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作品名称：一种单液压泵强同步应力梯度加载压力机
学校名称：山东理工大学
参赛队伍：矿石的终极梦想队
队伍编号：209726
参赛学生：杜欣雨杨小瑶孙宝怡
指导老师：张晓君
投票日期：2025年10月10日 00:00->2025年12月15日 00:00
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详细说明

开发一种结构简单、成本低廉且能精准控制应力梯度的实验装置，本发明采用以下技术方案：

1. 主体框架：

本发明整个实验装置主要分为三大模块：①液压动力模块；②变压模块；③加载模块。其中：

液压动力模块：液压动力系统是岩石压力机的“动力源”，通过液压油传递动力，为加载系统提供稳定、可控的荷载。

其零部件主要包括：柱塞泵、配套电机、油箱、溢流阀、电磁换向阀。

变压模块是本发明的核心创新点，是实现将液压动力模块产生的液压压力转化为4组不同液压压力的装置。

内置有4个不同变压倍数的液压变压器，液压变压器内部结构图如图2中所示。该部件主要由4部分组成：①初始压力液压油腔、②螺纹连接环、③变压后液压油腔、④两端密封传力杆。其中，两端密封传力杆的两段是由不同截面积的密封缸套连接。

设初始液压压力为P0，变压后的液压压力为P1，初始液压油腔内的密封缸套面积为S0，变压后液压油腔内的密封缸套面积为S1，根据力学公式：P0×S0 = P1× S1

推导得到：P1 = P0× （S0 / S1）

因此，通过设置不同密封缸套的面积比（S0 / S1），可以实现对初始液压压力P0的变压控制。当（S0 / S1）＞1时，系统实现增压变压；当（S0 / S1）＜1时，则实现减压变压。利用多个具有不同面积比的液压变压器，可将初始油压转换为不同大小的压力值，从而在加载模块中通过千斤顶实现应力梯度的精确加载。

加载模块：加载模块是岩石压力机对岩石试样施加荷载的执行机构，其核心作用是模拟岩石在自然界或工程中的受力状态，测试岩石在应力梯度作用下的力学响应特性。

加载模块采用四柱式框架，通过4根立柱和上、下横梁组成刚性结构。上梁安装了4个液压千斤顶，用于实现不同应力值的加载。下梁放置承压垫板。液压千斤顶与承压垫板之间放置煤样或者岩样。