一种多功能岩石破碎试验装置的制作方法

本实用新型涉及岩石破碎试验技术领域，具体地说，特别涉及一种多功能岩石破碎试验装置。

背景技术：

机械破岩广泛应用于矿山开采、地质勘探、石材开采与加工、隧道掘进、土建施工等领域。一些研究者对单一压入或冲击载荷下的岩石破裂特征及其相应的最优加载形式进行了研究。A.V.DYSKIN等通过研究发现，在静压作用下的冲击应力脉冲能有效地促进裂纹的发展，冲击与静压的组合能明显提高岩石的破碎效果。目前，用于进行破岩试验的装置有以下几种：冲击式破岩机械(如凿岩机)，旋转式破岩机械(如电煤钻、截煤机和联合掘进机)，旋转冲击式破岩机械(如潜孔钻、牙轮钻和具有外回转转钎机构的凿岩机)以及各种压力试验机、落锤冲击或霍布金逊(SHPB)装置。所有这些装置都不能用于进行多参数耦合静压与冲击-切削组合破岩研究。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，公开了一种多功能岩石破碎试验装置，其具有多种功能，既可进行单一静压切削、冲击破碎和静力侵入岩石的试验，又可进行动、静组合加载的切削试验，以及单一刀头、多刀头或滚压试验。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多功能岩石破碎试验装置，包括机架、左导轨、岩样、刀具杆、左滑块、左活塞杆、套筒、左轴向加压油缸、冲击杆传动装置、冲击调速电机、右轴向加压油缸、冲击杆、右活塞杆、升降横梁、右滑块、轨轮车、右导轨、车轮、导轨、平移油缸、支架、刀头、传感器、法兰盘、碟形弹簧和碟形弹簧垫板；所述左导轨固定安装在机架左侧，所述左滑块安装在左导轨上，所述右导轨固定安装在机架右侧，所述右滑块安装在右导轨上，所述导轨固定安装在机架上，所述车轮安装在轨轮车上，所述车轮在导轨上滚动，所述岩样安装在轨轮车上，所述升降横梁分别安装在左滑块和右滑块上，所述左轴向加压油缸固定安装在机架顶端横梁上，所述左活塞杆末端安装在升降横梁上，所述右轴向加压油缸固定安装在机架顶端横梁上，所述右活塞杆末端安装在升降横梁上，所述冲击调速电机安装在冲击杆传动装置上，所述冲击杆传动装置安装在机架顶端横梁上，所述冲击杆安装在冲击杆传动装置上，所述套筒通过螺钉安装在升降横梁的安装孔里，所述刀具杆安装在套筒的中心孔里，所述法兰盘固定安装在升降横梁底面上的安装孔里，所述传感器套在刀具杆上且传感器顶面顶在法兰盘的底面上，所述碟形弹簧安装在刀具杆上且碟形弹簧的顶面顶在传感器的底面上，所述碟形弹簧垫板安装在刀具杆上且碟形弹簧垫板顶面顶在碟形弹簧的底面上，所述刀头安装在刀具杆的底部且刀头的环形凸台顶面顶在碟形弹簧垫板的底面上，所述支架固定安装在机架上，所述平移油缸固定安装在支架上，所述平移油缸的活塞杆顶在轨轮车的左侧面上。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述冲击杆传动装置由同步带传动机构、齿轮传动机构、配重、右链轮传动机构、右托销、左托销和左链轮传动机构组成，所述冲击调速电机通过同步带传动机构带动齿轮传动机构转动，所述齿轮传动机构分别带动右链轮传动机构和左链轮传动机构转动，所述右托销固定安装在右链轮传动机构上的链条上，所述左托销固定安装在左链轮传动机构上的链条上，所述配重安装在冲击杆的顶面上，所述冲击杆安装在左托销和右托销上。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述冲击杆的轴线与刀具杆的轴线在同一条直线上。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述冲击杆传动装置上的右托销和左托销在同一高度处。

实验时将刀具置于岩石表面，通过3个不同的加载装置分别对刀具施加垂直静载荷、冲击载荷和水平切削力，岩石因受轴向力Fs、冲击力Ft和水平切削力Fc的共同作用而破碎。若垂直静压很小，只能使刀尖贴近试样表面，则试样只受垂直方向的冲击载荷和水平切削力的作用，此时破岩模式属于冲击-切削破碎；若垂直静压可变且不能忽略，则其破岩模式属于冲击与静压-切削破碎组合模式。相反，若水平切削力小，只能使刀具断断续续地前进，而对实质性破岩不起作用，则其破岩模式为冲击-静压破碎。类似地，若冲击力或静压力为零，则其属于静力压入或冲击压碎试验。

静压加载装置主要由机架、施加轴向载荷的油缸和升降横梁等组成。2个垂直油缸一端铰链于机架的上横梁，另一端对称铰链于升降横梁上。通过油泵加(卸)压，由活塞杆推动横梁下降(上升)，将静压加载于刀头上(或将刀头提起)。升降横梁上可布置1个或多个切削刀具，实现单刀凿入或多刀同时凿入。

水平切削装置由机架、平移油缸、轨轮车和导轨等组成。岩石装载于轨轮车上，由铰链于小车上的水平油缸通过油泵加(卸)压，推动(回拉)轨轮车在导轨上作水平移动，产生相对于刀具的切削运动。当刀具压入岩石时，该装置给刀具施加水平切削力。通过调节油压来调节切削力，通过调节供油量来调节切削速度。

