理工大学岩石三轴说明书.docx

目录一、 概述二、 系统组成三、 主要技术指标四、 具体操作方法五、 维护与保养六、 附图一、 概述该试验系统是一套机-电-液一体化的高技术自动化系统设备，主要用于岩石或碎石土在天然三向应力状态下，产生的物理性质变化、化学溶漏及置换等性能研究。利用该设备也可进行高压力的常规三轴试验。二、系统组成整个仪器由液压泵站、强电控制系统、液压控制系统、计算机控制系统、三轴仪机架、及测量装置等件组成。在次着重介绍三轴仪机架、液压控制系统、计算机控制系统。三轴仪机架中板试件压头排气阀压力室锁帽压力室提升缸荷载传感器传力柱轴向油缸承力架压力室 各组成机构作用：1、 轴向油缸：主要提供实验中的轴向荷载、位移；2、 承力架：在整个系统中建立封闭的加载系统链；3、 压力室：在实验中放置试件和提供围压；4、 传力柱：联接试件和传感器传递力；5、 荷载传感器：测量轴向荷载；6、 压力室提升缸：提升和放置压力室，便于装取试件；7、 排气阀：用于向压力室注油时排除压力室内的空气，和围压回油时的空气压力接入口；8、 试件压头：用于包裹试件及荷载的传递；9、 压力室锁帽：联接压力室体跟压力室底座；10、中板：承载压力室、传递力。液压控制系统液压控制系统由高精度液压控制台和液压泵站组成：1、 高精度液压控制台电气系统：自动控制系统、泵站控制系统（1） 自动控制系统：位于控制台面板左上角。在系统自动稳压时进行控制，是一个高精度、自动化系统。包括PLC控制箱、触屏、计算机、传感器，由一个电源开关进行电源控制。（2） 泵站控制系统：位于控制台右侧电气箱内。在系通中自动控制压力源，为各控制元件提供电源，包括电气控制板、电接点压力表、指示灯、按钮、泵站电源（四角插座），内设过载保护器。电源总开关位于电气控制箱下方，用于切断或联接整个系统电源。油源压力控制：由电接点压力表、系统工作指示灯、启动、停止按钮、总卸荷开关组成（1） 电接点压力表：显示油源系统的压力，和控制在试验时的电机启动，电接点分三个指针：上限、实际压力、下限。试验时上限设置为11Mpa，下限为8Mpa，当油源系统压力低于下限时自行启动电机来补充压力，高于上限时自行停止电机来控制压力；（2） 系统工作指示灯：用于指示电源接通和电机工作，当控制台右侧面的电源开关打开时绿色指示灯工作，当电机启动时红色指示灯工作。检查这组灯是否工作可以用来判别系统故障；（3） 启动、停止按钮：用于电机的启动和停止，当系统压力介于上限和下限之间时可以点启动按钮来启动电机补偿压力；停止按钮用于停止电机，当停止按钮被按下时电机是不能自行启动的即使系统压力低于电接点压力表的下限，如需正常启动电机旋开此按钮电机即可正常工作。在没有进行实验或检修时或紧急情况按下此按钮停止电机工作；（4） 总卸荷阀：卸除油源系统压力，在实验完毕后来卸除压力或维护时液压系统油液的循环。围压控制区：围压供油阀、围压回油阀、围压注油阀（1） 围压供油阀：实验时打开围压油源，联接围压液压控制系统和压力室；（2） 围压回油阀：实验完毕时用于围压回油，联接压力室和油箱；（3） 围压注油阀：试验时用于向压力室里注油，联接压力室和油源系统。