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TAW系列微機(jī)控制電液伺服巖石三軸試驗(yàn)機(jī)

一、巖石三軸試驗(yàn)機(jī)簡(jiǎn)介:

TAW微機(jī)伺服巖石三軸試驗(yàn)機(jī)是巖石力學(xué)領(lǐng)域研究巖石在多種環(huán)境下力學(xué)特性及剪切特性的*試驗(yàn)設(shè)備。該機(jī)可以自動(dòng)完成巖石的三軸壓縮試驗(yàn)。
TAW型微機(jī)伺服巖石三軸試驗(yàn)機(jī)的控制系統(tǒng)采用全數(shù)字伺服測(cè)控器。測(cè)控器具有多個(gè)測(cè)量通道，可以對(duì)其中任意一通道進(jìn)行閉環(huán)控制，而且可以在試驗(yàn)中可以對(duì)控制通道進(jìn)行無(wú)沖擊轉(zhuǎn)換。該測(cè)控器的操作方便，容錯(cuò)性強(qiáng)、測(cè)量準(zhǔn)確、保護(hù)功能全、控制精度高。這種控制器可以單獨(dú)進(jìn)行工作，也可以由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制進(jìn)行工作。
TAW-2000型微機(jī)控制巖石三軸試驗(yàn)機(jī)采用了幾項(xiàng)我公司的技術(shù)，使得該試驗(yàn)機(jī)具有了水平；其一是三軸壓力室采用了自平衡壓力室，使巖石在不加軸壓時(shí)巖石的各個(gè)方向所受的壓力是相同的，另外在加軸壓時(shí)圍壓對(duì)軸壓沒(méi)有附加力；其二是采用了巖石變形傳感器對(duì)巖石在單軸和三軸狀態(tài)下的軸向及徑向變形進(jìn)行直接測(cè)量，這種測(cè)量方式精確度高，可信度高，是巖石變形測(cè)量的方法；其三是選用了全數(shù)字伺服測(cè)控器作為控制核心，使得該試驗(yàn)機(jī)的控制達(dá)到了水平。
二、TAW微機(jī)控制電液伺服巖石三軸試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)組成
1、軸向加載系統(tǒng)： 包括主機(jī)、力傳感器、軸向變形傳感器、徑向變形傳感器、位移傳感器、測(cè)控器、伺服液壓源。
2、側(cè)向加載系統(tǒng)： 包括三軸壓力室、壓力傳感器、測(cè)控器、增壓器、充液油源、氣泵。
3、孔隙水壓系統(tǒng)： 包括加壓缸、日本松下交流調(diào)速系統(tǒng)、測(cè)控器、
4、橫向剪切系統(tǒng)：包括加載框架，伺服油缸、力傳感器、位移傳感器等。橫向剪切系統(tǒng)與三軸壓力室共用一臺(tái)控制器。
5、微機(jī)操作系統(tǒng)： 包括品牌微機(jī)、打印機(jī)。
三、TAW—2000微機(jī)控制電液伺服巖石三軸試驗(yàn)機(jī)各系統(tǒng)介紹
1、 軸壓加載系統(tǒng)：主機(jī)采用四立柱固定橫梁結(jié)構(gòu))，加載油缸固定在底座上，力傳感器安裝在上橫梁的下平面上，位移傳感器直接測(cè)量油缸活塞的位移。這種形式的主機(jī)結(jié)構(gòu)使得整機(jī)的剛度大大提高，這樣在試驗(yàn)中機(jī)器的受力變形非常?。ㄕ麢C(jī)剛度大于5000kN/mm），這在提高試驗(yàn)機(jī)的響應(yīng)速度、減小伺服油源的流量是非常關(guān)鍵的，而且在巖石試驗(yàn)中也是至關(guān)重要的。
為了提高提高試驗(yàn)機(jī)的響應(yīng)速度、減小伺服油源的流量我們采用了較高的工作油壓（40Mpa），這樣可以減小活塞的直徑，降低單位工作周期的用油量。
變形傳感器是我公司研制和生產(chǎn)的可在單軸和三軸狀態(tài)直接測(cè)量巖石試樣變形的高精度巖石變形傳感器，這種傳感器裝卡方便，工作可靠，測(cè)量精度高，使用壽命長(zhǎng)。
軸向控制器和圍壓、剪切控制器都選用全數(shù)字伺服測(cè)控器，控制器具有數(shù)字P、I、D調(diào)節(jié)，菜單式試驗(yàn)設(shè)置，自動(dòng)標(biāo)定，自動(dòng)清零，故障自診斷，多功能軟保護(hù)；還具有測(cè)量和控制精度高，分力辨強(qiáng)（180000碼），可靠性好（幾乎不出現(xiàn)故障）等特點(diǎn)；的功能是控制器可以同時(shí)測(cè)量和顯示多個(gè)試驗(yàn)參數(shù)，可以控制任一測(cè)量通道，并且可以在試驗(yàn)中平滑切換控制通道，這在國(guó)內(nèi)的其它控制器上是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，而且這種功能在巖石試驗(yàn)中是的，因?yàn)樵趲r石試驗(yàn)中，一般先要位移控制，在壓頭接觸試樣上后轉(zhuǎn)到試驗(yàn)力控制上，在試樣屈服前或屈服后就要轉(zhuǎn)換到變形控制方式上，這樣才能做出理想的試驗(yàn)全曲線，如果沒(méi)有控制方式的平滑切換功能，就只能用位移控制進(jìn)行試驗(yàn)，那試驗(yàn)力和變形控制實(shí)現(xiàn)起來(lái)就非常困難，或者說(shuō)是不可能的，因?yàn)橐婚_(kāi)始如果選擇試驗(yàn)力控制或變形控制，在試樣接觸壓頭前是開(kāi)環(huán)控制，也就是說(shuō)機(jī)器是一種失控狀態(tài)，在試樣接觸壓頭時(shí)必然產(chǎn)生一個(gè)很大的沖擊，這個(gè)沖擊*可以使試樣破壞，即使不破壞，試驗(yàn)的前段曲線也是無(wú)效曲線。制器可以由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制以實(shí)現(xiàn)整機(jī)的計(jì)算機(jī)控制。
軸向系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)恒試驗(yàn)力（單軸或三軸流變）、恒位移、恒變形（單軸或三軸松弛）、恒速率試驗(yàn)力、恒速率位移、恒速率變形以及多種控制方式多種試驗(yàn)速率的程序試驗(yàn)。

