一种真三轴仪滑动加载装置的制作方法

本实用新型属于岩土力学设备技术领域，尤其涉及一种真三轴仪的加载装置。

背景技术：

真三轴仪是一套用于土力学性质三轴试验的高级仪器，而真三轴加载装置是专门用于真三轴实验的装备。

目前最新的对于真三轴实验的加载装置一般为刚柔复合型加载装置，在加载过程中容易出现加载板相互碰触的现象，和加载边界间隙过大的现象，对真三轴实验研究造成影响。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决现有的真三轴仪滑动加载装置在加载过程中加载板容易相互碰撞以及加载间隙过大的问题，提供一种分级水平滑动加载的真三轴仪滑动加载装置。

为了实现上述目的，本实用新型本实用新型真三轴仪滑动加载装置所采用的技术方案是，包括了一对沿竖直方向对向设置的竖直加载架和一对沿水平方向对向设置的水平加载架。所述竖直加载架由定位夹具外壳、水平连接套筒、竖向导向杆、滑动轴座、水平横向导轨、轴承箱体连接横梁和竖向加载板组成；所述定位夹具外壳呈水平矩形结构设置，中心部位开设有竖向加载导向孔；所述水平连接套筒固定设置在定位夹具外壳的两个横向侧边上，水平连接套筒上固定设置有水平横向导轨，沿水平连接套筒两侧的水平横向导轨安装设置有竖向导向杆，竖向导向杆上固定安装有滑动轴座，竖向导向杆通过滑动轴座滑动安装在水平横向导轨上，定位夹具外壳两侧水平横向导轨上的竖向导向杆通过轴承箱体连接横梁沿纵向固定连接；所述竖向加载板固定安装设置在定位夹具外壳上，竖向加载板上设有竖向加载导向轴，配合安装在竖向加载导向孔上；

所述水平加载架由水平加载滑动外壳、导向筒、水平加载板和水平压缩弹簧组组成；所述水平加载滑动外壳呈匚型结构，由套装在一起的第一水平加载滑动外壳、第二水平加载滑动外壳和第三水平加载滑动外壳组成；所述第一水平加载滑动外壳、第二水平加载滑动外壳和第三水平加载滑动外壳沿上下水平面两侧边相同位置分别开设有挡销滑动槽，沿竖直面分别设置有水平加载导向孔和压缩弹簧安装孔；所述水平加载滑动外壳的压缩弹簧安装孔内侧固定设置有导向筒；所述水平加载板安装在第三水平加载滑动外壳中，与水平加载滑动外壳的竖直面平行设置；所述水平压缩弹簧组由第一压缩弹簧、第二压缩弹簧和第三压缩弹簧同轴心套装设置组成，安装设置在水平加载板与水平加载滑动外壳之间，一端固定连接在水平加载板上，另一端分别依次固定安装在第一水平加载滑动外壳、第二水平加载滑动外壳和第三水平加载滑动外壳的压缩弹簧安装孔上；所述水平加载板上垂直设置有水平加载导向轴，安装设置在水平加载滑动外壳的水平加载导向孔中；

所述竖直加载架的竖向导向杆内侧沿水平纵向设置有挡销，竖直加载架的四个竖向导向杆分别通过挡销配合安装在水平方向对向设置的两个水平加载架的水平加载滑动外壳的挡销滑动槽中。

所述定位夹具外壳是由两个结构相同半体外壳对向拼合组成，半体外壳侧边设置有侧耳，通过侧耳固定连接。

所述的水平加载导向孔沿水平加载滑动外壳竖直面中心位置设置。

所述水平加载板与水平加载滑动外壳之间均匀设置有四组水平压缩弹簧组。

所述第一水平加载滑动外壳、第二水平加载滑动外壳和第三水平加载滑动外壳上的压缩弹簧安装孔依次等增大，并与第一压缩弹簧、第二压缩弹簧和第三压缩弹簧的直径相配合。

所述第一压缩弹簧、第二压缩弹簧和第三压缩弹簧的直径依次增大，其中第一压缩弹簧的直径小于第二水平加载滑动外壳上的压缩弹簧安装孔的直径，第二压缩弹簧的直径小于第三水平加载滑动外壳上的压缩弹簧安装孔的直径。

