一种应力控制式三轴仪

1.本实用新型涉及岩土工程试验仪器技术领域，具体涉及一种应力控制式三轴仪。


背景技术：

2.三轴试验采用圆柱形试样，可以对试样的空间三个坐标方向上施加压力，研究土体变形破坏全过程的试验情况。由于三轴试能测定土的变形、强度参数，因此三轴试验在土性分析和工程实践中都有着极其重要而广泛的应用。三轴试验仪按照试样受力类型可分为应变、应力控制式三轴仪两种，应变控制式三轴仪是以一定的剪切速率对试样进行剪切，而应力控制式三轴仪是以恒定的荷载对试样进行剪切。
3.目前，常规三轴仪是指应变控制式的三轴仪，一般岩土试验室都具备该试验仪器，其工作原理是，装有伺服马达的基座螺旋传动压力室，从压力室底座向试样施加轴向力，围压加载装置通过外部空气压缩机提供一定压力的空气，提供围压。而应力控制式三轴仪的原理虽然明确，即通过施加恒定的荷载对试样加载剪切，但是由于其应用范围较小、经费等原因，使它并不是岩土试验室的常规仪器。不同的学者针对自己的需要制作了不同的应力控制式三轴仪，并且存在各种缺陷。
4.现今，随着经济建设的发展的需要，学者越来越重视土体变形的时间效应问题，也就是研究在一个较长的时期内、在荷载保持恒定的条件下，得到土体的应力-应变-时间的蠕变规律。也有少部分学者越来越重视地震荷载作用下，土体破坏情况。常规的应变控制式三轴仪不能满足蠕变试验和考虑地震荷载因素的要求，而应力控制式三轴仪能够提供恒定的荷载，通过应力控制式三轴仪进行蠕变试验是研究土体变形时间效应问题的较好的试验方法，因此有必要提供一种完善的应力控制式三轴仪。但目前，应力控制式三轴仪价格昂贵、应用范围小，有必要迫切寻找一种简易、可行、造价式中、组合的，且实验加载过程稳定，试验结果精度高，操作方便且考虑地震荷载因素的应力控制式三轴仪设备就有重要的实际意义。
5.鉴于上述缺陷，本实用新型创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本实用新型。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于解决目前应力控制式三轴仪价格昂贵、应用范围小的问题，提供了一种应力控制式三轴仪。
7.为了实现上述目的，本实用新型公开了一种应力控制式三轴仪，包括固结仪式支撑平台、压力室罩、加轴压机构、加围压机构，所述压力室罩设于所述固结仪式支撑平台上，所述加轴压机构设于所述固结仪式支撑平台上，对试样施加轴向压力，所述加围压机构与所述压力室罩连接，对试样施加围压。
8.所述加围压机构包括充油系统、围压控制系统、控制系统、计算机，所述充油系统与围压控制系统一端均与所述压力室罩连接，另一端均通过所述控制系统与所述计算机连
接，所述控制系统受所述见算计内的控制软件控制。
9.所述充油系统由油压泵、油压阀、油压马达、液压油、进油管、出油管、油箱组成，所述油压泵、液压油设于所述油箱内，所述油压泵分别与出油管和进油管连接，所述出油管另一端与所述压力室罩连接，所述进油管另一端与外界液压油源连接，所述油压阀设于所述出油管上，所述油压泵由设于所述油箱外的油压马达驱动，所述油压马达由电插头与外界电源连接。通过充油系统箱压力室罩内充入液压油，对试样施加围压，保证围压加载系统使高围压加载稳定、精准提供保障。
10.所述加轴压机构包括传力螺栓、咬合耳帽、连接杆、传力立柱，所述咬合耳帽设于所述固结仪式支撑平台两侧，所述咬合耳帽与传力立柱连接，所述传力立柱与传力螺栓的一端连接，所述传力螺栓的另一端设于所述压力室罩的腔内，所述传力螺栓位于所述试样的正上方，所述连接杆一端与所述固结仪支撑平台中杠杆机构连接，另一端沿竖直方向与压力室罩底座滑动配合。
