要由Y軸部件和XZ軸部件組成，Y軸部件通過底座左和底座右垂直固定在XZ軸部件的XZ軸油缸座上。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：結(jié)構(gòu)新穎，能夠?qū)崿F(xiàn)三個(gè)軸的獨(dú)立加載，真實(shí)模擬煤巖所處的應(yīng)力狀態(tài)，使試驗(yàn)更加接近真實(shí)的煤巖所處的應(yīng)力狀態(tài)和破壞特征；同時(shí)滿足單軸，雙軸，三軸的加載需求，方便功能擴(kuò)展；能夠自動(dòng)定位至中心點(diǎn)，使用方便，避免手動(dòng)擺放試樣時(shí)的危險(xiǎn)因素，操作安全；在靜載保壓過程中能夠進(jìn)行中心點(diǎn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，并且中心點(diǎn)調(diào)節(jié)快速準(zhǔn)確，保證了控制精度以及試驗(yàn)的正確性。
【專利說明】煤巖試驗(yàn)三軸協(xié)調(diào)加載機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電液伺服試驗(yàn)機(jī)測(cè)量和檢測(cè)領(lǐng)域。應(yīng)用于模擬煤礦井下開采過程中，煤巖所處的應(yīng)力狀態(tài)和破壞特征，再現(xiàn)沖擊礦壓、巖爆等煤巖動(dòng)力現(xiàn)象，為礦震誘發(fā)沖擊機(jī)理及其防治研究提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前國(guó)內(nèi)煤巖試驗(yàn)機(jī)多數(shù)是采用圍壓的方式，在試驗(yàn)前需要手動(dòng)控制設(shè)備將試樣定位至中心點(diǎn)之后才能開始試驗(yàn)，靜載時(shí)中心點(diǎn)出現(xiàn)偏差不具備調(diào)節(jié)功能，只能近似模擬煤巖所處的應(yīng)力狀態(tài)，不能按煤巖所處實(shí)況進(jìn)行單軸、雙軸甚至三軸的不同載荷加壓控制及檢測(cè)，測(cè)量結(jié)果與實(shí)際數(shù)據(jù)存在一定偏差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種煤巖試驗(yàn)三軸協(xié)調(diào)加載機(jī)，以解決現(xiàn)有圍壓方式只能近似模擬煤巖所處的應(yīng)力狀態(tài)，測(cè)量結(jié)果與實(shí)際數(shù)據(jù)存在一定偏差的問題。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:本發(fā)明的主機(jī)主要由Y軸部件和XZ軸部件組成，Y軸部件通過底座左和底座右垂直固定在XZ軸部件的XZ軸油缸座上；導(dǎo)軌左安裝在底座左上，油缸座左通過車輪組件左安裝在導(dǎo)軌左上，Y軸油缸左安裝在油缸座左上，Y軸磁致伸縮傳感器左安裝在油缸座左上，負(fù)荷傳感器左通過負(fù)荷傳感器墊左安裝在Y軸油缸左的活塞桿上，油缸座左和油缸座右通過拉桿連接，負(fù)荷傳感器右通過負(fù)荷傳感器墊右安裝在Y軸油缸右的活塞桿上，Y軸磁致伸縮傳感器右安裝在Y軸油缸右上，Y軸油缸右安裝在油缸座右上，油缸座右通過車輪組件右安裝在導(dǎo)軌右上，導(dǎo)軌右安裝在底座右上；x軸油缸左安裝在XZ軸油缸座上，X軸磁致伸縮傳感器左通過傳動(dòng)板左安裝在X軸油缸左上，管路左安裝在X軸油缸左上，壓差傳感器左安裝在管路左，X軸油缸右安裝在XZ軸油缸座上，X軸磁致伸縮傳感器右通過傳動(dòng)板右安裝在X軸油缸右上，管路右安裝在X軸油缸右上，壓差傳感器右安裝在管路右上，Z軸油缸上安裝在XZ軸油缸座上，Z軸磁致伸縮傳感器上安裝在Z軸油缸上上，Z軸油缸下安裝在XZ軸油缸座上，Z軸磁致伸縮傳感器下安裝在Z軸油缸下上，負(fù)荷傳感器通過負(fù)荷傳感器墊安裝在Z軸油缸下的活塞桿上。
