一种用于实验室的钻孔机的制作方法

本发明涉及钻孔机技术领域，尤其涉及一种用于实验室的钻孔机。

背景技术：

在地下洞室以及边坡工程中，为了保证工程安全稳定，常常需要使用锚杆对临空面部分围岩进行锚固，以提高围岩的力学性质。然而，在实际工程中，锚杆与层状岩体之间的锚固方式僵化单一，现有规范对锚杆的入射角、入射深度以及锚杆间距均为粗略范围，以至于并不能充分发挥锚杆的锚固效率，造成锚固质量欠佳以及建筑材料的浪费。

虽然前人对上述情况做了大量的研究，但是以往的研究多以数值模拟为主，很少进行物理模型试验，其原因主要是由于物理模型试样的制备十分复杂繁琐，主要表现为钻孔倾角、钻孔深度难以控制等问题。

技术实现要素：

本发明通过提供一种用于实验室的钻孔机，解决了现有技术中难以控制试样的钻孔倾角和钻孔深度的技术问题。

本发明提供了一种用于实验室的钻孔机，包括：支架、导杆、夹具、转轴及平台；在所述支架的上部有支架导轨；所述导杆设置在所述支架导轨中；所述夹具设置在所述导杆上；所述转轴与所述平台连接；所述支架上有支架通孔；所述转轴穿过所述支架通孔；所述夹具位于所述平台的上方。

进一步地，还包括：通槽导轨；所述通槽导轨与所述支架连接；所述平台包括：托板、立柱、旋转梁、连接杆及第一螺母；所述立柱设置在所述托板上；所述连接杆的第一端与所述托板连接，所述连接杆的第二端与所述旋转梁连接；所述旋转梁与所述转轴连接；所述旋转梁的端部穿过所述通槽导轨的通槽；所述第一螺母设置在所述旋转梁的端部。

进一步地，还包括：第一螺纹杆、第二螺纹杆、第二螺母、第三螺母、第四螺母及第五螺母；所述立柱至少包括：第一通槽立柱、第二通槽立柱、第三通槽立柱和第四通槽立柱；所述第一通槽立柱的第一端和所述第二通槽立柱的第一端与所述托板连接；所述第一螺纹杆的第一端穿过所述第一通槽立柱的通槽，所述第一螺纹杆的第二端穿过所述第二通槽立柱的通槽；所述第二螺母设置在所述第一螺纹杆的第一端；所述第三螺母设置在所述第一螺纹杆的第二端；所述第三通槽立柱的第一端和所述第四通槽立柱的第一端与所述托板连接；所述第二螺纹杆的第一端穿过所述第三通槽立柱的通槽，所述第二螺纹杆的第二端穿过所述第四通槽立柱的通槽；所述第四螺母设置在所述第二螺纹杆的第一端；所述第五螺母设置在所述第二螺纹杆的第二端。

进一步地，在所述托板上有第一通槽和第二通槽；所述第一通槽立柱的第一端和所述第二通槽立柱的第一端插入所述第一通槽；所述第三通槽立柱的第一端和所述第四通槽立柱的第一端插入所述第二通槽。

进一步地，在所述托板上还有第三通槽；所述第三通槽位于所述第一通槽和所述第二通槽之间。

进一步地，还包括：量角器和指针；所述量角器设置在所述支架上；所述转轴穿过所述量角器的圆心；所述指针设置在所述旋转梁上；所述指针指向所述量角器。

进一步地，还包括：支撑杆；所述通槽导轨为圆弧形通槽导轨；所述圆弧形通槽导轨的第一端与所述支架连接；所述支撑杆的第一端与所述圆弧形通槽导轨连接，所述支撑杆的第二端与所述支架连接。

进一步地，所述夹具包括：第一夹爪、第二夹爪、第一螺杆、第二螺杆、第六螺母及第七螺母；所述导杆包括：第一通槽导杆和第二通槽导杆；在所述支架的上部的两端有第一支架导轨和第二支架导轨；在所述第一夹爪上有第一螺纹孔；在所述第二夹爪上有第二螺纹孔；所述第一通槽导杆设置在所述第一支架导轨中；所述第二通槽导杆设置在所述第二支架导轨中；所述第一螺杆的第一端穿过所述第一通槽导杆的通槽中；所述第六螺母设置在所述第一螺杆的第一端；所述第一螺杆的第二端设置在所述第一螺纹孔中；所述第二螺杆的第一端穿过所述第二通槽导杆的通槽中；所述第七螺母设置在所述第二螺杆的第一端；所述第二螺杆的第二端设置在所述第二螺纹孔中；所述第一夹爪和所述第二夹爪对向设置。

