专利名称：一种液压式地锚疲劳特性测试装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液压式地锚疲劳特性的测试装置，属于工程技术领域、测试技术领域。
背景技术：
地锚在实际工作中所受到的载荷为往复交替载荷，仅通过目前单向拉伸试验所无法测得地锚的疲劳特性。需要一种可以模拟地锚在实际工作中的受力状态的疲劳特性试验装置；即可对地锚杆往复施加载荷，也就是交替施加较小的拉力(载荷下限)与施加较大的拉力(载荷上限)，并反复进行的试验装置。
发明内容
一种液压式地锚疲劳特性测试装置，包括空心千斤顶、称重传感器、液压泵站系统和控制与采集系统；所述称重传感器设置在所述空心千斤顶上，用于测量地锚杆所受载荷；所述空心千斤顶在液压泵站系统的驱动下对所述地锚杆提供往复载荷；控制与采集系统用于确定加载频率、存储和分析由称重传感器采集的地锚杆所受载荷。进一步，所述空心千斤顶为液压千斤顶，其活塞及其箱筒底部设计有中孔，所述地锚杆从两者中间穿过；并与所述活塞固定连接，所述缸筒的侧壁的顶端和底部设置有两个进出液孔，两个进出液孔分别用于由活塞分隔开的上液室和下液室的液体进出。进一步，所述液压泵站包括油箱和两个供液管路，两个供液管路分别为上液路和下液路，所述上、下液路的一端均与油箱相连；另一端分别与液压千斤顶的上液室和下液室相连；所述空心千斤顶在两个供液管路协调作用下对所述地锚杆施加往复载荷。进一步，所述上液路包括上液路电磁阀和上液路溢流阀；上液路上设置有上液路电磁阀；上液路电磁阀的B端与上液室相连，T端与油箱相连；P端与通过上液路溢流阀与油箱相连。进一步，所述下液路包括和设置在输液管上的液压泵、下液路电磁阀和下液路溢流阀；液压泵设置在下液路靠近油箱处下液路上还设置有下液路电磁阀；下液路电磁阀的 A端与下液室相连，P端与液压泵相连，T端与油箱相连；下油路还包括溢流管路，该溢流管路一端与下液路电磁阀的P端相连，另一端与油箱相连，并在该溢流管路上设置有下液路溢流阀。进一步，所述液压泵站还包括为所述液压泵提供动力的电机。进一步，所述称重传感器为中空称重传感器；其作用为将地锚杆所受的载荷转化为电信号，并将该电信号传递给所述控制与采集系统。进一步，所述控制与采集系统用于控制与采集系统用来采集、存储分析地锚杆所受载荷，控制加载的频率。进一步，所述控制与采集系统包括多功能采集卡、计算机和电磁阀控制电路；其中多功能采集卡与中空称重传感器相连，并将采集到的数据传递给计算机，由计算机对数据进行存储和分析；多功能采集卡还与电磁阀控制电路相连；计算机通过数据采集卡控制电磁阀控制电路，进而对液压泵站中的两个下液路电磁阀进行控制。本发明中所公开的一种液压式地锚疲劳特性测试装置可以反复对锚杆施加载荷， 其载荷上限和下限可以调整，并记录循环次数。施加载荷通过空心千斤顶进行，千斤顶上放置空心的称重传感器，地锚杆穿过空心千斤顶和称重传感器，并与千斤顶的活塞固定。载荷施加采用液压泵站，利用两个电磁阀实现载荷在两个可调整的载荷上限与载荷下限之间来回转换，载荷的上限与下限则通过两个溢流阀来调整。微型计算机利用多功能采集卡实现称重传感器受力大小的采集，并通过它控制电磁阀开关，实现反复加载的频率控制。本发明实现了地锚杆的定上下限反复加载，并且测试装置的结构简单，使用简便。
图1为本发明中液压式地锚疲劳特性测试装置结构示意图； 图2为液压泵站结构示意图。
