[发明专利]一种岩石试件轴心精确定位的四爪卡盘试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种液压伺服控制试验机，具体涉及一种液压伺服控制试验机的底座垫块装置。

背景技术

在液压伺服控制试验过程中，试验机作为岩石力学主要测量岩石物理性能的首选仪器和必备工具，已经成为各大科研院所、高校为深入研究岩石物理力学性能必不可少的试验设备。随着液压伺服技术与电子计算机技术的引入，液压伺服控制试验机实现了过去人工操作不可能完成的试验，促进了岩石力学性能研究达到了一个全新高度。

为了深入研究试验过程中的岩石力学性能，岩石试件一般被加工成圆柱体或正方体试件进行压缩或拉伸试验，但是，目前为止，无论是真三轴试验还是假三轴试验，仍处于人工手动操作水平阶段。对于液压伺服试验机，特别是对于直径小于80mm的岩石试件安装流程相对简单，一方面极易发生试验过程中岩石偏心加载问题，另一方面对于多尺寸的岩石试件，目前为止没有统一的垫块或标准钢模等进行试验，每做一组岩石试件，都需要加工相应尺寸的钢模垫块，造成经费和时间上的浪费，不利于岩石力学性能的研究，对学科发展产生不利影响。

很多研究人员借助液压伺服试验机底座，通过位移传感器连接装置固定试验底座垫块位置，并确定垫块尺寸80mm，保证试验机加载圆筒与试验机底座垫块圆心重合，并通过位移传感器采集数据控制防偏心加载，之后在底座上面安装岩石试件进行液压伺服控制，这样通过数据控制和处理能够实现试件的轴心受力。但是试验过程中的偏心问题需要试验结束后数据处理才能解决，试验的误差较大。此外，有的研究人员在岩石试件安装过程中，通过上部垫块侧翼实现位移传感器的连接，采用游标卡尺等测量仪器对垫块和岩石试件的位置进行标定，保证轴心受压。这种试验方法一方面受到伺服试验机自由空间限制，游标卡尺在测量过程中很多情况下会由于位置的关系造成误差，另一方面标定位置的标记在此后的试验中容易被损毁，导致每次岩石试件轴压试验都需要进行量测或是标定，造成液压伺服控制时间上的浪费。还有的研究人员通过引入高科技技术，实现岩石试件的高清准确定位，以达到岩石试验轴心受压等，但是往往造成试验经费的超支，对于岩石常规试验应用性和可操作性较差。

综上所述，目前岩石液压伺服控制试验现有技术中尚未发现一种高精准定位、高效便捷、操作简单、满足多尺度岩石试件加载要求，既能保证试验机加载筒体、试验垫块、岩石试件以及试验底部垫块完全轴心对中，又能保证在压缩过程中有效消除偏心现象，还能减少和节约试验垫块的重复加工过程和试验时间的岩石试件轴心精确定位的试验装置。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种岩石试件轴心精确定位的四爪卡盘试验装置，具有快速精准定位、经济适用、高效便捷等特点，能够避免岩石试件加载过程中出现偏心，造成数据采集误差大等问题，可操作性强，能够满足现行岩石室内试验规程规定的技术条件。

技术方案：本发明提供了一种岩石试件轴心精确定位的四爪卡盘试验装置，包括中空的岩石承压垫盘、在垫盘内旋转的卡轮、用于夹紧岩样的卡盘以及控制显示机构，所述卡轮表面设有从轴心出发的圆形螺纹，所述岩石承压垫盘的顶面沿径向开设有十字形的推进通槽；

所述卡盘的底部通过卡盘连接器与移动推进器固定，所述移动推进器的底面设有与圆形螺纹相适配的推进插件，四个卡盘的卡盘连接器分别对应穿过一条通槽且推进插件与卡轮上的螺纹配合，卡轮转动带动卡盘在通槽中移动，所述卡盘用相对的四个侧面夹装岩样，所述侧面设有阵列排布的橡胶弧面凸起，可增大与圆柱形岩石试件接触面的摩擦力，保护岩石试件因夹持过紧发生的刚度损伤；

所述控制显示机构包括控制器、显示屏以及设置在垫盘内的伺服电机，所述伺服电机的输出轴与卡轮的转轴连接并驱动卡轮转动，所述控制器通过控制卡轮的转速来调节卡盘距离轴心的距离，并在显示屏上进行显示。

进一步，所述卡盘连接器为穿过推进通槽的矩形薄片，所述移动推进器的顶面设有供其嵌入固定的凹槽。

进一步，每个卡盘底部推进插件的凸起间距与圆形螺纹的螺距相同，所述推进插件的两侧还设有毛刷。

进一步，所述卡盘的高度为2cm，在高度方向上设置三个阶梯状台阶，台阶一方面增大了卡盘与岩石试件的接触面积，另一方面还能够满足高度较大岩石试件的轴心试验要求。

进一步，转轴通过轴承安装在承压垫盘上，在矩形槽内安装有伺服电机，伺服电机的电机轴与连接块通过螺纹连接，伺服电机与控制器连接。