进一步地，所述夹具还包括：第一紧固绳和第二紧固绳；在所述第一夹爪的两端分别有第一通孔和第二通孔；在所述第二夹爪的两端分别有第三通孔和第四通孔；所述第一紧固绳的第一端设置在所述第一通孔中，所述第一紧固绳的第二端设置在所述第三通孔中；所述第二紧固绳的第一端设置在所述第二通孔中，所述第二紧固绳的第二端设置在所述第四通孔中。

进一步地，在所述支架的支架导轨处有刻度。

本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

在支架的上部有支架导轨；导杆设置在支架导轨中；夹具设置在导杆上；转轴与平台连接；支架上有支架通孔；转轴穿过支架通孔；夹具位于平台的上方。在使用时，将待钻孔的试样放置在平台上。通过转动转轴，可以控制钻孔倾角。通过导杆的给进，可以控制钻孔深度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的用于实验室的钻孔机的立体图；

图2为本发明实施例提供的用于实验室的钻孔机的主视图；

图3为本发明实施例提供的用于实验室的钻孔机的左视图；

图4为本发明实施例提供的用于实验室的钻孔机中平台的主视图；

图5为本发明实施例提供的用于实验室的钻孔机中平台的左视图；

图6为本发明实施例提供的用于实验室的钻孔机中垫板15的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的用于实验室的钻孔机中支架的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的用于实验室的钻孔机中导杆的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的用于实验室的钻孔机中第一夹爪22和第二夹爪23的结构示意图；

其中，1-转轴，2-支架导轨，3-冲击钻，4-托板，5-立柱，6-旋转梁，7-连接杆，8-第一螺母，9-折弯结构，10-第一螺纹杆，11-第二螺纹杆，12-第一通槽立柱，13-第三通槽立柱，15-垫板，16-垫板通槽，17-量角器，18-指针，19-锥形柱，20-支撑杆，21-通槽导轨，22-第一夹爪，23-第二夹爪，24-第一通槽导杆，25-第二通槽导杆，26-第一倒立的t字形支架，27-第二倒立的t字形支架，28-连接板，29-第一紧固绳，30-第一通孔，31-第二通孔，32-第三通孔，33-第四通孔。

具体实施方式

本发明实施例通过提供一种用于实验室的钻孔机，解决了现有技术中难以控制试样的钻孔倾角和钻孔深度的技术问题。

本发明实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：

在支架的上部有支架导轨；导杆设置在支架导轨中；夹具设置在导杆上；转轴与平台连接；支架上有支架通孔；转轴穿过支架通孔；夹具位于平台的上方。在使用时，将待钻孔的试样放置在平台上。通过转动转轴，可以控制钻孔倾角。通过导杆的给进，可以控制钻孔深度。

为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

参见图1、图2和图3，本发明实施例提供的用于实验室的钻孔机，包括：支架、导杆、夹具、转轴1及平台；在支架的上部有支架导轨2；导杆设置在支架导轨2中；夹具设置在导杆上；转轴1与平台连接；支架上有支架通孔；转轴1穿过支架通孔；夹具位于平台的上方。将冲击钻3设置在夹具中。将待钻孔的试样放置在平台上。在初始状态下，冲击钻3位于试样的正上方。

具体地，导杆与支架导轨2之间留有0.4mm的空隙，从而保证导杆能够在支架导轨2中自如滑动。

在本实施例中，转轴1的尺寸为半径为1cm，长度为4cm。材料为强度高、耐高温、寿命长、耐腐蚀性好的不锈钢。冲击钻3为常规类型钻机，可搭配多种尺寸钻杆(如zia2-20se)。

参见图4和图5，对本发明实施例提供的用于实验室的钻孔机的结构进行具体说明，还包括：通槽导轨21；通槽导轨21与支架连接；平台包括：托板4、立柱5、旋转梁6、连接杆7及第一螺母8；立柱5设置在托板4上；连接杆7的第一端与托板4连接，连接杆7的第二端与旋转梁6连接；旋转梁6与转轴1连接；旋转梁6的端部穿过通槽导轨21的通槽；第一螺母8设置在旋转梁6的端部。旋转梁6可以在通槽导轨21的通槽中滑动，并可通过第一螺母8固定，从而可以实现对试样不同角度的钻孔。

具体地，旋转梁6穿过通槽导轨21的通槽的端部为折弯结构9。折弯结构9的尺寸为长度为4cm，宽度为4cm，厚度为4cm。在转轴1与支架之间留有0.4mm的空隙，从而保证旋转梁6能够自如转动。立柱5的数量至少为两个。待钻孔的试样设置在两个立柱之间。