[0005]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:結(jié)構(gòu)新穎，能夠?qū)崿F(xiàn)三個(gè)軸的獨(dú)立加載，真實(shí)模擬煤巖所處的應(yīng)力狀態(tài)，使試驗(yàn)更加接近真實(shí)的煤巖所處的應(yīng)力狀態(tài)和破壞特征；同時(shí)滿足單軸，雙軸，三軸的加載需求，方便功能擴(kuò)展；能夠自動(dòng)定位至中心點(diǎn)，使用方便，避免手動(dòng)擺放試樣時(shí)的危險(xiǎn)因素，操作安全；在靜載保壓過程中能夠進(jìn)行中心點(diǎn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，并且中心點(diǎn)調(diào)節(jié)快速準(zhǔn)確，保證了控制精度以及試驗(yàn)的正確性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明Y軸部件的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明XZ軸部件的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明的工作原理圖；
圖中，Y軸部件1、XZ軸部件2、底座左3、導(dǎo)軌左4、車輪組件左5、Y軸磁致伸縮傳感器左6、油缸座左7、Y軸油缸左8、負(fù)荷傳感器墊左9、負(fù)荷傳感器左10、拉桿11、負(fù)荷傳感器右12、負(fù)荷傳感器墊右13、Y軸油缸右14、油缸座右15、Y軸磁致伸縮傳感器右16、車輪組件右17、導(dǎo)軌右18、底座右19、X軸磁致伸縮傳感器左20、傳動(dòng)板左21、壓差傳感器左22、管路左23、X軸油缸左24、Z軸磁致伸縮傳感器下25、Z軸油缸下26、XZ軸油缸座27、Z軸油缸上28、Z軸磁致伸縮傳感器上29、負(fù)荷傳感器30、負(fù)荷傳感器墊31、管路右32、X軸油缸右33、壓差傳感器右34、傳動(dòng)板右35、X軸磁致伸縮傳感器右36。

【具體實(shí)施方式】
[0007]本發(fā)明的主機(jī)主要由Y軸部件I和XZ軸部件2組成，Y軸部件I通過底座左3和底座右19垂直固定在XZ軸部件2的XZ軸油缸座27上；導(dǎo)軌左4安裝在底座左3上，油缸座左7通過車輪組件左5安裝在導(dǎo)軌左4上，Y軸油缸左8安裝在油缸座左7上，Y軸磁致伸縮傳感器左6安裝在油缸座左7上，負(fù)荷傳感器左10通過負(fù)荷傳感器墊左9安裝在Y軸油缸左8的活塞桿上，油缸座左7和油缸座右15通過拉桿11連接，負(fù)荷傳感器右12通過負(fù)荷傳感器墊右13安裝在Y軸油缸右14的活塞桿上，Y軸磁致伸縮傳感器右16安裝在Y軸油缸右14上，Y軸油缸右14安裝在油缸座右15上，油缸座右15通過車輪組件右17安裝在導(dǎo)軌右18上，導(dǎo)軌右18安裝在底座右19上；X軸油缸左24安裝在XZ軸油缸座27上，X軸磁致伸縮傳感器左20通過傳動(dòng)板左21安裝在X軸油缸左24上，管路左23安裝在X軸油缸左24上，壓差傳感器左22安裝在管路左23，X軸油缸右33安裝在XZ軸油缸座27上，X軸磁致伸縮傳感器右36通過傳動(dòng)板右35安裝在X軸油缸右33上，管路右32安裝在X軸油缸右33上，壓差傳感器右34安裝在管路右32上，Z軸油缸上28安裝在XZ軸油缸座27上，Z軸磁致伸縮傳感器上29安裝在Z軸油缸上28上，Z軸油缸下26安裝在XZ軸油缸座27上，Z軸磁致伸縮傳感器下25安裝在Z軸油缸下26上，負(fù)荷傳感器30通過負(fù)荷傳感器墊31安裝在Z軸油缸下26的活塞桿上。
[0008]本發(fā)明是這樣工作的:
