一种模拟室内岩石切割破碎的多功能钻头装置的制作方法

本技术属于岩土工程实验装置，尤其是涉及一种模拟室内岩石切割破碎的多功能钻头装置。

背景技术：

1、岩石钻探技术已经广泛应用于煤矿开采和岩土工程施工中，并不断发展完善；在岩土施工、煤矿开采等工程中，需要根据施工要求及岩石的特点，选择合适的钻探方法。但此技术却受到岩石破碎情况和机理的影响。因此研究钻探过程中岩石的破碎情况和机理是发展岩石钻探技术的重要方法，也是开展钻探工作的基础；对于掌握钻探过程中岩石的破碎区域、破裂程度与钻头的关系，掌控钻探效果，优化钻探方案具有重要的意义。然而钻进过程中岩石破碎情况和机理非常复杂。目前，对于岩石破碎情况的研究主要是进行室内试验，即从施工现场采集岩石样本，通过实验室不同种类的钻头进行试验，得到不同钻头作用下岩石的破碎过程。

2、这种研究岩石破碎情况的弊端是：1、需要不同种类的钻头，价格昂贵，不经济。2、在试验过程中需要更换钻头，过程繁琐复杂，费时费力；3、钻头功能单一。

技术实现思路

1、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，提供一种模拟室内岩石切割破碎的多功能钻头装置，其结构简单，设计合理，实现对煤岩试样施加轴向压力和旋切的功能，方便更换钻头，省时省力，操作便捷，成本低。

2、为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种模拟室内岩石切割破碎的多功能钻头装置，其特征在于：包括机体和轴向压旋机构；

3、所述机体包括底座、与底座上下平行布设的顶板和四根连接所述底座与顶板为一体的立柱，所述底座的顶面设置有圆柱台，所述圆柱台上设置有供煤岩试样安装的夹具台；

4、所述轴向压旋机构包括安装在所述顶板上的轴向动力部件、与所述轴向动力部件转动连接的旋转动力部件和与所述旋转动力部件传动可拆卸连接的钻头部件，所述轴向动力部件、所述旋转动力部件和钻头部件同轴布设；所述轴向动力部件对所述钻头部件施加向下的压力，所述旋转动力部件驱动所述钻头部件旋转。

5、上述的一种模拟室内岩石切割破碎的多功能钻头装置，其特征在于：所述底座底面设置有四个支腿，四个支腿位于所述底座底面四角，四个所述立柱位于底座与顶板的四角布设；所述底座顶面、顶板底面和四个所述立柱之间围成安装空腔。

6、上述的一种模拟室内岩石切割破碎的多功能钻头装置，其特征在于：所述轴向动力部件包括设置在所述顶板顶部的l形支架和设置在所述l形支架上的液压缸，所述液压缸的活塞杆穿过顶板的底端设置有上连接板，所述上连接板与所述旋转动力部件转动连接。

7、上述的一种模拟室内岩石切割破碎的多功能钻头装置，其特征在于：所述旋转动力部件包括设置在所述顶板正下方的中空电机和穿设在所述中空电机中的压杆，所述压杆的顶部设置有下连接板，所述上连接板底面设置有回转支承；所述上连接板与回转支承的外圈连接，所述下连接板与回转支承的内圈连接。

8、上述的一种模拟室内岩石切割破碎的多功能钻头装置，其特征在于：所述钻头部件包括与所述旋转动力部件传动连接的竖向杆、设置在所述竖向杆底端的压旋刀架和两个对称设置在所述压旋刀架底部的pdc刀头，所述压旋刀架为u形板，所述压旋刀架中设置有两个供安装pdc刀头的安装槽，所述pdc刀头的杆部伸入所述安装槽中且通过螺栓连接，所述pdc刀头的底面伸出压旋刀架的底面。

9、上述的一种模拟室内岩石切割破碎的多功能钻头装置，其特征在于：所述竖向杆的顶部设置有下水平板，所述压杆的底部设置有上水平板，所述下水平板和上水平板通过螺栓可拆卸连接。

10、本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

11、1、本实用新型结构简单、设计合理且整体紧凑，轴向动力部件、旋转动力部件和钻头部件同轴布设。

12、2、本实用新型设置轴向动力部件对钻头部件施加向下的压力，旋转动力部件驱动钻头部件旋转，钻头部件在轴向动力部件和旋转动力部件共同作用下向下旋进煤岩试样，实现对煤岩试样施加轴向压力和旋切的功能。