在本实施例中，旋转梁6的整体长度为72cm，中间部分的长度为32cm，截面为2cm×2cm，两端分别长20cm，截面为1cm×1cm。材料为强度高、耐高温、寿命长、耐腐蚀性好的低碳钢。托板4的尺寸为长度为32cm，宽度为30cm，厚度为1.5cm。材料为强度高、耐高温、寿命长、耐腐蚀性好的低碳钢。连接杆7的尺寸为宽2cm、厚2cm、长11cm。材料为强度高、耐高温、寿命长、耐腐蚀性好的低碳钢。

为了使平台上的立柱5能够对不同高度的试样进行夹持，还包括：第一螺纹杆10、第二螺纹杆11、第二螺母、第三螺母、第四螺母及第五螺母；立柱5至少包括：第一通槽立柱12、第二通槽立柱、第三通槽立柱13和第四通槽立柱；第一通槽立柱12的第一端和第二通槽立柱的第一端与托板4连接；第一螺纹杆10的第一端穿过第一通槽立柱12的通槽，第一螺纹杆10的第二端穿过第二通槽立柱的通槽；第二螺母设置在第一螺纹杆10的第一端；第三螺母设置在第一螺纹杆10的第二端；第三通槽立柱13的第一端和第四通槽立柱的第一端与托板4连接；第二螺纹杆11的第一端穿过第三通槽立柱13的通槽，第二螺纹杆11的第二端穿过第四通槽立柱的通槽；第四螺母设置在第二螺纹杆11的第一端；所述第五螺母设置在第二螺纹杆11的第二端。待钻孔的试样设置在第一通槽立柱12、第二通槽立柱、第三通槽立柱13和第四通槽立柱之间。

这里需要说明的是，为了能够进一步对不同尺寸的试样进行夹持，还包括：第三螺纹杆和第四螺纹杆；第三螺纹杆的第一端穿过第一通槽立柱12的通槽，第三螺纹杆的第二端穿过第二通槽立柱的通槽。调整到位后，通过螺母锁紧；第四螺纹杆的第一端穿过第三通槽立柱13的通槽，第四螺纹杆的第二端穿过第四通槽立柱的通槽。调整到位后，通过螺母锁紧。第三螺纹杆位于第一螺纹杆10的下方。第四螺纹杆位于第二螺纹杆11的下方。

在本实施例中，第一螺纹杆10和第二螺纹杆11的尺寸为半径为0.5cm，长度为32cm。材料为强度高、耐高温、寿命长、耐腐蚀性好的不锈钢。

为了使平台上的立柱5能够对不同宽度的试样进行夹持，在托板4上有第一通槽和第二通槽；第一通槽立柱12的第一端和第二通槽立柱的第一端插入第一通槽；第三通槽立柱13的第一端和第四通槽立柱的第一端插入第二通槽。

在本实施例中，第一通槽和第二通槽的宽度均为1cm。

为了避开下钻的冲击钻3的钻头，防止意外情况的发生，在托板4上还有第三通槽；第三通槽位于第一通槽和第二通槽之间。

在本实施例中，第三通槽的宽度为4cm。

参见图6，为了能够进一步对不同高度的试样进行夹持，还包括：垫板15；垫板15上有垫板通槽16；垫板通槽16与第三通槽的位置相对应。应保证冲击钻3的钻头能够穿过垫板通槽16和第三通槽。在针对不同试样进行钻孔时，可以将垫板15放置在托板4上。

在本实施例中，垫板15的长度为32cm，外宽为9.6cm，内宽为4cm，厚度为0.5cm。材料为强度高、耐高温、寿命长、耐腐蚀性好的低碳钢。垫板15配合试样夹具，以保证试样的体心与转轴1的中心一致，从而保证钻孔通过试样的体心。若垫一个高度为0.5cm的垫板15，并将第一螺纹杆10和第二螺纹杆11下滑0.5cm就可以实现高度小1cm试样的钻孔，其余尺寸同理。若不需要试样通过体心，则可直接调整试样夹具或增减垫板15无需控制体心与转轴1中心重合这一条件。

为了对平台的旋转角度进行精确测量，从而了解试样的旋转角度，还包括：量角器17和指针18；量角器17设置在支架上；转轴1穿过量角器17的圆心；指针18设置在旋转梁6上；指针18指向量角器17。

