CN203629972U - 一种带径向夹持的点荷载试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带径向夹持的点荷载试验装置，它包括用于加荷的液压式压力试验机和与压力试验机配套使用的试件夹持装置以及上、下加荷锥；试件夹持装置结构是：在液压式压力试验机的液压油缸柱头的中心轴上设有高度能调的垫柱，垫柱上设有垫板；垫板两端对称设有能上下调节的左、右纵向杆；在左、右纵向杆上的对称位置分别设有能水平推拉的横向杆，两根横向杆的内端头分别设有弧形的弹性夹持垫，要求两个夹持垫的弧形对应。本实用新型利用压力试验机和具有径向夹持功能的夹持装置可以在室内对现场采取的试样直接进行岩石力学性质试验，显著提高了试验结果的准确性，也不会发生伤人事故，达到安全测试的目的。

Description

一种带径向夹持的点荷载试验装置

技术领域

本实用新型涉及一种试验装置，尤其涉及一种适用于压力试验机上的带径向夹持的点荷载试验装置。

背景技术

点荷载试验是将具有一定尺寸和形状系数的岩石试件置于点荷载仪的上下两个加荷锥之间，通过机械装置施加集中荷载直至试件破坏，然后根据试件的破坏荷载和加荷点间距，计算试件材料的强度指数，点荷载试验对岩样的制备要求较低，可以是工程勘探的岩芯试样，试样制备不需专门机械加工，也可以是稍加修整的不规则试样，尤其适用于室内试验制样困难的风化岩石，软弱破碎岩石等。点荷载试验与常规测试相比，具有测试速度快，试验周期短，方法简便，成本低廉的特点，可广泛应用于地质、矿山、水电、铁路和交通等建设工程的试验之中。

点荷载仪是测定岩石试件点荷载强度指数的仪器。一般现有的点荷载仪都用于施工现场，由加荷***、荷载测量***和试件加荷点间距测量***组成，加荷***一般为手摇卧式液压泵。在取样现场取得试件后，放到上下加荷锥之间，然后手摇液压泵，直至试件破坏，读取试件的破坏荷载。上下加荷锥是把荷载直接传到试件上的圆锥形器件。此种点荷载试验仪加荷必须由人工手动操作，不能够有效的防止试件崩裂伤人，由于工程中使用的点荷载仪结构构件不可拆分，而且没有试件夹持装置，不利于试验时加载试件的稳定，而且不能够获得试件的破坏过程曲线，不利于作点荷载深入试验研究。

在室内进行岩石力学性能试验测试时，一般都是在压力试验机上测试，要求待测的岩石试件必须是标准试件，由于现场取样一般不能很好的满足室内单轴抗压强度标准试件的尺寸要求，在进行岩石力学性质试验前，必须将岩石样品加工成标准岩石试件。在加工过程中，难免会对试件造成二次破坏，从而影响试验结果的可靠性。

实用新型内容

为了在实验室测试岩石力学参数时，降低试件形状尺寸的限制程度，减少因试件的加工带来的岩石二次破坏，本实用新型在压力试验机的基础上，提供一种带径向夹持的点荷载试验装置。

一种带径向夹持的点荷载试验装置，它包括用于加荷的液压式压力试验机，所述的液压式压力试验机它是由机架主体、液压油缸、传力柱、设在传力柱上的压力传感器、伺服加载***和计算机组成，其特征在于，在液压式压力试验机的加载面设有上、下加荷锥，此外还包括一个试件夹持装置。

所述的试件夹持装置结构是：在液压式压力试验机的液压油缸柱头的中心轴上设有高度可调的垫柱，垫柱上设有垫板；垫板两端对称设有可上下调节的左、右纵向杆；在左、右纵向杆上的对称位置分别设有可水平推拉的横向杆，两根横向杆的内端头分别设有单面呈弧形凹陷的弹性夹持垫，要求两个夹持垫的弧形凹陷方向相同。