13、3、本实用新型设置底座便于圆柱台和夹具台的安装，进而满足煤岩试样安装，设置顶板，便于轴向动力部件、旋转动力部件和钻头部件同轴布设，且轴向动力部件、旋转动力部件和钻头部件同轴布设位于四个立柱之间，提高了紧凑性。

14、4、本实用新型设置钻头部件与旋转动力部件可拆卸连接，从而方便对钻头部件中刀头进行更换，方便更换钻头，省时省力，操作便捷，降低实验成本低。

15、综上所述，本实用新型结构简单，设计合理，实现对煤岩试样施加轴向压力和旋切的功能，方便更换钻头，省时省力，操作便捷，成本低。

16、下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种模拟室内岩石切割破碎的多功能钻头装置，其特征在于：包括机体和轴向压旋机构；

2.按照权利要求1所述的一种模拟室内岩石切割破碎的多功能钻头装置，其特征在于：所述底座(2)底面设置有四个支腿(2-1)，四个支腿(2-1)位于所述底座(2)底面四角，四个所述立柱(1)位于底座(2)与顶板(3)的四角布设；所述底座(2)顶面、顶板(3)底面和四个所述立柱(1)之间围成安装空腔。

3.按照权利要求1所述的一种模拟室内岩石切割破碎的多功能钻头装置，其特征在于：所述轴向动力部件包括设置在所述顶板(3)顶部的l形支架(10-3)和设置在所述l形支架(10-3)上的液压缸(10)，所述液压缸(10)的活塞杆(10-1)穿过顶板(3)的底端设置有上连接板(10-2)，所述上连接板(10-2)与所述旋转动力部件转动连接。

4.按照权利要求3所述的一种模拟室内岩石切割破碎的多功能钻头装置，其特征在于：所述旋转动力部件包括设置在所述顶板(3)正下方的中空电机(9)和穿设在所述中空电机(9)中的压杆(5)，所述压杆(5)的顶部设置有下连接板(5-1)，所述上连接板(10-2)底面设置有回转支承(8)；所述上连接板(10-2)与回转支承(8)的外圈连接，所述下连接板(5-1)与回转支承(8)的内圈连接。

5.按照权利要求4所述的一种模拟室内岩石切割破碎的多功能钻头装置，其特征在于：所述钻头部件(6)包括与所述旋转动力部件传动连接的竖向杆(6-1)、设置在所述竖向杆(6-1)底端的压旋刀架(6-2)和两个对称设置在所述压旋刀架(6-2)底部的pdc刀头(7)，所述压旋刀架(6-2)为u形板，所述压旋刀架(6-2)中设置有两个供安装pdc刀头(7)的安装槽，所述pdc刀头(7)的杆部伸入所述安装槽中且通过螺栓连接，所述pdc刀头(7)的底面伸出压旋刀架(6-2)的底面。

6.按照权利要求5所述的一种模拟室内岩石切割破碎的多功能钻头装置，其特征在于：所述竖向杆(6-1)的顶部设置有下水平板(12)，所述压杆(5)的底部设置有上水平板(11)，所述下水平板(12)和上水平板(11)通过螺栓可拆卸连接。

技术总结
本技术公开了一种模拟室内岩石切割破碎的多功能钻头装置，包括机体和轴向压旋机构；机体包括底座、与底座上下平行布设的顶板和四根连接底座与顶板为一体的立柱，底座的顶面设置有圆柱台，圆柱台上设置有供煤岩试样安装的夹具台；轴向压旋机构包括安装在顶板上的轴向动力部件、与轴向动力部件转动连接的旋转动力部件和与旋转动力部件传动可拆卸连接的钻头部件，轴向动力部件、旋转动力部件和钻头部件同轴布设；轴向动力部件对钻头部件施加向下的压力，旋转动力部件驱动钻头部件旋转。本技术结构简单，设计合理，实现对煤岩试样施加轴向压力和旋切的功能，方便更换钻头，省时省力，操作便捷，成本低。

技术研发人员：苗彦平,任建喜,张琨,岳东,祝榆峰,赵玉涛
受保护的技术使用者：陕煤集团神木红柳林矿业有限公司
技术研发日：20230607
技术公布日：2024/1/15