对本发明实施例提供的用于实验室的钻孔机的结构进行进一步说明，还包括：锥形柱19；锥形柱19设置在旋转梁6上；指针18设置在锥形柱19的端部。

在本实施例中，量角器17的尺寸为厚度为0.1cm，长度为16cm。材料为不锈钢。指针18的尺寸为长度为9cm、厚度为0.1cm、宽度为0.5cm的不锈钢。锥形柱19的尺寸为底部圆面半径为0.5cm，顶部圆面半径为0.2cm，高度为3cm。材料为强度高、耐高温、寿命长、耐腐蚀性好的低碳钢。

为了对通槽导轨21进行支撑，以提高本发明实施例提供的用于实验室的钻孔机的结构强度，参见图7，还包括：支撑杆20；通槽导轨21为圆弧形通槽导轨；圆弧形通槽导轨的第一端与支架连接；支撑杆20的第一端与圆弧形通槽导轨连接，支撑杆20的第二端与支架连接。

在本实施例中，支撑杆20的尺寸为宽度为1cm，厚度为1cm，高度为33cm。其末端分叉高度为3cm，外宽为2cm，内宽为1cm，厚度为1cm。材料为强度高、耐高温、寿命长、耐腐蚀性好的低碳钢。圆弧形通槽导轨的圆弧的尺寸半径为36.72，厚度为0.6cm，外宽为2cm，内宽为1cm。材料为强度高、耐高温、寿命长、耐腐蚀性好的低碳钢。

参见图8，对夹具的结构进行具体说明，夹具包括：第一夹爪22、第二夹爪23、第一螺杆、第二螺杆、第六螺母及第七螺母；导杆包括：第一通槽导杆24和第二通槽导杆25；在支架的上部的两端有第一支架导轨和第二支架导轨；在第一夹爪22上有第一螺纹孔；在第二夹爪23上有第二螺纹孔；第一通槽导杆24设置在第一支架导轨中；第二通槽导杆25设置在第二支架导轨中；第一螺杆的第一端穿过第一通槽导杆24的通槽中；第六螺母设置在第一螺杆的第一端；第一螺杆的第二端设置在第一螺纹孔中；第二螺杆的第一端穿过第二通槽导杆25的通槽中；第七螺母设置在第二螺杆的第一端；第二螺杆的第二端设置在第二螺纹孔中；第一夹爪22和第二夹爪23对向设置。

这里需要说明的是，可以根据需要在第一通槽导杆24上设置多个第一夹爪22。相应地，在第二通槽导杆25上设置相应数量的第二夹爪23。

在本实施例中，第一通槽导杆24和第二通槽导杆25的尺寸均为4.32cm×62cm×1.92cm，第一通槽导杆24和第二通槽导杆25的交叉十字中心平面的尺寸均为1.32cmx0.92cm。材料均为强度高、耐高温、寿命长、耐腐蚀性好的低碳钢。

对支架的结构进行具体说明，支架包括：第一倒立的t字形支架26、第二倒立的t字形支架27和连接板28；连接板28的第一端与第一倒立的t字形支架26连接，连接板28的第二端与第二倒立的t字形支架27连接。在第一倒立的t字形支架26的上部有第一支架导轨；在第二倒立的t字形支架27的上部有第二支架导轨。

在本实施例中，第一倒立的t字形支架26和第二倒立的t字形支架27的尺寸均为80cm×96cm×2cm。第一倒立的t字形支架26和第二倒立的t字形支架27中的凹槽的尺寸均为宽度为4.4cm，高度为40cm，厚度为2cm，凹槽交叉十字中心平面的尺寸均为1.4cm×1cm。材料均为强度高、耐高温、寿命长、耐腐蚀性好的低碳钢。连接板28的尺寸为长度为16cm、厚度为4cm、宽度为30cm。其两侧为弧形，半径为11.33cm。材料为强度高、耐高温、寿命长、耐腐蚀性好的低碳钢。

参见图9，对第一夹爪22和第二夹爪23的结构进行具体说明，第一夹爪22、第二夹爪23均为半弧形夹爪。在本实施例中，弧形夹爪的尺寸为直径为1cm，长度为12cm。其中，弧形部分的半径为6.38cm，宽度为1cm。材料为强度高、耐高温、寿命长、耐腐蚀性好的低碳钢。

为了进一步对试样进行紧固，夹具还包括：第一紧固绳29和第二紧固绳；在第一夹爪22的两端分别有第一通孔30和第二通孔31；在第二夹爪23的两端分别有第三通孔32和第四通孔33；第一紧固绳29的第一端设置在第一通孔30中，第一紧固绳29的第二端设置在第三通孔32中；第二紧固绳的第一端设置在第二通孔31中，第二紧固绳的第二端设置在第四通孔33中。冲击钻3可以通过调整第一夹爪22、第二夹爪23、第一紧固绳29和第二紧固绳拆卸，并可以通过收紧或放松第一紧固绳29和第二紧固绳安装不同尺寸的冲击钻3。