所述的垫柱整体由多个柱形块体组成，便于通过加减柱形块体来调节下加荷锥的高度，能够满足不同尺寸试件试验的需要，柱形块体之间使用螺纹杆连接；整个垫柱的上端面和下端面的中心位置都设有螺纹孔，上端面的螺纹孔可以使用相应的螺纹杆配合与垫板连接，下端面的螺纹孔，可以使用螺纹杆将垫柱与油缸柱头连接；

所述的垫板为具有一定厚度的狭长钢板，垫板中心位置设有一个螺纹孔，可以使用螺纹杆把垫板和下加荷锥连接；垫板两端有两个对称的竖直方向圆形通孔，可以配合纵向杆的***和上下调节，要求垫板上两端圆形通孔的间距大于垫柱的直径，便于纵向杆的上下调节；垫板两侧面各有一个水平方向螺纹孔，可以安装水平方向固定螺母，通过旋紧水平方向固定螺母起到固定纵向杆的作用。

所述的左、右纵向杆断面均为圆柱形，用于配合***垫板两端的圆形通孔中，纵向杆上部有一个水平方向矩形通孔，用于配合横向杆的***与调节；在纵向杆上端面有竖直方向固定螺母，通过调节竖直方向固定螺母来固定横向杆；纵向杆上标有刻度，调节纵向杆时便于标定试件支撑高度。

所述的横杆断面为矩形断面，一端固定并支撑夹持垫；另一端***纵向杆上端的矩形通孔中，横杆可在矩形通孔中实现水平推拉，以达到调节两夹持垫间距的目的；横向杆上标有刻度，可以根据试件水平方向大小，调节横向杆，达到试验要求位置，并确保夹持固定住试件。

所述的夹持垫为一个单面呈弧形凹陷的块体橡胶垫，主要作用为配合夹持固定试件，并且利用橡胶材料良好的弹性，在试件崩裂过程中起到抗震防冲作用，防止试件碎片伤人或损坏仪器。

所述的上加荷锥安装在液压式压力试验机的传力柱上；所述的下加荷锥设在试件夹持装置的垫板上；并使上、下加荷锥位于液压式压力试验机加载轴向上。

使用时，依次将垫柱和垫板放到液压式压力试验机的实验台上，把垫柱固定在液压式压力试验机油缸柱头的中心位置，并将垫柱和垫板固定连接；再将上加荷锥连接到试验机的传力柱上，下加荷锥连接到垫板上，确保垫板和垫柱的中轴线与液压式压力试验机传力柱中轴线一致；将夹持装置的纵向杆***垫板两端的圆形孔中；把试件放到上、下加荷锥之间，启动液压式压力试验机，使油缸柱头移动，使两加荷锥距离稍大于试件加荷点间的距离，调节纵向杆和横向杆，并配合旋紧水平方向固定螺母和垂直方向固定螺母，确保能够按照不同加载方式的要求将试件固定于两加荷锥之间；使用计算机操作伺服加载***，控制油缸的油量，进而控制油缸柱头的升降，来完成试验的加载，实验过程中，压力传感器可以接收并传导压力信号至计算机中，得到试验曲线与数据。

本实用新型的优点是：

一是：本实用新型在压力试验机的试验台和传力柱上分别设置加荷锥，可以在室内对现场采取的试样直接进行岩石力学性质试验，不用对试样进行二次加工，不但操作简单，而且显著提高了试验结果的准确性。