具体实施例方式如图1所示，本发明中的液压式地锚疲劳特性测试装置由四部分组成空心千斤顶1、称重传感器2、液压泵站系统3和控制与采集系统4。空心千斤顶1是一种液压的千斤顶，其活塞及其缸筒底部设计有中孔，地锚杆5可从中间穿过；并与千斤顶的活塞固定连接。缸筒的侧壁的顶端和底部设置有两个进出液孔， 两个进出液孔分别为由活塞分隔开的上液室11和下液室12提供高压液体。称重传感器为中空称重传感器2 ；称重传感器2设置空心千斤顶1上，其作用为将地锚杆5所受的载荷转化为电信号，并将该电信号传递给控制与采集系统4。如图2所示，液压泵站3由电机、油箱32、输液管、液压泵31、下液路电磁阀33、上液路电磁阀34、上液路溢流阀35、下液路溢流阀36组成。其中，下液路电磁阀33包括两个电磁铁1DT、2DT，上液路电磁阀36带有两个电磁铁3DT、4DT。液压泵站3中的上述组成部分构成两个供液管路，分别为空心千斤顶1中的上液室11和下液室12提供高压液体，其中为上液室11供液的供液管路为上液路，为下液室12供液的为下液路。上液路的一端与上液室11相连，另一端与油箱32相连；上液路上设置有上液路电磁阀34。上液路电磁阀34 的B端与上液室11相连，T端与油箱32相连；P端与通过上液路溢流阀36与油箱32相连。 下液路的一端与油箱32相连，另一端与下液室12相连，在下液路靠近油箱32处设置有液压泵31 ；下液路上还设置有下液路电磁阀33 ；下液路电磁阀33的A端与下液室相连，P端与液压泵31相连，T端与油箱32相连。下油路还包括溢流管路，该溢流管路一端与下液路电磁阀33的P端相连，另一端与油箱32相连，并在该溢流管路上设置有下液路溢流阀35。 电机为液压泵31提供动力。控制与采集系统4用于控制与采集系统用来采集地锚杆5所受载荷，控制加载的频率。具体包括多功能采集卡41、计算机42和电磁阀控制电路43 ；其中多功能采集卡41 与中空称重传感器2相连，并将采集到的数据传递给计算机42，由计算机42对数据进行存储和分析。多功能采集卡还与电磁阀控制电路43相连；计算机42通过数据采集卡41控制电磁阀控制电路43，进而对液压泵站3中的两个下液路电磁阀33、34进行控制。
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实验时，两个下液路电磁阀33、34中各磁铁的不同位置，决定了施加在地锚杆5上的载荷。当下液路电磁阀33中IDT和上液路电磁阀34中的3DT吸合时，液压泵31将高压液体输入到下油室12中；上油室11与油箱32直接接通。此时，施加在地锚杆5为最大，该最大载荷为液压泵31的工作压力或上液路溢流阀35的溢流压力。可通过调整液压泵31 的最大工作压力或上液路溢流阀35的最大溢流压力来调整施加在地锚杆5上的实验最大载荷。当下液路电磁阀33中电磁铁IDT与上液路电磁阀34中的电磁铁4DT吸合时，此时下油路与上述IDT和3DI吸合时相同，不同的是与上液室11连接的上液路；此时，上油室中的液体需经过下液路溢流阀36返回到油箱中，此时，只有由上油室中排出的液体压力大于下液路溢流阀36的溢流压力时，才能够回到油箱32中。所以，此时地锚杆5所受到的载荷为液压泵31的最大工作压力与下液路溢流阀36的溢流压力之差或上液路溢流阀35 的溢流压力与下液路溢流阀36的溢流压力之差。此时地锚杆所受载荷为实验最小载荷。上液路电磁阀34电磁铁3DT与4DT的按照实验设定频率反复吸合，可实现对地锚杆5进行预期频率的反复加载。该载荷为方波载荷。下液路溢流阀36的溢流压力应小于上液路溢流阀35的溢流压力。通过调整两个溢流阀的溢流压力，调节液压系统的压力来调节地锚杆5上所受到最大和最小载荷的载荷值。实验结束后，下液路电磁阀33中的电磁铁2DT与上液路电磁阀34中的电磁铁4DT 吸合时，空心千斤顶1卸载、缩回。