在本实施例中，第一紧固绳29和第二紧固绳均为宽度为1cm、厚度为0.1cm的铁片。

为了对夹具的下降高度进行测量，从而了解试样的下降高度，在支架的支架导轨2处有刻度。

对本发明实施例提供的用于实验室的钻孔机的使用过程进行说明，使用过程包括以下六步：

步骤一、通过夹具对所需的冲击钻3进行夹持，并通过调节第一螺杆和第二螺杆，使冲击钻3的钻头位于试样托板4的正中心的上方，并拧紧第一紧固绳29和第二紧固绳，再将第六螺母和第七螺母拧紧固定。

步骤二、将试样放置在托板4上，并使其体心与托板4的正中心重合。根据试样的大小可以增减垫板15、调节立柱5、第一螺纹杆10和第二螺纹杆11，以使得试样的体心始终处于托板4的正中心和旋转梁6的旋转中心(若需在试样的同一面上钻取多个钻孔时例外)。

步骤三、通过旋转旋转梁6使其达到所需角度后(角度可以通过与旋转梁6相连的锥形柱19上的指针18和量角器17读取)，拧紧旋转梁6末端的第一螺母8，从而使旋转梁6固定在所需角度处。

步骤四、握住冲击钻3，使导杆向下移动。当冲击钻3的钻头接触到试样时，在支架上读取刻度初始数值。随后接通冲击钻3的电源，并向下钻动并随时观察支架上的刻度。当到达所需深度时，停止钻进，关闭冲击钻3的电源，并将导杆向上移动。

步骤五、如需在试样的同一面上钻取多个钻孔时，将立柱5左右移动并紧固，重复以上步骤即可。

步骤六、将立柱5放松，取出钻好的试样即可进行另一试样的钻孔，操作步骤重复以上的步骤二至步骤五。

【技术效果】

1、在支架的上部有支架导轨2；导杆设置在支架导轨2中；夹具设置在导杆上；转轴1与平台连接；支架上有支架通孔；转轴1穿过支架通孔；夹具位于平台的上方。在使用时，将待钻孔的试样放置在平台上。通过转动转轴1，可以控制钻孔倾角。通过导杆的给进，可以控制钻孔深度。具体地，可以通过旋转旋转梁6实现不同角度的钻进，可以通过调整夹具的给进和/或垫板15实现不同深度的钻进，可以通过更换不同型号的钻杆实现不同孔径的钻进，可以通过控制立柱5的滑动距离实现不同方位、单个或多个钻孔的钻进。

2、立柱5可通过第一通槽和第二通槽在托板4上滑动，从而可以通过滑动立柱5在试样托板4上的位置对同一试样的同一个面进行多孔钻进。此外，立柱5可以通过第一通槽和第二通槽在试样托板4上的滑动，还可以控制试样的宽度，通过调节第一螺纹杆10、第二螺纹杆11以及增减垫板15可以控制试样的高度，进而可以对不同尺寸的试样进行钻进。

3、通过对量角器17和指针18的使用，可以通过观测指针18在量角器17上随意调整试样的旋转角度，以使钻取不同角度的钻孔变得方便快捷高效。

4、通过对支撑杆20的使用，对通槽导轨21进行了支撑，提高了本发明实施例提供的用于实验室的钻孔机的结构强度。

5、在支架的支架导轨2处有刻度，在操作过程中，可以通过刻度线来对试样进行不同深度的钻进。

综上所述，可以通过调节夹爪和紧固绳装载任意规格的冲击钻3，使其流通性大大提高，而不受钻机尺寸的影响。通过旋转梁6和圆弧形通槽导轨的结合，使其能够对岩石或混凝土试样进行不同角度的钻进，并且通过调整试样夹具可以在试样同一个面上钻取单个或多个钻孔。通过添加垫板15以及调节立柱5，可以实现岩石或混凝土试样不同深度的钻进。通过更换不同型号的钻头，可实现不同孔径的钻进。本发明实施例可支持5cm-12cm的立方体或圆柱体试样，可适用于不同硬度的岩土材料。本发明实施例通过以上技术方案，可以对实验室的岩土材料试样进行高精度、高效率钻孔，从而实现相关钻孔物理模拟实验研究的快速发展。与常规钻孔设备相比，本发明实施例具有材料要求低、制作加工工艺简便、安装方便、操作简单等特点。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。