一種截齒侵入煤巖破裂機(jī)理試驗萬向平臺的制作方法
【專利摘要】一種截齒侵入煤巖破裂機(jī)理試驗萬向平臺；該平臺試驗機(jī)上方設(shè)有活動橫梁 、 傳感器、截齒套筒及試驗截齒 ， 下方試驗箱體內(nèi)部設(shè)有超薄千斤頂和壓力傳感器；試驗箱體底部橫向設(shè)有旋轉(zhuǎn)螺桿與弧形齒座嚙合，并通過滑塊使兩者固定連接；弧形齒座套裝于中心轉(zhuǎn)軸上，旋轉(zhuǎn)座平裝于其下部的縱向滑座，縱向滑座與其下的縱向滑座套匹配連接；縱向滑座套連接在底座上部的橫向滑道里，通過縱向絲杠、橫向絲桿和中心轉(zhuǎn)軸，即能實現(xiàn)平臺縱橫位置移動和360°旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，本試驗平臺結(jié)構(gòu)簡單，制作容易，可更換截齒或不同尺寸試樣、進(jìn)行圍壓控制以及調(diào)整截齒任意侵入角度及位置的試驗功能，適應(yīng)于復(fù)雜環(huán)境條件下截齒侵入煤巖破裂機(jī)理的試驗研究。
【專利說明】一種截齒侵入煤巖破裂機(jī)理試驗萬向平臺

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種截齒侵入煤巖破裂機(jī)理試驗萬向平臺及使用方法，屬于采礦工程領(lǐng)域和機(jī)械測試領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]我國是以煤炭為主要能源的國家之一，未來我國煤炭開采深度與難度越來越大，采掘機(jī)械在保證高效安全生產(chǎn)方面起著關(guān)鍵的作用。作為截割的主要部件，截齒在破碎煤巖過程中處于惡劣的環(huán)境條件，包括煤巖的物理力學(xué)性質(zhì)、截齒的性能及破碎時侵入煤巖的角度、地層壓力大小等均對采掘效果產(chǎn)生了重要影響。
[0003]截齒侵入煤巖破裂機(jī)理的基本試驗，對于研宄截齒的性能及截齒與煤巖匹配關(guān)系、煤巖材料的破裂過程及最終破碎形態(tài)不可忽視。截齒侵入煤巖破裂過程可看成是準(zhǔn)靜態(tài)過程，目前，截齒侵入試驗平臺大都是在傳統(tǒng)試驗機(jī)的基礎(chǔ)上將原有壓頭改作截齒夾具進(jìn)行截齒垂直侵入試驗，進(jìn)行截齒變角度侵入試驗難以進(jìn)行控制，且煤巖外圍條件多數(shù)不受限制，導(dǎo)致試驗與實際截齒侵入煤巖過程及狀態(tài)有較大偏差。
實用新型內(nèi)容
[0004]針對以往試驗機(jī)只能在垂直且試樣無圍壓條件下進(jìn)行侵入試驗的缺陷，本實用新型提供了一種截齒侵入煤巖破裂機(jī)理試驗萬向平臺及使用方法。該試驗平臺不僅能夠根據(jù)試驗需要更換不同規(guī)格截齒或不同尺寸試樣，同時可進(jìn)行煤巖圍壓控制，更突出的是能夠根據(jù)截齒侵入煤巖角度或位置不同進(jìn)行試驗平臺任意角度及位置的調(diào)整，從而具有進(jìn)行復(fù)雜環(huán)境條件下的截齒侵入煤巖破裂機(jī)理研宄的試驗功能。
[0005]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種截齒侵入煤巖破裂機(jī)理試驗萬向平臺，包括:試驗機(jī)、負(fù)荷傳感器、活動橫梁、截齒套筒、加載控制按鈕、試驗箱體、圍壓傳感器、滑塊、縱向絲桿、縱向滑座、縱向滑座套、橫向絲桿、底座、橫向滑道、智能顯示器、旋轉(zhuǎn)座、中心轉(zhuǎn)軸、弧形滑道、弧形齒座、旋轉(zhuǎn)螺桿、超薄千斤頂、試驗截齒；該平臺有一個門式力系框架試驗機(jī)，該試驗上設(shè)有加載控制按鈕和智能顯示器，加載控制按鈕與計算機(jī)連接；試驗機(jī)上方設(shè)有能夠上下移動的活動橫梁，在活動橫梁的上端面設(shè)有負(fù