煤岩试验三轴协调加载的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种煤岩试验三轴协调加载机，属于电液伺服试验机测量和检测领域。本发明的主机主要由Y轴部件和XZ轴部件组成，Y轴部件通过底座左和底座右垂直固定在XZ轴部件的XZ轴油缸座上。本发明的优点在于：结构新颖，能够实现三个轴的独立加载，真实模拟煤岩所处的应力状态，使试验更加接近真实的煤岩所处的应力状态和破坏特征；同时满足单轴，双轴，三轴的加载需求，方便功能扩展；能够自动定位至中心点，使用方便，避免手动摆放试样时的危险因素，操作安全；在静载保压过程中能够进行中心点自动调节，并且中心点调节快速准确，保证了控制精度以及试验的正确性。
【专利说明】煤岩试验三轴协调加载机
【技术领域】
[0001]本发明属于电液伺服试验机测量和检测领域。应用于模拟煤矿井下开采过程中，煤岩所处的应力状态和破坏特征，再现冲击矿压、岩爆等煤岩动力现象，为矿震诱发冲击机理及其防治研究提供实验依据。
【背景技术】
[0002]目前国内煤岩试验机多数是采用围压的方式，在试验前需要手动控制设备将试样定位至中心点之后才能开始试验，静载时中心点出现偏差不具备调节功能，只能近似模拟煤岩所处的应力状态，不能按煤岩所处实况进行单轴、双轴甚至三轴的不同载荷加压控制及检测，测量结果与实际数据存在一定偏差。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种煤岩试验三轴协调加载机，以解决现有围压方式只能近似模拟煤岩所处的应力状态，测量结果与实际数据存在一定偏差的问题。
[0004]本发明的技术方案是:本发明的主机主要由Y轴部件和XZ轴部件组成，Y轴部件通过底座左和底座右垂直固定在XZ轴部件的XZ轴油缸座上；导轨左安装在底座左上，油缸座左通过车轮组件左安装在导轨左上，Y轴油缸左安装在油缸座左上，Y轴磁致伸缩传感器左安装在油缸座左上，负荷传感器左通过负荷传感器垫左安装在Y轴油缸左的活塞杆上，油缸座左和油缸座右通过拉杆连接，负荷传感器右通过负荷传感器垫右安装在Y轴油缸右的活塞杆上，Y轴磁致伸缩传感器右安装在Y轴油缸右上，Y轴油缸右安装在油缸座右上，油缸座右通过车轮组件右安装在导轨右上，导轨右安装在底座右上；x轴油缸左安装在XZ轴油缸座上，X轴磁致伸缩传感器左通过传动板左安装在X轴油缸左上，管路左安装在X轴油缸左上，压差传感器左安装在管路左，X轴油缸右安装在XZ轴油缸座上，X轴磁致伸缩传感器右通过传动板右安装在X轴油缸右上，管路右安装在X轴油缸右上，压差传感器右安装在管路右上，Z轴油缸上安装在XZ轴油缸座上，Z轴磁致伸缩传感器上安装在Z轴油缸上上，Z轴油缸下安装在XZ轴油缸座上，Z轴磁致伸缩传感器下安装在Z轴油缸下上，负荷传感器通过负荷传感器垫安装在Z轴油缸下的活塞杆上。
[0005]本发明的优点在于:结构新颖，能够实现三个轴的独立加载，真实模拟煤岩所处的应力状态，使试验更加接近真实的煤岩所处的应力状态和破坏特征；同时满足单轴，双轴，三轴的加载需求，方便功能扩展；能够自动定位至中心点，使用方便，避免手动摆放试样时的危险因素，操作安全；在静载保压过程中能够进行中心点自动调节，并且中心点调节快速准确，保证了控制精度以及试验的正确性。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明Y轴部件的结构示意图； 图3是本发明XZ轴部件的结构示意图；
图4是本发明的工作原理图；
图中，Y轴部件1、XZ轴部件2、底座左3、导轨左4、车轮组件左5、Y轴磁致伸缩传感器左6、油缸座左7、Y轴油缸左8、负荷传感器垫左9、负荷传感器左10、拉杆11、负荷传感器右12、负荷传感器垫右13、Y轴油缸右14、油缸座右15、Y轴磁致伸缩传感器右16、车轮组件右17、导轨右18、底座右19、X轴磁致伸缩传感器左20、传动板左21、压差传感器左22、管路左23、X轴油缸左24、Z轴磁致伸缩传感器下25、Z轴油缸下26、XZ轴油缸座27、Z轴油缸上28、Z轴磁致伸缩传感器上29、负荷传感器30、负荷传感器垫31、管路右32、X轴油缸右33、压差传感器右34、传动板右35、X轴磁致伸缩传感器右36。
【具体实施方式】