靜載過程:1.位移控制Z軸油缸下26、Z軸油缸上28，實(shí)現(xiàn)雙向同步控制，加載試樣，實(shí)現(xiàn)一定初始力的加載并位移保持。2.位移控制X軸油缸左24、X軸油缸右33，實(shí)現(xiàn)雙向同步控制，加載試樣，實(shí)現(xiàn)一定初始力的加載并位移保持。3.位移控制Y軸油缸左8、負(fù)荷傳感器右12，實(shí)現(xiàn)雙向同步控制，加載試樣，實(shí)現(xiàn)一定初始力的加載并位移保持。4.依次控制XYZ軸位移控制，實(shí)現(xiàn)達(dá)到某一個(gè)力值范圍情況下的位移保持。完成初始位移控制。5.同步力控制X軸油缸左24、X軸油缸右33、Y軸油缸左8、負(fù)荷傳感器右12、Z軸油缸下26、Z軸油缸上28，實(shí)現(xiàn)三個(gè)軸的力的加載，三軸負(fù)荷反饋值壓差傳感器左22、壓差傳感器右34、負(fù)荷傳感器左10、負(fù)荷傳感器右12、負(fù)荷傳感器30到達(dá)目標(biāo)值后保持。
[0009]中心點(diǎn)定位:1.同步控制Z軸油缸上28、Z軸油缸下26以相同速度向中心點(diǎn)移動(dòng)，直至Z軸負(fù)荷反饋值負(fù)荷傳感器30達(dá)到設(shè)定值時(shí)停止，Z軸對(duì)中完成；2.X軸和Y軸也以相同方式完成對(duì)中；3.這樣當(dāng)XYZ軸對(duì)中都完成之后，中心點(diǎn)定位即完成。
[0010]中心點(diǎn)調(diào)節(jié):1.計(jì)算中心點(diǎn)偏差，XYZ軸兩側(cè)位移傳感器反饋值X軸磁致伸縮傳感器左20、X軸磁致伸縮傳感器右36、Y軸磁致伸縮傳感器左6、Y軸磁致伸縮傳感器右16、Z軸磁致伸縮傳感器下25、Z軸磁致伸縮傳感器上29之差即為中心點(diǎn)偏差值；2.如果中心點(diǎn)偏差超出允許的誤差半徑，則中心點(diǎn)偏差值乘以補(bǔ)償系數(shù)作為前饋直接作用于被控對(duì)象，當(dāng)偏差被縮小時(shí)前饋值也逐漸減少直至為O。
[0011]整個(gè)立體模型通過控制X軸油缸左24、X軸油缸右33、Y軸油缸左8、負(fù)荷傳感器右12、Z軸油缸下26、Z軸油缸上28實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)加載，各個(gè)伺服作動(dòng)器可以獨(dú)立加載，通過XYZ軸位移傳感器X軸磁致伸縮傳感器左20、X軸磁致伸縮傳感器右36、Y軸磁致伸縮傳感器左
6、Y軸磁致伸縮傳感器右16、Z軸磁致伸縮傳感器下25、Z軸磁致伸縮傳感器上29實(shí)現(xiàn)位移測(cè)量，通過壓差傳感器左22、壓差傳感器右34、負(fù)荷傳感器左10、負(fù)荷傳感器右12、負(fù)荷傳感器30實(shí)現(xiàn)負(fù)荷測(cè)量。
【權(quán)利要求】
1.一種煤巖試驗(yàn)三軸協(xié)調(diào)加載機(jī)，其特征在于:本發(fā)明的主機(jī)主要由Y軸部件和XZ軸部件組成，Y軸部件通過底座左和底座右垂直固定在XZ軸部件的XZ軸油缸座上；導(dǎo)軌左安裝在底座左上，油缸座左通過車輪組件左安裝在導(dǎo)軌左上，Y軸油缸左安裝在油缸座左上，Y軸磁致伸縮傳感器左安裝在油缸座左上，負(fù)荷傳感器左通過負(fù)荷傳感器墊左安裝在Y軸油缸左的活塞桿上，油缸座左和油缸座右通過拉桿連接，負(fù)荷傳感器右通過負(fù)荷傳感器墊右安裝在Y軸油缸右的活塞桿上，Y軸磁致伸縮傳感器右安裝在Y軸油缸右上，Y軸油缸右安裝在油缸座右上，油缸座右通過車輪組件右安裝在導(dǎo)軌右上，導(dǎo)軌右安裝在底座右上；x軸油缸左安裝在XZ軸油缸座上，X軸磁致伸縮傳感器左通過傳動(dòng)板左安裝在X軸油缸左上，管路左安裝在X軸油缸左上，壓差傳感器左安裝在管路左，X軸油缸右安裝在XZ軸油缸座上，X軸磁致伸縮傳感器右通過傳動(dòng)板右安裝在X軸油缸右上，管路右安裝在X軸油缸右上，壓差傳感器右安裝在管路右上，Z軸油缸上安裝在XZ軸油缸座上，Z軸磁致伸縮傳感器上安裝在Z軸油缸上上，Z軸油缸下安裝在XZ軸油缸座上，Z軸磁致伸縮傳感器下安裝在Z軸油缸下上，負(fù)荷傳感器通過負(fù)荷傳感器墊安裝在Z軸油缸下的活塞桿上。
【文檔編號(hào)】G01N3/10GK104181285SQ201410423673
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月26日
【發(fā)明者】李大志, 青克爾, 魏超, 魏仁杰 申請(qǐng)人:長(zhǎng)春機(jī)械科學(xué)研究院有限公司