所述水平加载板的两侧设置有侧板。

所述导向杆上的挡销与竖向加载板之间的距离分别大于第一水平加载滑动外壳、第二水平加载滑动外壳和第三水平加载滑动外壳的厚度。

本实用新型的有益效果在于：采用水平加载板逐层后退的滑动加载方式，能够有效减小水平加载板的长度，以此来避免竖向方向和水平方向在同时加载过程中，出现两个方向上的加载板相互碰撞的情况。

附图说明

附图1为本实用新型的结构示意图；

附图2为本实用新型的结构正视图

附图3为本实用新型的竖直加载架结构示意图；

附图4为本实用新型的竖直加载架结构正视图；

附图5为本实用新型的水平加载架结构示意图；

附图6为本实用新型的竖直加载架结构正视图；

附图7为本实用新型的水平加载滑动外壳结构剖视图；

附图中：竖直加载架1、定位夹具外壳11、半体外壳111、竖向加载导向孔112、侧耳113、水平连接套筒12、竖向导向杆13、挡销131、滑动轴座14、水平横向导轨15、轴承箱体连接横梁16、竖向加载板17、竖向加载导向轴171、水平加载架2、水平加载滑动外壳21、第一水平加载滑动外壳211、第二水平加载滑动外壳212、第三水平加载滑动外壳213、挡销滑动槽21a、水平加载导向孔21b、压缩弹簧安装孔21c、导向筒22、水平加载板23、水平加载导向轴231、侧板232、水平压缩弹簧组24、第一压缩弹簧241、第二压缩弹簧242、第三压缩弹簧243、透水石3。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案结合实施例进行详细的描述。

如附图1-2所示，本实用新型真三轴仪滑动加载装置，包括了一对沿竖直方向对向设置的竖直加载架1和一对沿水平方向对向设置的水平加载架2；

如附图3-4所示，所述竖直加载架1由定位夹具外壳11、水平连接套筒12、竖向导向杆13、滑动轴座14、水平横向导轨15、轴承箱体连接横梁16和竖向加载板17组成；所述定位夹具外壳11呈水平矩形结构设置，中心部位开设有竖向加载导向孔112；所述水平连接套筒12固定设置在定位夹具外壳11的两个横向侧边上，水平连接套筒12上固定设置有水平横向导轨15，沿水平连接套筒12两侧的水平横向导轨15安装设置有竖向导向杆13，竖向导向杆13上固定安装有滑动轴座14，竖向导向杆13通过滑动轴座14滑动安装在水平横向导轨15上，定位夹具外壳11两侧水平横向导轨15上的竖向导向杆13通过轴承箱体连接横梁16沿纵向固定连接；所述竖向加载板17固定安装设置在定位夹具外壳11上，竖向加载板17上设有竖向加载导向轴171，配合安装在竖向加载导向孔112上；

如附图3-4所示，所述水平加载架2由水平加载滑动外壳21、导向筒22、水平加载板23和水平压缩弹簧组24组成；所述水平加载滑动外壳21呈匚型结构，由套装在一起的第一水平加载滑动外壳211、第二水平加载滑动外壳212和第三水平加载滑动外壳213组成；所述第一水平加载滑动外壳211、第二水平加载滑动外壳212和第三水平加载滑动外壳213沿上下水平面两侧边相同位置分别开设有挡销滑动槽21a，沿竖直面分别设置有水平加载导向孔21b和压缩弹簧安装孔21c；所述水平加载滑动外壳21的压缩弹簧安装孔21c内侧固定设置有导向筒22；所述水平加载板23安装在第三水平加载滑动外壳213中，与水平加载滑动外壳21的竖直面平行设置；所述水平压缩弹簧组24由第一压缩弹簧241、第二压缩弹簧242和第三压缩弹簧243同轴心套装设置组成，安装设置在水平加载板23与水平加载滑动外壳21之间，一端固定连接在水平加载板23上，另一端分别依次固定安装在第一水平加载滑动外壳211、第二水平加载滑动外壳212和第三水平加载滑动外壳213的压缩弹簧安装孔21c上；所述水平加载板23上垂直设置有水平加载导向轴231，安装设置在水平加载滑动外壳21的水平加载导向孔21b中；

所述竖直加载架1的竖向导向杆13内侧沿水平纵向设置有挡销131，竖直加载架1的四个竖向导向杆13分别通过挡销131配合安装在水平方向对向设置的两个水平加载架2的水平加载滑动外壳21的挡销滑动槽21a中。