[0007]本发明的主机主要由Y轴部件I和XZ轴部件2组成，Y轴部件I通过底座左3和底座右19垂直固定在XZ轴部件2的XZ轴油缸座27上；导轨左4安装在底座左3上，油缸座左7通过车轮组件左5安装在导轨左4上，Y轴油缸左8安装在油缸座左7上，Y轴磁致伸缩传感器左6安装在油缸座左7上，负荷传感器左10通过负荷传感器垫左9安装在Y轴油缸左8的活塞杆上，油缸座左7和油缸座右15通过拉杆11连接，负荷传感器右12通过负荷传感器垫右13安装在Y轴油缸右14的活塞杆上，Y轴磁致伸缩传感器右16安装在Y轴油缸右14上，Y轴油缸右14安装在油缸座右15上，油缸座右15通过车轮组件右17安装在导轨右18上，导轨右18安装在底座右19上；X轴油缸左24安装在XZ轴油缸座27上，X轴磁致伸缩传感器左20通过传动板左21安装在X轴油缸左24上，管路左23安装在X轴油缸左24上，压差传感器左22安装在管路左23，X轴油缸右33安装在XZ轴油缸座27上，X轴磁致伸缩传感器右36通过传动板右35安装在X轴油缸右33上，管路右32安装在X轴油缸右33上，压差传感器右34安装在管路右32上，Z轴油缸上28安装在XZ轴油缸座27上，Z轴磁致伸缩传感器上29安装在Z轴油缸上28上，Z轴油缸下26安装在XZ轴油缸座27上，Z轴磁致伸缩传感器下25安装在Z轴油缸下26上，负荷传感器30通过负荷传感器垫31安装在Z轴油缸下26的活塞杆上。
[0008]本发明是这样工作的:
静载过程:1.位移控制Z轴油缸下26、Z轴油缸上28，实现双向同步控制，加载试样，实现一定初始力的加载并位移保持。2.位移控制X轴油缸左24、X轴油缸右33，实现双向同步控制，加载试样，实现一定初始力的加载并位移保持。3.位移控制Y轴油缸左8、负荷传感器右12，实现双向同步控制，加载试样，实现一定初始力的加载并位移保持。4.依次控制XYZ轴位移控制，实现达到某一个力值范围情况下的位移保持。完成初始位移控制。5.同步力控制X轴油缸左24、X轴油缸右33、Y轴油缸左8、负荷传感器右12、Z轴油缸下26、Z轴油缸上28，实现三个轴的力的加载，三轴负荷反馈值压差传感器左22、压差传感器右34、负荷传感器左10、负荷传感器右12、负荷传感器30到达目标值后保持。
[0009]中心点定位:1.同步控制Z轴油缸上28、Z轴油缸下26以相同速度向中心点移动，直至Z轴负荷反馈值负荷传感器30达到设定值时停止，Z轴对中完成；2.X轴和Y轴也以相同方式完成对中；3.这样当XYZ轴对中都完成之后，中心点定位即完成。
[0010]中心点调节:1.计算中心点偏差，XYZ轴两侧位移传感器反馈值X轴磁致伸缩传感器左20、X轴磁致伸缩传感器右36、Y轴磁致伸缩传感器左6、Y轴磁致伸缩传感器右16、Z轴磁致伸缩传感器下25、Z轴磁致伸缩传感器上29之差即为中心点偏差值；2.如果中心点偏差超出允许的误差半径，则中心点偏差值乘以补偿系数作为前馈直接作用于被控对象，当偏差被缩小时前馈值也逐渐减少直至为O。
[0011]整个立体模型通过控制X轴油缸左24、X轴油缸右33、Y轴油缸左8、负荷传感器右12、Z轴油缸下26、Z轴油缸上28实现协调加载，各个伺服作动器可以独立加载，通过XYZ轴位移传感器X轴磁致伸缩传感器左20、X轴磁致伸缩传感器右36、Y轴磁致伸缩传感器左
6、Y轴磁致伸缩传感器右16、Z轴磁致伸缩传感器下25、Z轴磁致伸缩传感器上29实现位移测量，通过压差传感器左22、压差传感器右34、负荷传感器左10、负荷传感器右12、负荷传感器30实现负荷测量。
【权利要求】
1.一种煤岩试验三轴协调加载机，其特征在于:本发明的主机主要由Y轴部件和XZ轴部件组成，Y轴部件通过底座左和底座右垂直固定在XZ轴部件的XZ轴油缸座上；导轨左安装在底座左上，油缸座左通过车轮组件左安装在导轨左上，Y轴油缸左安装在油缸座左上，Y轴磁致伸缩传感器左安装在油缸座左上，负荷传感器左通过负荷传感器垫左安装在Y轴油缸左的活塞杆上，油缸座左和油缸座右通过拉杆连接，负荷传感器右通过负荷传感器垫右安装在Y轴油缸右的活塞杆上，Y轴磁致伸缩传感器右安装在Y轴油缸右上，Y轴油缸右安装在油缸座右上，油缸座右通过车轮组件右安装在导轨右上，导轨右安装在底座右上；x轴油缸左安装在XZ轴油缸座上，X轴磁致伸缩传感器左通过传动板左安装在X轴油缸左上，管路左安装在X轴油缸左上，压差传感器左安装在管路左，X轴油缸右安装在XZ轴油缸座上，X轴磁致伸缩传感器右通过传动板右安装在X轴油缸右上，管路右安装在X轴油缸右上，压差传感器右安装在管路右上，Z轴油缸上安装在XZ轴油缸座上，Z轴磁致伸缩传感器上安装在Z轴油缸上上，Z轴油缸下安装在XZ轴油缸座上，Z轴磁致伸缩传感器下安装在Z轴油缸下上，负荷传感器通过负荷传感器垫安装在Z轴油缸下的活塞杆上。
【文档编号】G01N3/10GK104181285SQ201410423673
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】李大志, 青克尔, 魏超, 魏仁杰 申请人:长春机械科学研究院有限公司