二是：由于采用具有径向夹持功能的夹持装置，夹持试件时，试件紧紧包裹在夹持装置的弹性夹持垫中，在测试过程中，即便试件崩裂，也不会发生伤人事故，达到安全测试的目的。

三是，本实用新型采用压力试验机对试件进行加荷，不但避免了人工操作带来的误差，而且还可以方便控制加载速率和加载时间，从而进一步提高测试结果的准确性。

四是：本实用新型可以直接在计算机上得到试验曲线与数据，提高了测试的便利性和直观性，为试件力学性能的进一步研究提供了可靠的基础。

附图说明

图1为本实用新型点荷载试验装置的结构示意图；

图2为图1中加荷锥的断面示意图；

图3为图1中垫板的断面示意图；

图4为图1中垫柱的断面示意图；

图5为图1中夹持装置部分构件示意图。

图中：1（a）—上加荷锥、1（b）—下加荷锥、2—垫板、3—垫柱、4—纵向杆、5—横向杆、6—夹持垫、7（a）—垂直方向固定螺母、7（b）—水平方向固定螺母、8—试验机传力柱、9—油缸柱头、10—压力试验机、11—压力传感器、12—油缸、13—伺服加载***、14—计算机。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型的技术方案。

如图1所示，本实用新型的荷载试验装置，包括用于加荷的液压式压力试验机10、试件夹持装置、上加荷锥1（a）和下加荷锥1（b），所述的液压式压力试验机10是由机架主体、液压油缸12、传力柱8、设在传力柱8上的压力传感器11、伺服加载***13和计算机14组成，

所述的试件夹持装置结构如图5所示：在压力试验机液压油缸柱头9的中心轴上设有高度可调的垫柱3，垫柱3上设有垫板2；垫板2两端对称设有可上下调节的左、右纵向杆4；在左、右纵向杆4上部的对称位置分别设有可水平推拉的横向杆5，两根横向杆5的内端头分别设有弧形的弹性夹持垫6，要求两个弹性夹持垫6的弧形对应。

所述的垫柱3（见图4）整体由多个柱形块体组成，便于通过加减柱形块体来调节下加荷锥1（b）的高度，能够满足不同尺寸试件试验的需要，柱形块体之间使用螺纹杆连接；整个垫柱3的上端面和下端面的中心位置都设有螺纹孔，上端面的螺纹孔使用相应的螺纹杆配合与垫板连接，下端面的螺纹孔使用螺纹杆将垫柱与油缸柱头9连接；

所述的垫板2（见图3）为具有厚度的狭长钢板，垫板2中心位置设有一个螺纹孔，使用螺纹杆把垫板2和下加荷锥1（b）连接；垫板2两端有两个对称的竖直方向圆形通孔，用于配合纵向杆4的***和上下调节，要求垫板2上两端圆形通孔的间距大于垫柱3的直径，便于纵向杆4的上下调节；垫板2两侧面各有一个水平方向螺纹孔，用于安装水平方向固定螺母7（b），通过旋紧水平方向固定螺母7（b）起到固定纵向杆4的作用。

所述的左、右纵向杆4断面为圆柱形，用于配合***垫板2两端的圆形通孔中，纵向杆4上部有一个水平方向矩形通孔，用于配合横向杆的***与调节；在纵向杆4上端面有竖直方向固定螺母7（a），通过旋紧竖直方向固定螺母7（a）来固定横向杆；纵向杆4上标有刻度，用于调节纵向杆4时便于标定试件支撑高度。

所述的横向杆5断面为矩形断面，横向杆5一端固定并支撑夹持垫6；横杆5另一端***纵向杆4上的矩形通孔中，横向杆5在矩形通孔中实现水平推拉，以达到调节两夹持垫6间距的目的；横向杆5上标有刻度，根据试件水平方向大小，调节横向杆5，达到试验要求位置，并确保夹持固定住试件。

所述的夹持垫6为一个单面呈弧形凹陷的块体橡胶垫，主要作用为配合夹持固定试件，并且利用橡胶材料良好的弹性，在试件崩裂过程中起到抗震防冲作用，防止试件碎片伤人或损坏仪器。

所述的上加荷锥1（a）（见图2）安装在试验机的传力柱8上；所述的下加荷锥1（b）设在试件夹持装置的垫板2上；并使上、下加荷锥位于试验机加载轴向上。

本实用新型测试装置的测试步骤如下：

第一步：组装测试装置

依次将垫柱3和垫板2放到液压式压力试验机10的实验台上，把垫柱3固定在液压式压力试验机油缸柱头9的中心位置，并将垫柱3和垫板2固定连接；再将上加荷锥1（a）连接到试验机的传力柱上，下加荷锥1（b）连接到垫板2上，确保垫板2和垫柱3的中轴线与试验机传力柱8中轴线一致；将夹持装置的左、右纵向杆4分别***垫板2两端的圆形孔中；把带有弹性夹持垫6的横向调节杆5***纵向调节杆4上部的矩形通孔中；