)荷傳感器，活動橫梁的下端通過截齒套筒和螺釘固定連接有垂直向下的鎬型試驗截齒，在試驗截齒的正下方設(shè)有上部開口的金屬立方試驗箱體，試驗箱體的內(nèi)部前后左右側(cè)面，分別設(shè)有嵌裝在直立滑道內(nèi)的超薄千斤頂和圍壓傳感器，圍壓傳感器和超薄千斤頂相對應(yīng)面均設(shè)有與煤巖試樣等同高度的約束鋼板；在試驗箱體的底部橫向設(shè)有一個帶調(diào)節(jié)把手的旋轉(zhuǎn)螺桿，該旋轉(zhuǎn)螺桿與下部圓弧形的弧形齒座嚙合，并在試驗箱體的底部固定連接有嵌裝在弧形齒座弧形滑道內(nèi)的滑塊，該滑塊使試驗箱體與弧形齒座形成一個匹配移動的整體；弧形齒座固定連接在其下方、套裝在縱向滑座直立的中心轉(zhuǎn)軸上的旋轉(zhuǎn)座上，該旋轉(zhuǎn)座平裝在其下部的縱向滑座上，縱向滑座上設(shè)有一個向上的中心轉(zhuǎn)軸與旋轉(zhuǎn)座轉(zhuǎn)動固定連接，由中心轉(zhuǎn)軸的固定螺帽調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)座的松緊、固定和360°的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；在緊挨著旋轉(zhuǎn)座的下端面，設(shè)有能夠縱向移動的縱向滑座以及燕尾匹配在縱向滑座下面的縱向滑座套內(nèi)；縱向滑座套滑動匹配固定連接在底座上部的橫向滑道里，通過調(diào)節(jié)穿插于縱向滑座里的縱向絲杠和縱向滑座套里的橫向絲桿的搖把實現(xiàn)平臺縱橫位置移動。
[0006]使用時，將煤巖試樣置于試驗箱體內(nèi)，根據(jù)煤巖試樣的大小調(diào)節(jié)超薄千斤頂?shù)奈恢?，向其施以圍壓，通過兩側(cè)或四側(cè)的約束鋼板使煤巖試樣受力均勻，啟動加載控制按鈕，活動橫梁以一定的加載速度向下施壓，試驗截齒會侵入煤巖試樣中，其向下的壓力會通過負(fù)荷傳感器實時顯示于計算機(jī)；當(dāng)需要對不同侵入角及位置情況下試驗截齒對煤巖試樣的侵入破壞進(jìn)行試驗?zāi)M時，可通過旋轉(zhuǎn)螺桿上的調(diào)節(jié)把手，調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)螺桿與弧形齒座的嚙合弧度來控制試驗箱體的豎直角度，試驗箱體通過嵌裝在弧形滑道內(nèi)的滑塊固定牢固，確保試驗箱體不會前后左右搖晃或滑落，而若對試驗箱體進(jìn)行前后左右位置或360°范圍水平角度的任意調(diào)節(jié)時，即可通過橫向絲桿、縱向絲桿及中心轉(zhuǎn)軸來進(jìn)行，即實現(xiàn)了試驗箱體的萬向調(diào)節(jié)；試驗過程中超薄千斤頂施加的壓力可通過相對面的圍壓傳感器繼而顯示在試驗機(jī)上的智能顯示器上。這樣，在進(jìn)行復(fù)雜環(huán)境條件下的截齒侵入試驗研宄時，能夠通過此試驗萬向平臺進(jìn)行精確控制，加載穩(wěn)定且操作方便，同時配合計算機(jī)和數(shù)字控制系統(tǒng)對載荷、位移等試驗參數(shù)進(jìn)行控制和測量，具有突出的技術(shù)效果。
[0007]本實用新型的有益效果是:
[0008]1、根據(jù)試驗需要可更換不同規(guī)格截齒及一定范圍的不同尺寸試樣。
[0009]2、截齒侵入試驗可在煤巖試樣有圍壓條件下進(jìn)行；
[0010]3、根據(jù)截齒侵入角度及位置的不同可進(jìn)行試驗平臺的萬向調(diào)節(jié)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)一步說明。
[0012]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0013]圖中1.試驗機(jī)，2.負(fù)荷傳感器，3.活動橫梁，4.截齒套筒，5.加載控制按鈕，