轴压控制区：轴压供油阀、两个下腔供油阀、两个上腔供油阀附：公司默认的下腔供油为油缸顶出及作动腔，上腔供油为油缸收回及卸荷腔，同时打开两个相同的供油阀，其中上排的上、下腔供油为实际供油阀，下排的上、下腔供油阀为回油阀（1） 轴压供油阀：试验时向油缸供油，联接下腔供油阀和油缸下腔；（2） 两个下腔供油阀：试验时向油缸供油或油缸顶出，联接轴压液压控制系统和轴压供油阀、油箱；（3） 两个上腔供油阀：用于油缸收回，联接油缸卸荷腔、油箱。提升缸控制区：两个下腔供油阀、两个上腔供油阀（1） 两个下腔供油阀：用于控制提升缸从而控制压力室的收或放（详见控制台标签）；（2） 两个上腔供油阀：用于控制提升缸从而控制压力室的放或收（详见控制台标签）。触屏显示区：用于系统控制参数设置和显示测量值。2、 液压泵站由电机、油泵、油箱、空气滤清器组成，为液压系统提供动力。计算机控制系统（详见计算机控制系统说明书）三 主要技术指标1、 围压30MPa2、 轴向荷载600KN或1000KN3、 试样直径为50mm或100mm，试样高度为直径的2-2.5倍4、 油缸行程200mm5、 轴压与围压能够长期保持稳定，围压及轴向荷载的温度稳定度不低于0.5%/0C，轴向及围压加载静态精度达到1%以内6、 试验试样可进行多级加载7、 三轴室内引出测量用耐高压密封、绝缘导线20根8、 三轴室顶部设置排气孔、压力空气入口及阀门9、 轴向位移测量范围080mm。四 具体操作方法1、操作前的准备（1）、油箱内的油液充足，约为油箱容积的90以上，液压油：安美超级抗磨液压油S32；（2）、检查蓄能器充气压力为8MPa9MPa，充气方法和指示见蓄能器说明书；（3）、检查控制台各阀应在位置，所有阀全处于关闭状态，电源开关应在打开状态；（4）、检查油源压力表显示是否正常，设置压力区域；（5）、检查控制台电器接零、接地线是否按标志接好或脱落，各管路是否联接好，是否有漏油现象；（6） 、连接好油泵电源；（7） 、打开电源开关，旋出停止按钮启动电机，打开总卸荷阀，让油液在系统内循环510分钟，关闭总卸荷阀。2、 实验操作步骤（1） 打开压力室:用扳杆旋出压力室锁帽（逆时针方向），所有联接螺纹旋出即所帽脱开，打开压力室顶部排气阀，缓慢打开提升压力室标签所对应的两个供油阀；当提升压力室致可以放试件的高度时关闭对应的两个供油阀。（2） 放置试件：根据试件的尺寸选择对应的一组压头，有球面的压头在试件上方反之则在下方，试件置于一组压头中间，在接触试件的端面上方有密封用的U型槽，装上公司配的密封圈，然后用密封套套住试件和密封圈所在位置，密封套应长于密封圈位置30mm。此时对位移和荷载传感器进行清零。（3） 接触试件：当试件包裹好后，缓慢的打开轴压供油阀、两个下腔供油阀，使压力室底座缓慢上升至接触到传力柱。当打开供油阀的同时注视触屏上的轴向荷载测量值，当显示有力值（24KN）时试件即接触，关闭两个下腔供油阀。（4） 联接压力室：打开放下压力室所对应的供油阀此时只打开下排的那个供油阀即可，当压力室接触到底座后用扳杆旋紧压力室锁帽（顺时针方向）；如果压力室联接螺纹未完全旋合此时快速开关上排的那个供油阀，然后再旋压力室锁帽，如此往复的操作直至压力室锁帽螺纹全部旋合。完成压力室联接后，关闭上排的两个供油阀，打开下排的两个供油阀。（5） 压力室注油：打开压力室顶部的排气阀，在阀下端联接一个接油容器。打开围压注油进行压力室注油，当排气阀有连续的油液流出时，迅速关闭围压注油阀、排气阀。（6） 设置实验保护：保护分为围压保护、轴压保护、荷载保护、位移保护，压力保护根据实验要求进行设定。