专利名称：岩石流变试验仪重力荷载扩力方法及机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种试验方法及装置，尤其涉及一种岩石效应试验仪。
技术背景如图1所示，现有技术中的岩石流变试验方法及其实验仪器，其加载方式为重力加 载，采用加载重砣，通过转盘15与偏心轮扩力，再由传力连杆将扩大后的加载力传到压 头，然后通过上承压板将加载力施加到试验试件。这种加载方式为一级扩力，扩力原理为式中，^为重砣的重力荷载，^为转盘的直径，^为偏心轮的直径，^为作用在岩石试 件上的荷载。上述现有技术至少存在以下缺点扩力比比较小，扩力系统摩擦阻力比较大，且加载 稳定性比较差。发明内容本发明的目的是提供一种扩力比大、扩力系统摩擦阻力小，且加载稳定性好的岩石流 变试验仪重力荷载扩力方法及机构。本发明的目的是通过以下技术方案实现的本发明的岩石流变试验仪重力荷载扩力方法，包括将重力载荷通过机械传动进行一级 扩力，再通过液压传动进行二级扩力。本发明的岩石流变试验仪重力荷载扩力机构，其特征在于，包括机械传动扩力装置和 液压传动扩力装置，所述机械传动扩力装置的末端压力轴与所述液压传动扩力装置的首端 受力轴连接。由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的岩石流变试验仪重力荷载扩力 方法与机构，由于重力载荷首先通过机械传动进行一级扩力，然后通过液压传动进行二级 扩力。扩力比大、扩力系统摩擦阻力小，且加载稳定性好。
图l为现有技术中一级扩力装置的原理图；图2为本发明的扩力机构的正面结构示意图；图3为本发明的扩力机构的侧面结构示意图；图4为本发明的扩力机构的转盘的结构示意图；图5为本发明的扩力机构的小油缸的结构示意图。
具体实施方式
本发明的岩石流变试验仪重力荷载扩力方法，其较佳的具体实施方式
，首先将重力载 荷通过机械传动进行一级扩力，然后通过液压传动进行二级扩力。也可以机械传动为二级 扩力，液压传动为一级扩力。一级扩力和二级扩力可以分别是一种固定的扩力比，也可以分别包括多级扩力比，用于根据需要进行扩力比的选择。本发明的岩石流变试验仪重力荷载扩力机构，其较佳的具体实施方式
如图2和图3所 示，包括机械传动扩力装置和液压传动扩力装置，机械传动扩力装置的末端压力轴与液压 传动扩力装置的首端受力轴连接。机械传动扩力之后传递给液压装置进行二级扩力。机械传动扩力装置包括转盘3，转盘3的边缘部位设有传动链条2，所述传动链条2上可 悬挂重陀l,所述转盘3的中部通过传动部件与末端压力轴连接。重陀l的重量通过传动链条 2、转盘3与传动部件扩力后传递给末端压力轴，实现一级扩力。如图4所示，转盘3为辐条式转盘。传动部件包括至少一个传动齿轮4，机械传动扩力装置的末端压力轴为齿条6，传动齿 轮4与齿条6啮合。传动部件可以包括多个或多组传动齿轮4与齿条6啮合，并配备多个小油 缸8，如2 3组等，可以进行不同的组合，组合成不同的扩力比，用于根据需要进行选择。齿条6的背面设有平衡轮5，用于平衡传动齿轮4对齿条6产生的径向力。液压传动扩力装置包括大油缸9、小油缸8，大油缸9与小油缸8的活塞腔相通，液压传 动扩力装置的首端受力轴为小油缸8的活塞7。齿条6将压力传给小油缸的活塞7后，液压传 动扩力装置通过大、小油缸的直径差实现扩力。如图5所示，小油缸包括外缸体16，外缸体16内设有内缸体18，内缸体18内设有活塞 7，外缸体16与内缸体18之间和内缸体18与活塞7之间分别设有可插拔的卡销17，可以根据需要进行选择将外缸体16与内缸体18之间的卡销17插上，或将内缸体18与活塞7之间的卡销 17插上，实现不同的扩力比。大油缸9也可以有多个活塞直径不同的大油缸9，相互之间可以进行互换，实现不同的 扩力比。这样，多个大油缸9与小油缸8进行不同的组合，可以实现多种扩力比，可以根据 需要选择。<formula>formula see original document page 5</formula>一级加载扩力原理与现有技术中类似<formula>formula see original document page 5</formula>。式中，^为重砣1的重力荷载，《为转盘3的直径，^为传动齿轮4的直径，巧为小油缸8的液压荷载。重砣1的重量通过传动链条2、转盘3、传动齿轮4、齿条6作用在小油缸8的活塞7上。 上式中《>& ，所以《〉W，此过程实现了机械传动重力加载一级扩力。