[实用新型]一种多功能岩石破碎试验装置

说明书

技术领域

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。

实用新型内容

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。