專利名稱：土工三軸儀液壓加載裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種土工試驗用儀器。
背景技術：
“土工三軸儀”是土建工程領域對土壤力學性質、變形進行分析、研究必不可少的檢測設備，也是相關實驗室最基本的設備。它主要用于對土壤進行應力、應變、體變有關數據的檢測、分析與記錄，為有關工程設計提供原始和必要的數據。目前所使用的液壓土工三軸儀的液壓加載系統屬于開式節流調速，其基本形式是由一個交流異步電機和一臺油泵以及溢流閥等元件組成一個提供一定壓力和流量的油源，然后通過伺服閥(或比例閥)進入加載油缸，(單桿活塞式)改變伺服閥(或比例閥)輸入電流的大小，可實現對加載油缸速度進行控制，但由于“土工三軸儀”的加載速度非常之小，Vmim＝0.0024mm/mim，由于速度過低，流量很小，大部分油液均從溢流閥中排出，既浪費了功率，又使得液壓系統油溫升高很快，油冷卻系統必不可少。因此，有的設計者就將此改成傍路節流，這樣對溫升雖有所改善，但加載的穩定性和速度的穩定性都遭到了破壞。而且由于使用了伺服閥(或比例閥)，所以對油液的過濾精度要求非常高，復雜的過濾系統無形增加了成本，另一方面，由于伺服閥(或比例閥)本身成本很高，售價數千元數萬元不等，這就使得這套系統成本較高，結構復雜，體積較大，且低速性能不好。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種液壓系統加載均勻穩定，低速性能完善的“土工三軸儀”本實用新型的目的是通過如下方式實現的一種土工三軸儀液壓加載裝置，包括加載油缸，液壓油泵和液壓油泵驅動電機，液壓回路連通加載油缸的上腔和下腔，在液壓回路上并連有順序閥、溢流閥，單向閥一端連接在液壓回路上腔端，另一端接在順序閥、溢流閥之間，并連通輔助油箱；單片機通過驅動放大器接在液壓油泵驅動電機上；在液壓回路下腔端接有壓力傳感器，壓力傳感器通過壓力傳感放大器接在單片機上；在加載油缸的活塞桿上接有位移傳感器，位移傳感器通過位移傳感放大器接在單片機上。
液壓油泵驅動電機為伺服電機或步進電機。
單片機為Mcs-96單片機。
本實用新型具有如下的有益效果，一是改節流調速為容積調速，雖然同樣選用定量油泵，但改交流驅動電機為伺服電機或步進電機驅動，改變伺服電機或步進電機轉速就改變了油泵輸出的流量，定量泵就變成了變量泵，實現容積調速，可以方便的控制加載油缸的加速速度，大大簡化了液壓系統，既不浪費電機功率，油溫也不會很快升高，節能十分明顯；二是改開式液壓傳動為閉式液壓傳動，使得油源非常簡單，使用油液甚少，體積大大減小；三是由于不使用價格高昂的伺服閥，對油液過濾的要求大為降低，成本大大減少；四是可以方便的組成位置、應變和應力控制系統。


圖1是本實用新型的結構示意圖；具體實施方式
如圖1所示，一種土工三軸儀液壓加載裝置，包括加載油缸1，液壓油泵9和液壓油泵驅動電機8，液壓回路連通加載油缸1的上腔和下腔，在液壓回路上并連有順序閥12、溢流閥11，單向閥13一端連接在液壓回路上腔端，另一端接在順序閥12、溢流閥11之間，并連通輔助油箱10；單片機6通過驅動放大器7接在液壓油泵驅動電機8上；在液壓回路下腔端接有壓力傳感器2，壓力傳感器2通過壓力傳感放大器4接在單片機6上；在加載油缸1的活塞桿上接有位移傳感器3，位移傳感器3通過位移傳感放大器5接在單片機6上；液壓油泵驅動電機[8]為伺服電機或步進電機；單片機6為Mcs-96單片機。
液壓動作說明按試驗要求設定位置、應變或應力(任選一種)控制，啟動后，伺服(或步進)電機拖動油泵順時針旋轉，加載油缸上腔的油液通過油泵被送入加載油缸下腔，工作壓力由聯在油缸下腔的溢流閥調定。由于是單桿活塞缸，油缸上下腔容積不等，當上腔油液不夠補充下腔時，在負壓情況下，單向閥被打開，輔助油箱的油液通過單向閥和油泵不斷送入下腔，保證連續均勻加載。當運動與設定值發生變化時，位移傳感器和壓力傳感器采集的數據送入單片機，經過PID運算調節，形成調節指令，控制伺服(或步進)電機的轉速，達到新的平衡。實驗結束后，油泵反時針旋轉，油缸下腔的油液被送回油缸上腔，多余的油液通過順序閥流回輔助油箱。
權利要求1.一種土工三軸儀液壓加載裝置，包括加載油缸[1]，液壓油泵[9]和液壓油泵驅動電機[8]，液壓回路連通加載油缸[1]的上腔和下腔，其特征在于在液壓回路上并連有順序閥[12]、溢流閥[11]，單向閥[13]一端連接在液壓回路上腔端，另一端接在順序閥[12]、溢流閥[11]之間，并連通輔助油箱[10]；單片機[6]通過驅動放大器[7]接在液壓油泵驅動電機[8]上；在液壓回路下腔端接有壓力傳感器[2]，壓力傳感器[2]通過壓力傳感放大器[4]接在單片機[6]上；在加載油缸[1]的活塞桿上接有位移傳感器[3]，位移傳感器[3]通過位移傳感放大器[5]接在單片機[6]上。
2.根據權利要求1所述的土工三軸儀液壓加載裝置，其特征在于液壓油泵驅動電機[8]為伺服電機或步進電機。
3.根據權利要求1所述的土工三軸儀液壓加載裝置，其特征在于單片機[6]為Mcs-96單片機。
專利摘要本實用新型公開了一種土工三軸儀液壓加載裝置，液壓回路連通加載油缸的上腔和下腔，在液壓回路上并連有順序閥、溢流閥，單向閥一端連接在液壓回路上腔端，另一端接在順序閥、溢流閥之間，并連通輔助油箱；單片機通過驅動放大器接在伺服電機或步進電機上。本實用新型具有如下的有益效果，一是改節流調速為容積調速，可以方便的控制加載油缸的加速速度，大大簡化了液壓系統，既不浪費電機功率，油溫也不會很快升高，節能十分明顯；二是改開式液壓傳動為閉式液壓傳動，使得油源非常簡單，使用油液甚少，體積大大減小；三是由于不使用價格高昂的伺服閥，對油液過濾的要求大為降低，成本大大減少；四是可以方便的組成位置、應變和應力控制系統。
文檔編號G01N3/02GK2869861SQ20052005272
公開日2007年2月14日 申請日期2005年12月12日 優先權日2005年12月12日
發明者成亞軍 申請人:成亞軍