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電液伺服巖石三軸試驗(yàn)機(jī)

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產(chǎn)品簡介

一、功能概述：本試驗(yàn)機(jī)僅滿足主壓力≤2000KN

詳細(xì)介紹

一、功能概述：

本試驗(yàn)機(jī)僅滿足主壓力≤2000KN。能對(duì)巖石和混凝土試件進(jìn)行單軸無側(cè)限壓縮試驗(yàn)，常規(guī)巖石三軸及三軸其他相關(guān)試驗(yàn)。

整機(jī)全液壓傳動(dòng)，微機(jī)全閉環(huán)伺服控制。根據(jù)試驗(yàn)要求，可選擇負(fù)荷力（應(yīng)力），變形位移（應(yīng)變）等多種方式進(jìn)行控制，它們之間可以平滑無沖擊自由轉(zhuǎn)換?？刂撇糠植捎昧吮竟狙邪l(fā)的多功能閉環(huán)智能測控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理軟件，實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)過程中數(shù)據(jù)的高速采集，實(shí)時(shí)記錄，及時(shí)顯示，智能調(diào)整控制，結(jié)果數(shù)據(jù)處理，及打印標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)報(bào)告等功能。

二、使用環(huán)境：

1、室內(nèi)溫度在10～30℃范圍內(nèi)，其溫度波動(dòng)應(yīng)不大于2℃/h。

2、相對(duì)濕度低于80%；

3、電源電壓變動(dòng)幅度應(yīng)不超過額定電壓380V±10%。

4、電源頻率50Hz。

5、在試驗(yàn)機(jī)周圍2m范圍內(nèi)無明顯電磁場干擾。

6、試驗(yàn)機(jī)周圍無震動(dòng)源、空間無腐蝕介質(zhì)，無粉塵。

7、試驗(yàn)機(jī)周圍應(yīng)留有不小于0.8m的空間。

三、主要技術(shù)指標(biāo)：

1、主壓力及位移（垂直壓力）：

1.1、主壓力高達(dá)Pmax=2000KN

1.2、測力范圍20～2000KN

1.3、測力分辨率1KN

1.4、試驗(yàn)力測量精度±1%FS

1.5、位移加載速率0～100mm/min

1.6、力加載速率0～100KN/s

1.7、主壓行程高達(dá)Hmax=300mm

1.8、試件變形測量范圍

軸向0～10mm

徑向0～5mm

1.9、變形測量精度±0.5%FS

2、周圍壓力（σ2、σ3）：

2.1、圍壓高達(dá)≤60MPa

2.2、圍壓測力范圍0～60MPa

2.3、圍壓測量精度±1%FS

2.4、圍壓分辨率 0.5KPa

3、試件規(guī)格：

三軸試件：Φ50×100mm，

單軸試件：≤1003mm，或圓柱形試件

4、機(jī)器剛度≥10MN/mm

5、裝機(jī)容量15KW

6、機(jī)器立柱中心距900×500mm

7、外形尺寸1790×1100×2471（高×寬×長）

8、整機(jī)重量7000kg

四、機(jī)器結(jié)構(gòu)簡介：

YSW-2000電液伺服巖石試驗(yàn)機(jī)由四柱框架式主機(jī)，伺服油源，加載作動(dòng)器，壓力室，圍壓增壓器，起吊油缸，送料輥道及測控系統(tǒng)組成。參見下圖：

電液伺服巖石三軸試驗(yàn)機(jī)

1.2.3.地腳螺栓彈平墊 4.背緊螺母 5.底座 6.立柱 7.60MPa壓力室 8.9.壓板及固定件 10.上橫梁 11.12.壓力室升降油缸及油缸座 13.14.小車擋板及固定件 15.16.導(dǎo)軌擋板及固定件 17.18.直線導(dǎo)軌 19.20導(dǎo)軌及固定件 21.軸向主壓作動(dòng)器及2000kN抗側(cè)向力柱式傳感器 22.23.油缸抗扭導(dǎo)向桿及安裝螺母 24.25.導(dǎo)向塊及螺釘 26.27.抗扭導(dǎo)向板及固定件 28.29.小車及固定件 30.31升降油缸座及固定件 32.33.導(dǎo)軌橫撐梁及固定件 34.35.導(dǎo)軌支腿及連接件 36.地腳支腿 37.38.油源和圍壓加載系統(tǒng) 39.電腦 40.控制臺(tái) 41.控制器