6.試驗箱體，7.圍壓傳感器，8.滑塊，9.縱向絲桿，10.縱向滑座，11.縱向滑座套，12.橫向絲桿，13.底座，13-1.橫向滑道，14.智能顯示器，15.旋轉(zhuǎn)座，15-1.中心轉(zhuǎn)軸，16.弧形滑道，17.弧形齒座，18.旋轉(zhuǎn)螺桿，19.超薄千斤頂，20.煤巖試樣，21.試驗截齒。

【具體實施方式】
[0014]在圖1中，一種截齒侵入煤巖破裂機(jī)理試驗萬向平臺，包括:試驗機(jī)1、負(fù)荷傳感器2、活動橫梁3、截齒套筒4、加載控制按鈕5、試驗箱體6、圍壓傳感器7、滑塊8、縱向絲桿9、縱向滑座10、縱向滑座套11、橫向絲桿12、底座13、橫向滑道13-1、智能顯示器14、旋轉(zhuǎn)座15、中心轉(zhuǎn)軸15-1、弧形滑道16、弧形齒座17、旋轉(zhuǎn)螺桿18、超薄千斤頂19、試驗截齒21 ;該平臺有一個門式力系框架試驗機(jī)1，該試驗機(jī)I上設(shè)有加載控制按鈕5和智能顯示器14，加載控制按鈕5與計算機(jī)連接；試驗機(jī)I上方設(shè)有能夠上下移動的活動橫梁3，在活動橫梁3的上端面設(shè)有負(fù)荷傳感器2，活動橫梁3的下端通過截齒套筒4和螺釘固定連接有垂直向下的鎬型試驗截齒21，在試驗截齒21的正下方設(shè)有上部開口的金屬立方試驗箱體6，試驗箱體6的內(nèi)部前后左右側(cè)面，分別設(shè)有嵌裝在直立滑道內(nèi)的超薄千斤頂19和圍壓傳感器7，圍壓傳感器7和超薄千斤頂19相對應(yīng)面均設(shè)有與煤巖試樣20等同高度的約束鋼板；在試驗箱體6的底部橫向設(shè)有一個帶調(diào)節(jié)把手的旋轉(zhuǎn)螺桿18，該旋轉(zhuǎn)螺桿18與下部圓弧形的弧形齒座17嚙合，并在試驗箱體6的底部固定連接有嵌裝在弧形齒座17弧形滑道16內(nèi)的滑塊8，該滑塊8使試驗箱體6與弧形齒座17形成一個匹配移動的整體；弧形齒座17固定連接在其下方、套裝在縱向滑座10直立的中心轉(zhuǎn)軸15-1上的旋轉(zhuǎn)座15上，該旋轉(zhuǎn)座15平裝在其下部的縱向滑座10上，縱向滑座10上設(shè)有一個向上的中心轉(zhuǎn)軸15-1與旋轉(zhuǎn)座15轉(zhuǎn)動固定連接，由中心轉(zhuǎn)軸15-1的固定螺帽調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)座15的松緊、固定和360°的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；在緊挨著旋轉(zhuǎn)座15的下端面，設(shè)有能夠縱向移動的縱向滑座10以及燕尾匹配在縱向滑座10下面的縱向滑座套11內(nèi)；縱向滑座套11滑動匹配固定連接在底座13上部的橫向滑道13-1里，通過調(diào)節(jié)穿插于縱向滑座10里的縱向絲杠9和縱向滑座套11里的橫向絲桿12的搖把實現(xiàn)平臺縱橫位置移動。
[0015]使用時，將煤巖試樣20置于試驗箱體6內(nèi)，根據(jù)煤巖試樣20的大小調(diào)節(jié)超薄千斤頂19的位置，向其施以圍壓，通過兩側(cè)或四側(cè)的約束鋼板使煤巖試樣20受力均勻，啟動加載控制按鈕5，活動橫梁3以一定的加載速度向下施壓，試驗截齒21會侵入煤巖試樣20中，其向下的壓力會通過負(fù)荷傳感器2實時顯示于計算機(jī)；當(dāng)需要對不同侵入角及位置情況下試驗截齒21對煤巖試樣20的侵入破壞進(jìn)行試驗?zāi)M時，可通過旋轉(zhuǎn)螺桿18上的調(diào)節(jié)把手，調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