专利名称：一种三轴试验机垂直方向加载受力架浮动装置及方法
技术领域：
本发明属于垂直方向加载受力测试技术领域。
背景技术：
试件在三轴试验机上做三向受力试验进程中，由于试件及支撑件均为弹性件，受力过程中必然会产生变形而导致产生相应的位移，因此，试件在某一方向上受力而产生位移时，必然会受到另两个方向的受力而产生的摩擦阻力的阻止，从而使得该方向上的作用力并没有真正全部作用在试件上，造成试验的误差。例如，一个试件，Z向受压力为20T，X向受压力为100T，Y向受压力100T，通常受压面上涂以润滑膏，其摩擦系数大约为0.04，则在X X向、Y-Y向因受压力而产生的摩擦阻力为100T×0.04+100T×0.04＝8T，则Z向作用在试件上的压力为20T-8T＝12T，实验误差极大，必须消除此误差才能提高试验精度。
目前，三轴试验机上，X-X、Y-Y方向受力架都配备了浮动装置，所以在X-X、Y-Y方向的试验误差不大，但在Z-Z方向的受力架尚未有良好的浮动装置。

发明内容
本发明的目的就是提供一种减小Z-Z方向试验误差的三轴试验机垂直方向加载受力架浮动装置及方法。
本发明的技术解决方案是，一种三轴试验机垂直方向加载受力架浮动装置，由液压千斤顶、安装有弹簧12的托盘11和置于液压千斤顶、托盘11上的垂向受力架13构成，液压千斤顶包括千斤顶的缸体8、千斤顶的油缸柱塞9和由截止阀1、减压阀2、可调节流阀3、单向阀4、蓄能器5、压力表6、截止阀7构成的液压系统，托盘11通过滚珠止推轴承10安装在液压千斤顶的缸体8上。
一种三轴试验机垂直方向加载受力架浮动装置，还包括导向套14，垂向受力架13沿导向套14上下移动。
一种三轴试验机垂直方向加载受力架浮动装置的使用方法是，油缸未进入压力油时，垂向受力架13压在托盘11上，打开截止阀1，油液将经过减压阀2、可调节流阀3、单向阀4进入油缸油腔，然后调节减压阀2的压力，随着油压的提高，垂向受力架13沿着导向套14抬起，离开托盘11后，弹簧12伸出，垂向受力架13与托盘11之间间隙为2～5mm时，即调节完成；然后关闭截止阀1，试件15在Z向受力后，千斤顶油缸柱塞9随垂向受力架13在Z方向发生位移，千斤顶油腔体积将发生变化，体积变大时，油液将由蓄能器5流向油腔，反之，油液将由油腔流向蓄能器5，使垂向受力架13自动进行上下浮动。
本发明的技术构思是，垂向受力架13下面安装一个液压千斤顶，液压千斤顶的柱塞9下面油腔内可以送入压力液压油，使得柱塞顶住垂向受力架13底座。液压千斤顶的缸体8上通过滚珠止退轴承10安装一个托盘11，托盘上面安装着6个压缩弹簧12，它们也顶住Z向受力架底座。
油源来自三轴试验机的液压站，油液通过截止阀1进入减压阀2，调节该阀可以把油压降为本浮动装置所要求的压力值进入可调节流阀3，该阀的作用是用来调节压力油流量的大小，以便于观察和控制调节浮动装置的方便性和准确性。单向阀4的作用是当浮动装置调试完成后，即使关闭油泵，浮动装置仍然处于正常的工作状态。当试件在Z向受力后，由于在Z方向试件15及支撑装置发生变形而使试件15在Z方向发生位移时，受到X-X、Y-Y方向对试件的作用力而产生的摩擦阻力的限制时，Z向受力架在油缸柱塞9和弹簧12的双重作用下，使得垂向受力架13沿着导向套14作上下方向的位移，以保证试件仍然处于原来的位置上，消除了Z向作用力受到X-X、Y-Y方向作用力而产生的摩擦阻力的影响。蓄能器5的作用是在浮动装置使用过程中，当垂向受力架13在Z方向发生位移时，油缸柱塞9也发生相应的位移，油缸油腔体积将发生变化，体积变大时，油液将由蓄能器5流向油腔，反之，油液将由油腔流向蓄能器5，以达到垂向受力架13在试验过程中，自动进行上下浮动作用。压力表6的作用是调节浮动装置时，观察油压的变化情况，以确定浮动装置的状态。截止阀7的作用是当重新调节浮动装置时，首先放掉油缸中的油液，以便根据实验要求，重新调节浮动装置的状态。
本发明的有益效果是，保证试件仍然处于原来的位置上，消除了由水平方向产生的摩察阻力对垂直力的影响，提高了测试的准确性。