主機(jī)為四柱框梁式結(jié)構(gòu)。底座5由四個(gè)M30地腳螺釘固定在混凝土基礎(chǔ)上，若現(xiàn)場條件不允許也可以不做，底座5四角安裝了四根立柱6，立柱6上、下各四個(gè)螺母將其鎖緊在底座5和上橫梁10上；加載作動(dòng)器21行程300mm，也能適當(dāng)補(bǔ)償因試件大小而造成試驗(yàn)空間的變化，原則上可保證巖石三軸試驗(yàn)的需求；加載作動(dòng)器21安裝在底座的中部，活塞桿前端布置了高精度柱式負(fù)荷傳感器，檢測受力的數(shù)據(jù)，并通過球鉸自位支承連接壓力室承壓桿，尾部外置高精度拉線編碼器，能實(shí)時(shí)檢測試件變形位移（應(yīng)變）；試件安裝在壓力室7內(nèi)（巖石三軸試驗(yàn)狀況），壓力室7安放在機(jī)器底座上，試驗(yàn)時(shí)由加載作動(dòng)器21按試驗(yàn)要求伺服加載。

伺服油源37，是實(shí)現(xiàn)各種試驗(yàn)加載的動(dòng)力源。為避免相互干涉，主壓加載是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，圍壓則是另一個(gè)系統(tǒng)。同時(shí)整合了圍壓加載系統(tǒng)、和圍壓壓力室注油泵在里面。加載的控制過程如下：首先按試件試驗(yàn)要求設(shè)定加載速率和程序（無論是主壓、圍壓），試驗(yàn)時(shí)負(fù)荷傳感器檢測加載力的變化（大多用力伺服，也可位置伺服），A/D轉(zhuǎn)換后，反饋至控制器，經(jīng)過控制器計(jì)算偏差，再通過智能PID運(yùn)算放大，發(fā)出新的控制命令，D/A轉(zhuǎn)換后，調(diào)節(jié)伺服閥開口，使液壓作動(dòng)器按設(shè)置條件進(jìn)行加載，全過程閉環(huán)伺服控制。

本機(jī)主要特點(diǎn)：液壓系統(tǒng)采取了高度集成，結(jié)構(gòu)緊湊美觀；其調(diào)速系統(tǒng)采用了差壓溢流調(diào)速技術(shù)，使輸入功率和負(fù)載自敏適應(yīng)，節(jié)能顯著，有效降低了液壓系統(tǒng)的溫升；進(jìn)口伺服閥反應(yīng)靈敏，及時(shí)有效準(zhǔn)確加載，保證了試驗(yàn)精度和試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確。

圍壓采用了液壓增壓缸增壓，其增壓缸面積比2.6，可產(chǎn)生圍壓高達(dá)65MPa，圍壓數(shù)據(jù)由圍壓傳感器輸出并采集，并采用獨(dú)立的伺服閥控制，可長時(shí)間持荷，按設(shè)置目標(biāo)值保持穩(wěn)定的圍壓或分級(jí)加載。

整個(gè)油源全封閉安裝，機(jī)電一體。通風(fēng)、散熱良好。造型美觀大方，操作方便，運(yùn)行平穩(wěn)，低噪節(jié)能，安全可靠。試件安裝簡捷方便，有效減輕了試驗(yàn)員的勞動(dòng)強(qiáng)度，深受試驗(yàn)人員歡迎。