所述定位夹具外壳11是由两个结构相同半体外壳111对向拼合组成，半体外壳111侧边设置有侧耳113，通过侧耳113固定连接。

所述的水平加载导向孔21b沿水平加载滑动外壳21竖直面中心位置设置。

所述水平加载板23与水平加载滑动外壳21之间均匀设置有四组水平压缩弹簧组24。

所述第一水平加载滑动外壳211、第二水平加载滑动外壳212和第三水平加载滑动外壳213上的压缩弹簧安装孔21c依次等增大，并与第一压缩弹簧241、第二压缩弹簧242和第三压缩弹簧243的直径相配合。

所述第一压缩弹簧241、第二压缩弹簧242和第三压缩弹簧243的直径依次增大，其中第一压缩弹簧241的直径小于第二水平加载滑动外壳212上的压缩弹簧安装孔21c的直径，第二压缩弹簧242的直径小于第三水平加载滑动外壳213上的压缩弹簧安装孔21c的直径。

所述水平加载板23的两侧设置有侧板232。

所述导向杆13上的挡销131与竖向加载板17之间的距离分别大于第一水平加载滑动外壳211、第二水平加载滑动外壳212和第三水平加载滑动外壳213的厚度。

实施例

如附图1-7所示，本实用新型真三轴仪滑动加载装置的加载过程及原理：

本实用新型通过竖直加载架1沿竖直方向加载竖向加载板17，通过水平加载架2沿水平方向加载水平加载板23。其中，竖直加载架1通过滑动轴座14控制竖向导向杆13沿水平横向导轨15滑动带动水平加载架2的水平加载滑动外壳21沿水平方向加载，轴承箱体连接横梁16确保沿水平横向导轨15滑动的稳定性。其中，水平加载架2的水平加载滑动外壳21由三层套装的第一水平加载滑动外壳211、第二水平加载滑动外壳212和第三水平加载滑动外壳213，每层厚2mm，通过同轴心套装设置的水平压缩弹簧组24分层施压，自动滑动带动水平加载板23沿水平方向加载，其中第一压缩弹簧241作用第一水平加载滑动外壳211、第二压缩弹簧242作用第二水平加载滑动外壳212和第三压缩弹簧243作用第三水平加载滑动外壳213。第一水平加载滑动外壳211、第二水平加载滑动外壳212和第三水平加载滑动外壳213重叠套装在一起，通过挡销滑动槽21a由竖直加载架1的竖向导向杆13上的挡销131限位阻挡，当竖直加载架1向下竖向移动过程中，竖向导向杆13上的挡销131依次从第一水平加载滑动外壳211、第二水平加载滑动外壳212和第三水平加载滑动外壳213的挡销滑动槽21a中脱开，第一水平加载滑动外壳211、第二水平加载滑动外壳212和第三水平加载滑动外壳213依次在第一压缩弹簧241、第二压缩弹簧242和第三压缩弹簧243的弹力作用下，分层沿水平方向逐步退出。

本实用新型真三轴仪滑动加载装置工作时，应安装在一个可以进行密封处理的压力室内，如附图1-2所示，上下连个竖直加载架1上安装的两个透水石3套有一个橡皮膜，橡皮膜内承放有制备好的长方体砂土试样，在加载过程中大主应力和中主应力采用刚性加载，小主应力通过压力室内液体提供围压；试验阶段启动加载系统，随着水平加载板23的移动，推动竖向导向杆13水平运动；竖向导向杆13上的挡销131随着竖向导向杆13和竖向加载板17一起向下运动，此时，因为透水石3与水平加载滑动外壳21最上层的第一水平加载滑动外壳211在垂直方向上预留有3mm的距离，挡销131向下移动2mm后，会完全退出第一水平加载滑动外壳211的挡销滑动槽21a，在第一压缩弹簧241作用下水平滑动退出水平加载板23；在挡销131沿挡销滑动槽21a向下移动过程中，透水石3与尚未后退出水平加载板23的最上层水平加载滑动外壳21之间的垂直距离始终保持不小于1mm，避免透水石3与最上层水平加载滑动外壳21在加载过程中出现碰撞。此后，挡销131向下移动逐渐退出第二水平加载滑动外壳212和第三水平加载滑动外壳213的挡销滑动槽21a，同样，第二水平加载滑动外壳212和第三水平加载滑动外壳213依次在第二压缩弹簧242和第三压缩弹簧243作用下水平滑动退出水平加载板23。水平加载板23采用逐层后退的滑动加载方式，减小水平加载板23的长度，以此来避免竖向方向和水平方向在同时加载过程中，出现两个方向上的加载板相互碰撞的情况。

应当指出，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。