一种用于土三轴试验机的压力体积平衡装置的制作方法

本技术涉及试验设备，具体涉及一种用于土三轴试验机的压力体积平衡装置，尤其适用于带有压力室的土动三轴压缩试验机。

背景技术：

1、目前传统的土三轴压缩试验机不论大小，其主要的结构及加载原理基本相同，大致都是由密闭的压力室作为土试样的安装及试验的主要场所，由轴向加载系统通过伸入压力室的传力杆对土试样施加竖向主应力；由周围压力系统对压力室内的水增压，为土试样施加各向的水平主应力(围压)；当围压保持一定值不变时，通过轴向加载系统对土试样的不断压缩，土试样最终受剪破坏，从而完成土的三轴压缩试验。

2、在施加竖向主应力时，传力杆随轴向加载系统上下运动，在密闭压力室内部的传力杆长度不断变化，这使得压力室内的水体的有效体积及周围压力也在随着不断变化，从而导致试验过程中无法对围压及体变的进行精确的监测及控制。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种用于土三轴试验机的压力体积平衡装置，可以有效消除竖向加载时随传力杆长度变化对压力室内有效体积及围压的影响。从而解决了上述背景技术中提出的问题。

2、本实用新型采用的技术方案如下：

3、一种用于土三轴试验机的压力体积平衡装置，包括压力室、压力体积平衡装置和轴向加载系统114，所述压力室内充满压力水，所述压力室包括压力室筒102、设置在压力室筒102底部的压力室底座103以及设置在压力室筒102顶部的上盖101，上盖101上安装有测力传感器107，所述压力体积平衡装置安装在压力室底座103中央处，压力体积平衡装置包括水缸筒109、设置在水缸筒109顶部的水缸上端盖108、设置在水缸筒109底端的水缸下端盖111和设置在水缸筒109内的活塞杆110，所述活塞杆110下端与轴向加载系统114连接，活塞杆110上端与压力室内的下试样座104连接，下试样座104上设置土试样105，土试样105上设置上压头106，上压头106与测力传感器107连接。

4、所述水缸上端盖108包括一体成型的圆筒部和凸缘部，所述圆筒部套在活塞杆110上且插入水缸筒109上端内，且水缸上端盖108与活塞杆110之间设置有密封环，所述凸缘部通过螺钉分别与压力室底座103及水缸筒109固定连接。

5、所述水缸下端盖111包括一体成型的下端盖圆筒部和下端盖凸缘部，所述下端盖圆筒部套设在活塞杆110上并插入水缸筒109下端内，且在水缸下端盖111上与活塞杆110接触面上以及水缸下端盖111上与水缸筒109接触面上均设置有密封环，所述下端盖凸缘部通过螺钉与水缸筒109底部固定连接。

6、所述活塞杆110由上中下三段构成，上段的直径和下段的直径相等，且小于中段的直径，中段直径与水缸筒109的内径适配，且中段上安装有密封环将水缸筒109内部分隔出上腔体112和下腔体113。

7、所述水缸筒109上端侧壁上设置有接通上腔体112与外部空气的通孔，所述活塞杆110内设置有连通下腔体113与压力室筒102内部的孔道。

8、所述上盖101与压力室底座103之间设置有固定拉杆115，所述固定拉杆115上端设置有外螺纹及螺帽，固定拉杆115下端设置有外螺纹，压力室底座103上设置有螺纹孔，上盖101上设置通孔，固定拉杆115穿过上盖101的通孔螺纹连接在压力室底座103上。

9、所述压力室筒102与上盖101及压力室底座103之间均设置有密封垫圈。

10、所述活塞杆110顶端设置有上安装槽，下试样座104底部设置有与上安装槽相匹配的插头，活塞杆110底端设置有与轴向加载系统114伸出轴相匹配的下安装槽，安装槽旁侧设置有螺孔，螺孔内设置有固定轴向加载系统114伸出轴的螺丝。

11、综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

12、本实用新型通过在压力室底部设计一个与活塞杆串联的水缸，水缸腔体与压力室内腔体联通，在施加竖向主应力时传力杆向压力室内移动水缸活塞也随之移动相同距离，传力杆与水缸活塞直径相同，这就使得串联的水缸与压力室中的有效体积之和始终保持不变，从而保证能正确地测出试验过程中试样的体变。可以有效消除竖向加载时随传力杆长度变化对压力室内有效体积及围压的影响。