試驗(yàn)軟件操作易學(xué)易會(huì)，實(shí)驗(yàn)員稍加培訓(xùn)即可上崗。

本公司在東西南北中五地區(qū)均設(shè)有專門的售后服務(wù)機(jī)構(gòu)，售后服務(wù)及時(shí)、高效，全心全意為用戶排憂解難。

五、有關(guān)試驗(yàn)操作方法：

1、無側(cè)限壓縮試驗(yàn)：這里包含了單軸壓縮變形試驗(yàn)和單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。

1.1、檢查各接線（包括電源、采集、通信、控制等接線）是否牢固可靠，檢查各油管及接頭是否牢靠密封。及時(shí)處理修復(fù)。

1.2、接通試驗(yàn)機(jī)電源，開啟數(shù)據(jù)采集儀、控制器及主控電腦，打開控制軟件界
面，選擇相關(guān)試驗(yàn)程序。

1.3、調(diào)整機(jī)器試驗(yàn)空間，將按規(guī)程制備的試件置于機(jī)器底座的中心，啟動(dòng)主壓作動(dòng)器，使作動(dòng)器壓桿緩慢的靠近壓力室壓頭，直至接觸。

1.4、當(dāng)進(jìn)行單軸壓縮變形試驗(yàn)時(shí)，壓力室內(nèi)無需注油，其他試驗(yàn)步驟與三軸試驗(yàn)相同。

1.5、按試件試驗(yàn)要求在主控電腦上打開控制軟件，填寫試驗(yàn)有關(guān)參數(shù)，比如負(fù)載壓力，加載速率，加載循環(huán)次數(shù)，間隔持荷時(shí)間等。

1.6、啟動(dòng)試驗(yàn)程序，進(jìn)入試驗(yàn)直至結(jié)束。

1.7、存儲(chǔ)試驗(yàn)文檔，打印試驗(yàn)報(bào)告。

1.8、清除試件殘骸。

1.9、清潔試驗(yàn)機(jī)工作臺(tái)及周圍環(huán)境，準(zhǔn)備下次試驗(yàn)。

2、三軸試驗(yàn)：

2.1、巖石三軸試驗(yàn)由于側(cè)應(yīng)力σ2=σ3所以該試驗(yàn)必須在專用的壓力室內(nèi)進(jìn)行。壓力室結(jié)構(gòu)參見下圖：

電液伺服巖石三軸試驗(yàn)機(jī)

1.底座 2.O型圈 3.緊定螺釘 4.O型密封圈 5.6.7.試樣安裝座 8.壓力室缸筒 9.10.試樣 11.12熱縮管 13.壓頭 14.15.上壓頭 16.加載傳動(dòng)桿 17.斯特封 18.19.吊環(huán)及緊定螺釘 20.放氣快速接頭 21.油 22.隔油套 23.軸向巖石引伸計(jì) 24.徑向巖石引伸計(jì) 25.高壓穿壁接頭

2.2、試件的正確安裝是保證試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確的前提。試件安裝過程如下：

將3緊定螺釘全部卸下，連接起吊油缸頭部吊環(huán)和吊環(huán)18穿起，操作起吊油缸垂直向上提起壓力室缸筒8至起吊油缸到達(dá)高處，此時(shí)可以將5試樣安裝座裝到底座上，將φ50×100mm試件9與安裝座5對(duì)軸心安裝，套上11.12熱縮管，并用熱塑槍使其下半部分緊縮，再裝上23.24巖石引伸計(jì)并固定好。套上壓頭13并將上壓頭裝入未加熱熱縮管（熱縮管上半部分），此時(shí)加熱上半部分熱縮管使其緊縮，將巖石引伸計(jì)所有螺釘全部緊固，至此試件及內(nèi)部巖石引伸計(jì)安裝完成。
最后操作起吊油缸將壓力室降下來并將3緊固螺釘全部裝上緊固，試樣安裝完成。

2.3、推動(dòng)壓力室送入試驗(yàn)機(jī)中心并用前后擋板固定，將上面的排氣快速接頭油管接入回油箱，操作油源面板上的壓力室注油鍵，向壓力室內(nèi)注入壓力油，直至上面排氣快速接頭透明回油管中有油回流至油箱，壓力室內(nèi)部油已經(jīng)注滿。