围压保护值上限比实验值高24Mpa（最高30Mpa），下限值为负或零；轴压保护值上限=(实验围压对轴向产生的荷载A+加上实际实验的最高荷载B)*1/20+(24Mpa)30Mpa，下限值为负或零。荷载保护：上限实验最高荷载加上50KN（最高600KN或1000KN），下限为零或负。位移保护：根据实验要求进行设定，即试件能承受多大的位移即被破坏，上限值高于破坏位移值510mm（最大值为80mm-安装位移传感器的压缩量）200mm-接触试件时油缸所走行程，下限为负或零。（7） 安装位移传感器：安装位移传感器时要压缩一段位移才放置在压力室顶部。（8） 加载设置：A、检查控制台开关位置，当自动控制时，控制面板上只有围压供油阀、轴压供油阀、轴压下腔供油下排阀、提升缸的两个腔的下排供油阀处于打开状态，其余各阀都处于关闭状态。B、在触屏上把轴压、围压加载方式控制按钮点动到手动加载模式，然后把控制方式点动到控制模式。C、打开计算机控制程序，在界面窗选择对应的实验仪器号打开控制对应的控制程序，根据需要选择需要记录的时间和力采集点，屏幕曲线显示，然后点开始记录数据，这时会弹出一个存储对话框，选择需要存储的文件夹位置。D、完成上诉操作后开始设定加载目标值和加载速率，需要注意的是，这时先加围压，当围压达到目标值后才开始加轴向荷载。围压加载设置如下，围压控制类型为压力控制，目标值为实验所需加载值，速率为加载所需速率（根据实验具体要求选择）；轴压控制类型为位移控制，目标值为此时实际测量的位移值，速率为14mm。完成设定后点围压、轴压控制方式的复选按钮并发送指令。E、待围压加载到实验目标值后，在触屏上轴压控制方式点为手动控制模式，在传感器设置界面，对位移和荷载传感器进行清零，完成后回到控制界面，选择轴压控制类型为荷载控制，设定轴向荷载目标值和加载速率，点击发送按钮，让后点动轴压控制方式按钮为自动控制模式。如遇停电等系统油源无法补偿压力时，可关闭轴压供油阀、围压供油阀，进行短暂压力锁定，待系统压力能补给时打开这两个阀，进行计算机控制或其他事项。 此即完成一次实验加载过程（9） 卸载设置：当一次实验完成以后需要对仪器进行卸载。A、 停止计算机自动控制，拆下位移传感器，放置安全位置；B、 关闭轴压下腔供油下排的供油阀，缓慢打开两个轴压上腔供油阀，此时需要注意当中板快接触到承力架卡环时（距离10mm），关闭两个轴压上腔供油阀，观察围压压降是否明显；C、 如压降差大时，关闭围压供油阀，关闭提升缸两个下排的供油阀，打开围压回油阀，待围压压力降到0时稳定后，打开压力室顶部的排气阀联接空气压力源对压力室进行回油；当听到管路里有空气流动的声音时关闭空气阀断开空气压力源；D、 待空气流动声音消失后关闭围压回油阀，打开排气阀，用扳杆旋开压力室锁帽（逆时针）螺纹完全旋出时缓慢打开压力室提升相对应的两个供油阀，来提升压力室直至需要的高度，然后关闭两个供油阀。E、 取出试件，清理压力室内的试件残渣，保持压力室内清洁。此即为一次实验卸载过程五、 维护与保养1、 保持仪器内外清洁。2、 各管接嘴不用时，应用堵头或堵盖封严，防止污物进入管道。3、 液压系统每使用三年须更换一次油液滤芯，油液：安美超级抗磨液压油S32，更换油液时应用200目/口滤网过滤。4、 仪器的自动控制系统及泵站系统长期不使用会受潮损坏，因此仪器长期停用期间，需每一