技术特征：

1.一种用于土三轴试验机的压力体积平衡装置，包括压力室、压力体积平衡装置和轴向加载系统(114)，所述压力室内充满压力水，其特征在于，所述压力室包括压力室筒(102)、设置在压力室筒(102)底部的压力室底座(103)以及设置在压力室筒(102)顶部的上盖(101)，上盖(101)上安装有测力传感器(107)，所述压力体积平衡装置安装在压力室底座(103)中央处，压力体积平衡装置包括水缸筒(109)、设置在水缸筒(109)顶部的水缸上端盖(108)、设置在水缸筒(109)底端的水缸下端盖(111)和设置在水缸筒(109)内的活塞杆(110)，所述活塞杆(110)下端与轴向加载系统(114)连接，活塞杆(110)上端与压力室内的下试样座(104)连接，下试样座(104)上设置土试样(105)，土试样(105)上设置上压头(106)，上压头(106)与测力传感器(107)连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于土三轴试验机的压力体积平衡装置，其特征在于：所述水缸上端盖(108)包括一体成型的圆筒部和凸缘部，所述圆筒部套在活塞杆(110)上且插入水缸筒(109)上端内，且水缸上端盖(108)与活塞杆(110)之间设置有密封环，所述凸缘部通过螺钉分别与压力室底座(103)及水缸筒(109)固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于土三轴试验机的压力体积平衡装置，其特征在于：所述水缸下端盖(111)包括一体成型的下端盖圆筒部和下端盖凸缘部，所述下端盖圆筒部套设在活塞杆(110)上并插入水缸筒(109)下端内，且在水缸下端盖(111)上与活塞杆(110)接触面上以及水缸下端盖(111)上与水缸筒(109)接触面上均设置有密封环，所述下端盖凸缘部通过螺钉与水缸筒(109)底部固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于土三轴试验机的压力体积平衡装置，其特征在于：所述活塞杆(110)由上中下三段构成，上段的直径和下段的直径相等，且小于中段的直径，中段直径与水缸筒(109)的内径适配，且中段上安装有密封环将水缸筒(109)内部分隔出上腔体(112)和下腔体(113)。

5.根据权利要求4所述的一种用于土三轴试验机的压力体积平衡装置，其特征在于：所述水缸筒(109)上端侧壁上设置有接通上腔体(112)与外部空气的通孔，所述活塞杆(110)内设置有连通下腔体(113)与压力室筒(102)内部的孔道。

6.根据权利要求1所述的一种用于土三轴试验机的压力体积平衡装置，其特征在于：所述上盖(101)与压力室底座(103)之间设置有固定拉杆(115)，所述固定拉杆(115)上端设置有外螺纹及螺帽，固定拉杆(115)下端设置有外螺纹，压力室底座(103)上设置有螺纹孔，上盖(101)上设置通孔，固定拉杆(115)穿过上盖(101)的通孔螺纹连接在压力室底座(103)上。

7.根据权利要求1所述的一种用于土三轴试验机的压力体积平衡装置，其特征在于：所述压力室筒(102)与上盖(101)及压力室底座(103)之间均设置有密封垫圈。

8.根据权利要求1所述的一种用于土三轴试验机的压力体积平衡装置，其特征在于：所述活塞杆(110)顶端设置有上安装槽，下试样座(104)底部设置有与上安装槽相匹配的插头，活塞杆(110)底端设置有与轴向加载系统(114)伸出轴相匹配的下安装槽，安装槽旁侧设置有螺孔，螺孔内设置有固定轴向加载系统(114)伸出轴的螺丝。

技术总结
本技术公开了一种用于土三轴试验机的压力体积平衡装置，属于试验设备技术领域。包括压力室、压力体积平衡装置和轴向加载系统，压力室内充满压力水，压力室包括压力室筒、压力室底座以及上盖，上盖上安装有测力传感器，压力体积平衡装置包括水缸筒、水缸上端盖、水缸下端盖和设置在水缸筒内的活塞杆，活塞杆下端与轴向加载系统连接，活塞杆上端与压力室内的下试样座连接，下试样座上设置土试样，土试样上设置上压头，上压头与测力传感器连接。本技术使得串联的水缸与压力室中的有效体积之和始终保持不变，从而保证能正确地测出试验过程中试样的体变。可以有效消除竖向加载时随传力杆长度变化对压力室内有效体积及围压的影响。

技术研发人员：霍炳谕,郭良,吴雷,禄虎定,杨威
受保护的技术使用者：天水红山试验机有限公司
技术研发日：20230516
技术公布日：2024/1/15