2.4、注滿油后啟動(dòng)主壓作動(dòng)器，使作動(dòng)器壓桿緩慢的靠近壓力室壓頭，直至接觸，在主油缸回落的過程中將主油缸力值清零。

2.5、將增壓缸復(fù)位，以保障試驗(yàn)過程中圍壓的伺服加載。（此項(xiàng)內(nèi)容也可在壓力室送入試驗(yàn)機(jī)前完成）

2.6、按試件試驗(yàn)內(nèi)容及規(guī)范要求在控制軟件界面上設(shè)置相關(guān)參數(shù)。

2.7、啟動(dòng)試驗(yàn)程序，進(jìn)入試驗(yàn)直至結(jié)束。

2.8、存儲(chǔ)試驗(yàn)文檔，打印試驗(yàn)報(bào)告。

2.9、將氣泵與快速接頭20連接，回油管快速接頭與壓力室下部快速接頭連接導(dǎo)通壓力室與油箱，啟動(dòng)氣泵將壓力室圍壓空間油液排出。拆卸壓力室，清除廢棄試件，清潔壓力室。其余操作同前不再贅述。

六、數(shù)據(jù)采集及控制軟件：

1、需要采集的數(shù)據(jù)分為兩類：

1.1、模擬信號(hào)，包含有主壓負(fù)荷傳感器，主壓磁滯位移傳感器，圍壓傳感器三路，徑向、軸向引伸計(jì)兩路；剪切部分有負(fù)荷傳感器一路，LVDT位移傳感器2路，預(yù)留二路，總共十路。經(jīng)采樣、濾波、放大、A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)入控制器微機(jī)。

1.2、數(shù)字信號(hào)，包含有四支數(shù)字千分表，另預(yù)留兩路數(shù)字通道，總共六路。直接進(jìn)入控制器微機(jī)。

2、采樣、控制原理框圖如下：

電液伺服巖石三軸試驗(yàn)機(jī)

3、當(dāng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)入控制微機(jī)以后，首先是與試驗(yàn)開始時(shí)設(shè)置的試驗(yàn)參數(shù)值進(jìn)行比較，然后計(jì)算偏差，并將偏差值送入PID比例、積分、微分運(yùn)算放大器，計(jì)算出一個(gè)新的控制量，以便實(shí)時(shí)對(duì)執(zhí)行元件（伺服閥）的伺服控制。由于伺服閥是一個(gè)模擬執(zhí)行元件，所以還得進(jìn)行一次D/A轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后還需進(jìn)行驅(qū)動(dòng)放大，才能控制伺服閥的動(dòng)作。

比例、積分、微分運(yùn)算放大器分別有P、I、D三個(gè)放大系數(shù)，調(diào)整三個(gè)放大系數(shù)，可以改變控制量輸出的大小，其主要目的就是使執(zhí)行結(jié)果與設(shè)置的預(yù)期目標(biāo)誤差最小。出廠時(shí)這三個(gè)參數(shù)已經(jīng)設(shè)置好，用戶無需另行調(diào)整。

整個(gè)控制過程是一個(gè)采集——A/D——運(yùn)算——D/A——放大——驅(qū)動(dòng)不斷循環(huán)的過程，其控制精度取決于采樣的頻率及微機(jī)的運(yùn)算速度。本機(jī)采樣頻率500Hz。

足以保證各項(xiàng)試驗(yàn)的精度。

4、無論采用負(fù)荷力(應(yīng)力）、位置（應(yīng)變）控制，均為閉環(huán)伺服控制，之間可以根據(jù)試驗(yàn)需要平滑無沖擊自由轉(zhuǎn)換。

5、根據(jù)不同的試驗(yàn)內(nèi)容，軟件界面分述如下：

5.1、軟件操作初始主界面：

電液伺服巖石三軸試驗(yàn)機(jī)