第二步：试件的夹持

把试件放到上加荷锥1（a）和下加荷锥1（b）之间，启动液压式压力试验机10，使油缸柱头9移动，使两加荷锥距离稍大于试件加荷点间的距离，调节纵向杆4和横向杆5，并配合旋紧水平方向固定螺母7（b）和垂直方向固定螺母7（a），确保能够按照不同加载方式的要求将试件固定于两加荷锥之间；

第三步；试件力学参数的测试

启动液压式压力试验机10，使油缸向上行程对试件实施压力，通过伺服加载***13控制加载速率和时间，压力传感器11输出试件所受压力的信号送计算机，上述信号经计算机14处理得到试件破坏过程线，从曲线中可以得到点荷载试验的破坏荷载，经换算便可以得到岩石试件的实际强度和变形参数。

Claims (1)

1.一种带径向夹持的点荷载试验装置，它包括用于加荷的液压式压力试验机，所述的液压式压力试验机是由机架主体、液压油缸、传力柱、设在传力柱上的压力传感器、伺服加载***和计算机组成，其特征在于，在液压式压力试验机的加载面设有上、下加荷锥，此外还包括一个试件夹持装置；

所述的试件夹持装置结构是：在液压式压力试验机的液压油缸柱头的中心轴上设有高度能调的垫柱，垫柱上设有垫板；垫板两端对称设有能上下调节的左、右纵向杆；在左、右纵向杆上的对称位置分别设有能水平推拉的横向杆，两根横向杆的内端头分别设有单面呈弧形凹陷的弹性夹持垫，要求两个夹持垫的弧形凹陷方向对应；其中：

所述的垫柱整体由多个柱形块体组成，便于通过加减柱形块体来调节下加荷锥的高度，能够满足不同尺寸试件试验的需要，柱形块体之间使用螺纹杆连接；整个垫柱的上端面和下端面的中心位置都设有螺纹孔，上端面的螺纹孔使用相应的螺纹杆配合与垫板连接，下端面的螺纹孔，使用螺纹杆将垫柱与油缸柱头连接；

所述的垫板为具有一定厚度的狭长钢板，垫板中心位置设有一个螺纹孔，使用螺纹杆把垫板和下加荷锥连接；垫板两端有两个对称的竖直方向圆形通孔，用于配合纵向杆的***和上下调节，要求垫板上两端圆形通孔的间距大于垫柱的直径，便于纵向杆的上下调节；垫板两侧面各有一个水平方向螺纹孔，用于安装水平方向固定螺母，通过旋紧水平方向固定螺母起到固定纵向杆的作用；

所述的左、右纵向杆断面均为圆柱形，用于配合***垫板两端的圆形通孔中，纵向杆上部有一个水平方向矩形通孔，用于配合横向杆的***与调节；在纵向杆上端面有竖直方向固定螺母，通过调节竖直方向固定螺母来固定横向杆；纵向杆上标有刻度，调节纵向杆时便于标定试件支撑高度；

所述的横杆断面为矩形断面，一端固定并支撑夹持垫；另一端***纵向杆上端的矩形通孔中，横杆在矩形通孔中实现水平推拉，以达到调节两夹持垫间距的目的；横向杆上标有刻度，根据试件水平方向大小，通过调节横向杆，达到试验要求位置，并确保夹持固定住试件；

所述的夹持垫为一个单面呈弧形凹陷的块体橡胶垫；

所述的上加荷锥安装在液压式压力试验机的传力柱上；所述的下加荷锥设在试件夹持装置的垫板上；并使上、下加荷锥位于液压式压力试验机加载轴向上。

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