下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
图1是本发明中试件受力情况图。
图2是本发明中垂直方向加载受力架浮动装置原理图。
图中，截止阀1，减压阀2，可调节流阀3，单向阀4，蓄能器5，压力表6，截止阀7，液压千斤顶的缸体8，液压千斤顶的油缸柱塞9，滚珠止推轴承10，托盘11，弹簧12，垂向受力架13，导向套14，试件15。
具体实施例方式将试件15固定放置于三轴试验机中垂直方向加载受力架的底部，当油缸未进入压力油时，整个Z向受力架将压在托盘11上，打开截止阀1，油液将经过减压阀2、可调节流阀3、单向阀4进入油缸油腔，然后慢慢调节减压阀的压力，随着油压的逐渐提高，Z向受力架会沿着导向套14逐渐抬起，并离开托盘11，弹簧12逐渐伸出，当Z向受力架与托盘之间间隙达到2-5mm时，即算调节完成。然后关闭截止阀1，浮动装置可以投入使用。当试件在Z向受力后，由于试件在Z向支撑装置发生变形而使试件在Z向发生位移，受到X-X、Y-Y方向对试件的作用力而产生的摩擦阻力的限制时，Z向受力架13在油缸柱塞9和弹簧12的双重作用下，使得Z向受力架13沿着导向套14作上下方向的位移，以保证试件仍然处于原来的位置上，消除了Z向作用力受到X-X、Y-Y方向作用力而产生的摩擦阻力的影响。蓄能器5在浮动装置工作过程中，当Z向受力架13在Z方向发生位移时，千斤顶柱塞9也发生相应的位移，千斤顶油腔体积将发生变化，体积变大时，油液将由蓄能器流向油腔，反之，油液将由油腔流向蓄能器，以达到Z向受力架13在试验过程中，自动进行上下浮动。
权利要求
1.一种三轴试验机垂直方向加载受力架浮动装置，其特征在于，由液压千斤顶、安装有弹簧(12)的托盘(11)和置于液压千斤顶、托盘(11)上的垂向受力架(13)构成，液压千斤顶包括千斤顶的缸体(8)、千斤顶的油缸柱塞(9)和由截止阀(1)、减压阀(2)、可调节流阀(3)、单向阀(4)、蓄能器(5)、压力表(6)、截止阀(7)构成的液压系统，托盘(11)通过滚珠止推轴承(10)安装在液压千斤顶的缸体(8)上。
2.根据权利要求1所述的一种三轴试验机垂直方向加载受力架浮动装置，其特征在于，还包括导向套(14)，垂向受力架(13)沿导向套(14)上下移动。
3.使用根据权利要求1、2所述的一种三轴试验机垂直方向加载受力架浮动装置的方法，其特征在于，油缸未进入压力油时，垂向受力架(13)压在托盘(11)上，打开截止阀(1)，油液将经过减压阀(2)、可调节流阀(3)、单向阀(4)进入油缸油腔，然后调节减压阀(2)的压力，随着油压的提高，垂向受力架(13)沿着导向套(14)抬起，离开托盘(11)后，弹簧(12)伸出，垂向受力架(13)与托盘(11)之间间隙为2～5mm时，即调节完成；然后关闭截止阀(1)，试件(15)在Z向受力后，千斤顶油缸柱塞(9)随垂向受力架(13)在Z方向发生位移，千斤顶油腔体积将发生变化，体积变大时，油液将由蓄能器(5)流向油腔，反之，油液将由油腔流向蓄能器(5)，使垂向受力架(13)自动进行上下浮动。
全文摘要
一种三轴试验机垂直方向加载受力架浮动装置及方法，属于垂直方向加载受力测试技术领域。受力架下面为一个液压千斤顶，油腔内送入压力液压油，可以使柱塞顶住Z向受力架底座。液压千斤顶的缸体上的托盘上面安装着6个压缩弹簧，它们也顶住Z向受力架底座。调节减压阀可以把油液按设定的压力值送入千斤顶油腔。当试件在垂直向受力后，支撑装置发生变形位移时受到水平方向对试件的作用力而产生的摩擦阻力的限制时，垂直向受力架在油缸柱塞和弹簧的双重作用下，上下位移，保证试件仍然处于原来的位置上，消除了由水平方向产生的摩察阻力对垂直力的影响，提高了试验的精度。主要适用于三轴试验机测试技术。
文档编号G01N3/12GK1514223SQ03134150
公开日2004年7月21日 申请日期2003年8月20日 优先权日2003年8月20日
发明者李木国, 张群, 王静, 鲍绍箕 申请人:大连理工大学