冲击杆传动装置由调速电机通过皮带传动和齿轮传动驱动链轮回转，由链轮带动链条回转。在链条上配有托销，当托销跟随链条上升时，由它托起“十”字形冲击杆上升，当它运行至最高位置时，托销与“十”字形冲击杆的横杆脱离，让冲击杆自由下落，冲击刀具杆以及与其下端连接的切削刀头，将冲击力传递给刀头，实现对岩石的冲击破碎。“十”字形杆上端可加不同质量的配件，以增加冲击杆的质量来调节冲击能的大小，此外还可调节升降横梁的位置、“十”字形冲击杆或刀具杆的长度等来改变冲击高度并调节冲击能的大小；冲击能的大小既可按自由落体或波动理论计算，也可由应变片和电测系统测定。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

本实用新型公开的一种多功能岩石破碎试验装置，其通过改变轴压、冲击能、水平切削力、刀具角度和切削速度，在实验装置上对花岗岩、砂浆块试件进行不同加载条件下的破岩模式试验；工作参数可控，数据可靠，能较好地进行单一静载荷或动载荷以及动静态组合载荷作用下的破岩；运用该装置不仅可进行单一刀具的试验，而且还可进行多刀具切削或滚压破碎试验。

附图说明

图1为本实用新型的一种具体实施方式的结构主视图；

图2为本实用新型的一种具体实施方式的结构左视图；

图3为本实用新型的一种具体实施方式冲击杆传动装置的结构示意图。

附图标记说明：

1：机架，2：左导轨，3：岩样，4：刀具杆，5：左滑块，6：左活塞杆，7：套筒，8：左轴向加压油缸，9：冲击杆传动装置，10：冲击调速电机，11：右轴向加压油缸，12：冲击杆，13：右活塞杆，14：升降横梁，15：右滑块，16：轨轮车，17：右导轨，18：车轮，19：导轨，20：平移油缸，21：支架，22：刀头，23：传感器，24：法兰盘，25：碟形弹簧，26：碟形弹簧垫板；

901：同步带传动机构，902：齿轮传动机构，903：配重，904：右链轮传动机构，905：右托销，906：左托销，907：左链轮传动机构。

具体实施方式

下面结合附图及实施例描述本实用新型具体实施方式：

需要说明的是，本说明书所附图中示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1～图3所示，其示出了本实用新型的具体实施方式；如图所示，本实用新型公开的一种多功能岩石破碎试验装置，包括机架1、左导轨2、岩样3、刀具杆4、左滑块5、左活塞杆6、套筒7、左轴向加压油缸8、冲击杆传动装置9、冲击调速电机10、右轴向加压油缸11、冲击杆12、右活塞杆13、升降横梁14、右滑块15、轨轮车16、右导轨17、车轮18、导轨19、平移油缸20、支架21、刀头22、传感器23、法兰盘24、碟形弹簧25和碟形弹簧垫板26；所述左导轨2固定安装在机架1左侧，所述左滑块5安装在左导轨2上，所述右导轨17固定安装在机架1右侧，所述右滑块15安装在右导轨17上，所述导轨19固定安装在机架1上，所述车轮18安装在轨轮车16上，所述车轮18在导轨19上滚动，所述岩样3安装在轨轮车16上，所述升降横梁14分别安装在左滑块5和右滑块15上，所述左轴向加压油缸8固定安装在机架1顶端横梁上，所述左活塞杆6末端安装在升降横梁14上，所述右轴向加压油缸11固定安装在机架1顶端横梁上，所述右活塞杆13末端安装在升降横梁14上，所述冲击调速电机10安装在冲击杆传动装置9上，所述冲击杆传动装置9安装在机架1顶端横梁上，所述冲击杆12安装在冲击杆传动装置9上，所述套筒7通过螺钉安装在升降横梁14的安装孔里，所述刀具杆4安装在套筒7的中心孔里，所述法兰盘24固定安装在升降横梁14底面上的安装孔里，所述传感器23套在刀具杆4上且传感器23顶面顶在法兰盘24的底面上，所述碟形弹簧25安装在刀具杆4上且碟形弹簧25的顶面顶在传感器23的底面上，所述碟形弹簧垫板26安装在刀具杆4上且碟形弹簧垫板26顶面顶在碟形弹簧25的底面上，所述刀头22安装在刀具杆4的底部且刀头22的环形凸台顶面顶在碟形弹簧垫板26的底面上，所述支架21固定安装在机架1上，所述平移油缸20固定安装在支架21上，所述平移油缸20的活塞杆顶在轨轮车16的左侧面上。

优选的，所述冲击杆传动装置9由同步带传动机构901、齿轮传动机构902、配重903、右链轮传动机构904、右托销905、左托销906和左链轮传动机构907组成，所述冲击调速电机10通过同步带传动机构901带动齿轮传动机构902转动，所述齿轮传动机构902分别带动右链轮传动机构904和左链轮传动机构907转动，所述右托销905固定安装在右链轮传动机构904上的链条上，所述左托销906固定安装在左链轮传动机构907上的链条上，所述配重903安装在冲击杆12的顶面上，所述冲击杆12安装在左托销906和右托销905上。

优选的，所述冲击杆12的轴线与刀具杆4的轴线在同一条直线上。

上面结合附图对本实用新型优选实施方式作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。

不脱离本实用新型的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本实用新型不限于特定的实施方式，本实用新型的范围由所附权利要求限定。