权利要求
1.1、一种液压式地锚疲劳特性测试装置，其特征为，所述测试装置包括空心千斤顶、 称重传感器、液压泵站系统和控制与采集系统；所述称重传感器设置在所述空心千斤顶上， 用于测量地锚杆所受载荷；所述空心千斤顶在液压泵站系统的驱动下对所述地锚杆提供往复载荷；控制与采集系统用于确定加载频率、存储和分析由称重传感器采集的地锚杆所受载荷。
2.2、根据权利要求1中所述液压式地锚疲劳特性测试装置，其特征为，所述空心千斤顶为液压千斤顶，其活塞及其缸筒底部设计有中孔，所述地锚杆从两者中间穿过；并与所述活塞固定连接，所述缸筒的侧壁的顶端和底部设置有两个进出液孔，两个进出液孔分别用于由活塞分隔开的上液室和下液室的液体进出。
3.3、根据权利要求1中所述液压式地锚疲劳特性测试装置，其特征为，所述液压泵站包括油箱和两个供液管路，两个供液管路分别为上液路和下液路，所述上、下液路的一端均与油箱相连；另一端分别与液压千斤顶的上液室和下液室相连；所述空心千斤顶在两个供液管路协调作用下对所述地锚杆施加往复载荷。
4.4、根据权利要求3中所述液压式地锚疲劳特性测试装置，其特征为，所述上液路包括上液路电磁阀和上液路溢流阀；上液路上设置有上液路电磁阀；上液路电磁阀的B端与上液室相连，T端与油箱相连；P端与通过上液路溢流阀与油箱相连。
5.5、根据权利要求3中所述液压式地锚疲劳特性测试装置，其特征为所述下液路包括和设置在输液管上的液压泵、下液路电磁阀和下液路溢流阀；液压泵设置在下液路靠近油箱处下液路上还设置有下液路电磁阀；下液路电磁阀的A端与下液室相连，P端与液压泵相连，T端与油箱相连；下油路还包括溢流管路，该溢流管路一端与下液路电磁阀的P端相连，另一端与油箱相连，并在该溢流管路上设置有下液路溢流阀。
6.6、根据权利要求3中所述液压式地锚疲劳特性测试装置，其特征为所述液压泵站还包括为所述液压泵提供动力的电机。
7.7、根据权利要求1中所述液压式地锚疲劳特性测试装置，其特征为所述称重传感器为中空称重传感器；其作用为将地锚杆所受的载荷转化为电信号，并将该电信号传递给所述控制与采集系统。
8.8、根据权利要求1中所述液压式地锚疲劳特性测试装置，其特征为，所述控制与采集系统用于控制与采集系统用来采集、存储分析地锚杆所受载荷，控制加载的频率。
9.9、根据权利要求8中所述液压式地锚疲劳特性测试装置，其特征为，所述控制与采集系统包括多功能采集卡、计算机和电磁阀控制电路；其中多功能采集卡与中空称重传感器相连，并将采集到的数据传递给计算机，由计算机对数据进行存储和分析；多功能采集卡还与电磁阀控制电路相连；计算机通过数据采集卡控制电磁阀控制电路，进而对液压泵站中的两个下液路电磁阀进行控制。
全文摘要
一种液压式地锚疲劳特性测试装置，包括空心千斤顶、称重传感器、液压泵站系统和控制与采集系统；所述称重传感器设置在所述空心千斤顶上，用于测量地锚杆所受载荷；所述空心千斤顶在液压泵站系统的驱动下对所述地锚杆提供往复载荷；控制与采集系统用于确定加载频率、存储和分析由称重传感器采集的地锚杆所受载荷。
文档编号F15B11/02GK102183427SQ20111013638
公开日2011年9月14日 申请日期2011年5月25日 优先权日2011年5月25日
发明者古学东, 王启明, 郭永卫 申请人:中国科学院国家天文台