2、 側(cè)向加載采用液壓加載方式，伺服油源的壓力油經(jīng)過(guò)增壓器使其達(dá)到60Mpa，進(jìn)入增壓器的壓力油是通過(guò)伺服閥進(jìn)行控制的，從而控制了側(cè)向壓力；增壓器出來(lái)的油進(jìn)入三軸壓力室內(nèi)，在壓力室內(nèi)的試樣就可以感受到圍壓，側(cè)向壓力傳感器安裝在增壓器出口處，直接檢測(cè)壓力室內(nèi)的側(cè)向壓力。我公司生產(chǎn)的壓力室是自平衡壓力室，這在國(guó)內(nèi)采用這種技術(shù)的還不多，自平衡壓力室*消除掉了側(cè)向壓力對(duì)壓力室活塞的反作用力，這種反作用力在側(cè)向力較小時(shí)，還可以不考慮，但在幾十兆帕?xí)r反作用力就很大了，就不能忽略了，而且即使考慮了反作用力，在計(jì)算中也會(huì)帶來(lái)一定的誤差；另外自平衡壓力室在三軸試驗(yàn)中，軸壓和圍壓相互之間的加（卸）載不會(huì)產(chǎn)生影響，這對(duì)于巖石三軸試驗(yàn)是非常重要的。自平衡壓力室不管巖石試樣的直徑大小都不會(huì)對(duì)活塞產(chǎn)生反作用力。在三軸試驗(yàn)中巖石變形傳感器要放到壓力室內(nèi)，對(duì)試樣的變形進(jìn)行直接測(cè)量，這種測(cè)量方式即保證了測(cè)量的可靠性又提高了裝試樣的速度。
3、 孔隙水（水滲透）加載系統(tǒng)：包括水壓缸、日本伺服電機(jī)及功率放大器、加載框架、水壓傳感器、控制器。
4、 橫向剪切系統(tǒng)：包括剪切油缸、力傳感器、剪切框架、剪切盒、測(cè)量放大器。
5、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)除配置了目前市場(chǎng)上的國(guó)產(chǎn)品牌計(jì)算機(jī)主機(jī)和液晶顯示屏，以及惠普激光打印機(jī)。

四、TAW—1000微機(jī)控制電液伺服巖石三軸試驗(yàn)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)
1、主機(jī)剛度達(dá)5GN/m以上
2、軸向試驗(yàn)力2000kN，有效測(cè)力范圍20kN-2000kN，
測(cè)力分辨率10N，測(cè)力精度±1%。
3、圍壓60Mpa，圍壓測(cè)控精度±2%，
圍壓分辨率0.1MPa。
4、、變形測(cè)控范圍:軸向0-5mm 徑向0-3mm
測(cè)量分辨率0.0001mm 測(cè)量精度±1%
變形速度控制范圍 0.01mm-----100mm/min
5、位移測(cè)控范圍: 0-100mm 測(cè)量精度<±0.5%FS
測(cè)量分辨率高于萬(wàn)分之一
6、孔隙水壓力：40Mpa 有效壓力范圍4%—99%F?S
孔隙水壓力測(cè)量精度：≤±2% 蓄水量大于500ml
7、控制波形：用戶根據(jù)需要可任意設(shè)定包含有加載、保載、卸載環(huán)節(jié)的多種程序波形；加卸載和保載時(shí)間設(shè)置范圍0～30小時(shí)。
8、極限控制：當(dāng)軸向變形、徑向變形、時(shí)間等參數(shù)達(dá)到極限值或預(yù)設(shè)置、試樣斷裂、油路堵塞和油溫過(guò)高時(shí)均可自動(dòng)保護(hù)。

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