11.所述杠杆机构包括杠杆、支座、砝码、支座，所述支座为所述杠杆的支撑点，所述支座与所述杠杆通过铰链连接，所述杠杆一端与所述连接杆连接，另一端与所述砝码连接，通过砝码逐个加卸载达到目标值且杠杆传力稳定，通过设置杠杆机构，使试样受力加载稳定、操作简单。
12.所述砝码通过砝码挂钩与所述杠杆连接，所述杠杆上开设有与所述砝码挂钩匹配的挂钩孔。砝码通过挂钩孔与杠杆连接，便于更换砝码重量，从而控制和改变施加的轴向压力的大小。
13.所述挂钩孔设有多个，均匀分布于所述杠杆上。通过设置多个挂钩孔，可以改变动力臂距离，从而改变作用力大小，通过更换砝码的悬挂位置改变施加的轴向压力大小，无需更换不同重量的砝码，节省砝码，同时能扩大施加的轴向压力的范围。
14.所述支座为三角形支座。三角形支座作为杠杆的支撑点，能保证杠杆机构的稳定性，提高最终结果的准确度。
15.所述传力立柱设有至少两根，相邻的传力立柱之间通过上横梁连接，所述传力螺栓与所述上横梁通过螺纹配合。至少设置两根传力立柱，能保证轴向压力的稳定性，减少误差。
16.所述压力室罩内设有活塞，所述活塞上设于所述传力螺栓适配的凹槽，凹槽用于定位传力螺栓，避免传力螺栓滑动。
17.与现有技术比较本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供一种改装的应力控制式三轴仪，连接杆一端与固结仪支撑平台中杠杆构件相连，另一端沿竖直方向与压力室罩底座滑动配合，通过砝码装置自由加卸荷，能长时间提供稳定的轴压，通过在杠杆上设置多个与玛法挂钩连接的挂钩孔，可以通过改变力臂距离，从而改变作用力大小，达到节省砝码的作用，三角形支座作为杠杆支撑点，使得杠杆机构结构稳定，充油系统和围压控制系统通过计算机控制软件能提供长久稳定、量程较高的围压，以及通过计算机编程设定围压以正弦波的加速度模拟地震荷载作用下土体破坏情况，且传力立柱与固结仪横梁两端的咬合耳帽螺栓连接，可以方便地调整传力立柱间的高度，以安装种尺寸的压力室罩，提高了现有仪器的使用效率，通过设置杠杆机构，使试样受力加载稳定、操作简单，能方便研究土体在恒力条件下土体的蠕变固结特性以及时间效应问题。
附图说明
18.图1为本实用新型主视图；
19.图2为本实用新型右视图。
20.图3为本实用新型充油系统结构示意图。
21.图中数字表示：
22.1-固结仪支撑平台；2-压力室罩；3-试样；4-充油系统；5-围压控制系统；6-传力螺栓； 7-咬合耳帽；8-连接杆；9-传力立柱；10-活塞；11-砝码；12-上横梁；13-控制系统；14-杠杆； 15-计算机；16-凹槽；17-挂钩孔；18-铰链；19-支座；20进油管；21出油管；22油压泵；23 油压马达；24液压油；25油箱；26电插头；27油压阀。
具体实施方式
23.以下结合附图，对本实用新型上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
24.一种应力控制式三轴仪，包括固结仪式支撑平台1、压力室罩2、加轴压机构、加围压机构，所述压力室罩2设于所述固结仪式支撑平台1上，所述加轴压机构设于所述固结仪式支撑平台1上，对试样施加轴向压力，所述加围压机构与所述压力室罩2连接，对试样施加围压。
25.所述加围压机构包括充油系统4、围压控制系统5、控制系统13、计算机15，所述充油系统4通过计算机连接的控制系统13对向压力室内进行围压介质充油，再通过围压控制系统 5设定目标围压，所述充油系统4与围压控制系统5一端均与所述压力室罩2连接，另一端均通过所述控制系统13与所述计算机15连接，所述控制系统13受所述见计算机15内的控制软件控制，所述充油系统4和围压控制系统5，通过计算机15控制软件能提供长久稳定、量程较高的围压，且围压介质高效循环利用及通过计算机编程设定围压以正弦波的加速度模拟地震荷载作用下土体破坏情况。