二级加载扩力原理 <formula>formula see original document page 5</formula>，则有F2-《,.^2-^式中cM、 4)2分别为小油缸和大油缸的活塞直径，^是小油缸承受的外荷载(皿)，《分别是大油缸输出荷载(皿)，尸为小油缸与大油缸内的液压力(M尸")，K'、 & 分别为一级扩力比和二级扩力比。小油缸8内的液压油产生的液压力，通过管路传送到大油缸9上，使活塞上移对试样13产生压力。上式中^>/ 2且^〉A，所以，《'〉1、 A〉1，尸2>《，从而实现了加载二级 扩力。在实现二级扩力的过程中，液压泵IO通过供油路11专门为小油缸8和大油缸9向供油。 当需要收縮大油缸9的活塞时，可开启液压泵10通过大油缸上腔供油路12，向活塞上腔注入 液压油使活塞下移，同时关闭供油路ll的阀门。这样液压油通过管路由大油缸9回到小油缸 8，小油缸8的活塞上升再通过小油缸压力轴7作用到齿条6上使齿条6上升，传动齿轮4旋转连同辐条式转盘3转动复位(在进行这一过程之前卸除重砣l)。平衡轮5用于平衡传动齿轮4作用于齿条6的径向压力，保持齿条6在传动过程中的稳定性。本发明的实验方法及装置采用二级扩力，增大了扩力比，降低了系统的摩擦阻力，提 高了系统整体的加载稳定性，使测试结果更加准确可靠。在本发明中，扩力比可以变化，可采用如下方法变换扩力比变换大油缸的活塞直径小2,通过制做多个不同活塞直径的备用大油缸，根据实验所需 要的扩力比，选择合适的活塞直径的大油缸进行实验，变换扩力比；设置1 3组传动齿轮和相应1 3组的小油缸，根据实验需要，通过转换离合器，选择 不同的组合，变换扩力比；将小油缸制做成伸縮缸，变换扩力比。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任 何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都 应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
1、一种岩石流变试验仪重力荷载扩力方法，其特征在于，包括将重力载荷通过机械传动进行一级扩力，再通过液压传动进行二级扩力。
2、 根据权利要求l所述的岩石流变试验仪重力荷载扩力方法，其特征在于，所述一级 扩力和二级扩力分别包括多种扩力比。
3、 一种岩石流变试验仪重力荷载扩力机构，其特征在于，包括机械传动扩力装置和 液压传动扩力装置，所述机械传动扩力装置的末端压力轴与所述液压传动扩力装置的首端 受力轴连接。
4、 根据权利要求3所述的岩石流变试验仪重力荷载扩力机构，其特征在于，所述机械 传动扩力装置包括转盘，所述的转盘为辐条式转盘。
5、 根据权利要求4所述的岩石流变试验仪重力荷载扩力机构，其特征在于，所述转盘 的中部通过传动部件与所述末端压力轴连接，所述传动部件包括至少一个传动齿轮，所述 机械传动扩力装置的末端压力轴为齿条，所述传动齿轮与所述齿条啮合。
6、 根据权利要求5所述的岩石流变试验仪重力荷载扩力机构，其特征在于，所述齿条 的背面设有平衡轮。
7、 根据权利要求3所述的岩石流变试验仪重力荷载扩力机构，其特征在于，所述液压 传动扩力装置包括大油缸、小油缸，所述大油缸与小油缸的活塞腔相通，所述首端受力轴 为所述小油缸的活塞。
8、 根据权利要求7所述的岩石流变试验仪重力荷载扩力机构，其特征在于，所述小油 缸包括外缸体，所述外缸体内设有内缸体，所述小油缸的连接活塞设于所述内缸体中；所述外缸体与内缸体之间和所述内缸体与所述活塞之间分别设有可插拔的卡销。
9、 根据权利要求7所述的岩石流变试验仪重力荷载扩力机构，其特征在于，所述大油 缸备有多个活塞直径不同的大油缸，所述多个活塞直径不同的大油缸之间可以进行互换。
全文摘要
本发明公开了一种岩石流变试验仪重力荷载扩力方法及机构，将重力载荷通过机械传动进行一级扩力，再通过液压传动进行二级扩力。机械传动扩力装置包括转盘，转盘的边缘部位设有传动链条，传动链条上可悬挂重陀，转盘通过传动齿轮、齿条将一级扩力载荷传递给传动扩力装置的小油缸的活塞进行二级扩力。传动齿轮可以设置多组，小油缸为伸缩油缸，备有多个活塞直径不同的大油缸，可以通过选择不同的组合实现扩力比的变化。系统扩力比大、摩擦阻力低、加载稳定性好，使测试结果更加准确可靠。
文档编号G01N33/24GK101221163SQ20081005749
公开日2008年7月16日 申请日期2008年2月2日 优先权日2008年2月2日
发明者高延法 申请人:中国矿业大学(北京)