26.如图3所示，所述充油系统由油压泵22、油压阀27、油压马达23、液压油24、进油管20、出油管21、油箱25组成，所述油压泵22、液压油24设于所述油箱24内，所述油压泵 22分别与出油管21和进油管20连接，所述出油管21另一端与所述压力室罩2连接，所述进油管20另一端与外界液压油源连接，所述油压阀27设于所述出油管21上，所述油压泵 22由设于所述油箱外的油压马达23驱动，所述油压马达23由电插头26与外界电源连接。在需要对试样施加围压时，打开油压阀，油压马达驱动油压泵工作，将邮箱内的液压油送入压力室罩中，对压力室罩内的试样施加围压，使试样受力均匀且循环利用，避免环境温度变化而引起压力室罩内部油的膨胀和收缩变化，试验结果精度高，围压加载量程大。
27.所述加轴压机构包括传力螺栓6、咬合耳帽7、连接杆8、传力立柱9，所述咬合耳帽7 设于所述固结仪式支撑平台1两侧，所述咬合耳帽7与传力立柱9连接，所述传力立柱9与传力螺栓6的一端连接，所述传力螺栓6的另一端设于所述压力室罩2的腔内，所述传力螺栓6位于所述试样3的正上方，所述连接杆8一端与所述固结仪支撑平台1中杠杆机构连接，另一端沿竖直方向与压力室罩2底座滑动配合。
28.加轴压机构通过连接杆8用于给试样3施加轴向的压力，充油系统4向压力室罩2充满油，通过围压控制系统5控制围压，因此，所述连接杆8一端与固结仪支撑平台1中杠杆14 相连，另一端沿竖直方向与压力室罩2的底座滑动配合，杠杆14一端与连接杆8连接，另一端
与砝码11连接，通过砝码11自由加卸荷。在砝码11重力作用下带动杆杠机构发生转动，向上传力，能长时间提供稳定的轴压。
29.所述砝码11通过砝码挂钩与所述杠杆14连接，所述杠杆14上开设有与所述砝码11挂钩匹配的挂钩孔17。砝码11通过挂钩孔17与杠杆连接，便于更换砝码11重量，从而控制和改变施加的轴向压力的大小。
30.所述挂钩孔17设有多个，均匀分布于所述杠杆14上。通过设置多个挂钩孔17，可以改变动力臂距离，从而改变作用力大小，通过更换砝码11的悬挂位置改变施加的轴向压力大小，无需更换不同重量的砝码，节省砝码，同时能扩大施加的轴向压力的范围。
31.所述支座19为三角形支座。三角形支座作为杠杆的支撑点，能保证杠杆机构的稳定性，提高最终结果的准确度。
32.为了测量围压的大小，监测围压的变化情况，以便及时对围压的变化进行调控，减小围压对实验结构的影响，作为优选，包括充油系统4围压控制系统5，所述充油系统4、围压控制系统5与计算机15精准控制，从而可以测得试样3中心的稳定的围压，也能测得地震荷载作用下动态围压变化，充油系统4使试样受力均匀、高效循环利用，同时克服环境温度变化引起压力室罩内部油的膨胀和收缩变化，保证试验结果精度高，围压加载量程大。
33.传力立柱9至少设有两根，当一根传力立柱9支撑传力螺栓6，传力螺栓6易晃动，造成施加的轴向压力不平稳，因此为了轴向压力的稳定，所述传力立柱9至少有两根，所述连接件为两端分别与传力立柱9相连的上横梁12，所述传力螺栓6与上横梁12螺纹配合。
34.压力室罩2内设有活塞10，所述活塞10上设有与传力螺栓6适配的凹槽13，传力螺栓 6直接作用于活塞10，活塞10将压力传递到试样3，由于活塞10与试样3的接触面积大，从而降低了试样3局部损坏的概率，而凹槽13用于定位传力螺栓6，避免螺杆6在活塞10 端面打滑。
35.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，对本实用新型而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本实用新型权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本实用新型的保护范围内。