)螺桿18與弧形齒座17的嚙合弧度來控制試驗箱體6的豎直角度，試驗箱體6通過嵌裝在弧形滑道16內(nèi)的滑塊8固定牢固，確保試驗箱體6不會前后左右搖晃或滑落，而若對試驗箱體6進(jìn)行前后左右位置或360°范圍水平角度的任意調(diào)節(jié)時，即可通過橫向絲桿12、縱向絲桿9及中心轉(zhuǎn)軸15-1來進(jìn)行，即實現(xiàn)了試驗箱體6的萬向調(diào)節(jié)；試驗過程中超薄千斤頂19施加的壓力可通過相對面的圍壓傳感器7繼而顯示在試驗機(jī)I上的智能顯示器14上。這樣，在進(jìn)行復(fù)雜環(huán)境條件下的截齒侵入試驗研宄時，能夠通過此試驗萬向平臺進(jìn)行精確控制，加載穩(wěn)定且操作方便，同時配合計算機(jī)和數(shù)字控制系統(tǒng)對載荷、位移等試驗參數(shù)進(jìn)行控制和測量，具有突出的技術(shù)效果。
【權(quán)利要求】
1.一種截齒侵入煤巖破裂機(jī)理試驗萬向平臺，包括:試驗機(jī)(I)、負(fù)荷傳感器(2)、活動橫梁(3)、截齒套筒(4)、加載控制按鈕(5)、試驗箱體(6)、圍壓傳感器(7)、滑塊(8)、縱向絲桿(9)、縱向滑座(10)、縱向滑座套(11)、橫向絲桿(12)、底座(13)、橫向滑道(13-1)、智能顯示器(14)、旋轉(zhuǎn)座(15)、中心轉(zhuǎn)軸(15-1)、弧形滑道(16)、弧形齒座(17)、旋轉(zhuǎn)螺桿(18)、超薄千斤頂(19)、煤巖試樣(20)、試驗截齒(21);該平臺有一個門式力系框架試驗機(jī)(I)，該試驗機(jī)(I)上設(shè)有加載控制按鈕(5)和智能顯示器(14)，加載控制按鈕(5)與計算機(jī)連接；試驗機(jī)(I)上方設(shè)有能夠上下移動的活動橫梁(3)，在活動橫梁(3)的上端面設(shè)有負(fù)荷傳感器(2)，活動橫梁(3)的下端通過截齒套筒(4)和螺釘固定連接有垂直向下的鎬型試驗截齒(21)，其特征是:在試驗截齒(21)的正下方設(shè)有上部開口的金屬立方試驗箱體(6)，試驗箱體(6)的內(nèi)部前后左右側(cè)面，分別設(shè)有嵌裝在直立滑道內(nèi)的超薄千斤頂(19)和圍壓傳感器(7)，圍壓傳感器(7)和超薄千斤頂(19)相對應(yīng)面均設(shè)有與煤巖試樣(20)等同高度的約束鋼板；在試驗箱體(6)的底部橫向設(shè)有一個帶調(diào)節(jié)把手的旋轉(zhuǎn)螺桿(18)，該旋轉(zhuǎn)螺桿(18)與下部圓弧形的弧形齒座(17)嚙合，并在試驗箱體(6)的底部固定連接有嵌裝在弧形齒座(17)弧形滑道(16)內(nèi)的滑塊(8)，該滑塊(8)使試驗箱體(6)與弧形齒座(17)形成一個匹配移動的整體；弧形齒座(17)固定連接在其下方、套裝在縱向滑座(10)直立的中心轉(zhuǎn)軸(15-1)上的旋轉(zhuǎn)座(15)上，該旋轉(zhuǎn)座(15)平裝在其下部的縱向滑座(10)上，縱向滑座(10)上設(shè)有一個向上的中心轉(zhuǎn)軸(15-1)與旋轉(zhuǎn)座(15)轉(zhuǎn)動固定連接，由中心轉(zhuǎn)軸(15-1)的固定螺帽調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)座(15)的松緊、固定和360°旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；在緊挨著旋轉(zhuǎn)座(15)的下端面，設(shè)有能夠縱向移動的縱向滑座(10)以及燕尾匹配在縱向滑座(10)下面的縱向滑座套(II);縱向滑座套(11)滑動匹配固定連接在底座(13)上部的橫向滑道(13-1)里，通過調(diào)節(jié)穿插于縱向滑座(10)里的縱向絲杠(9)和縱向滑座套(11)里的橫向絲桿(12)的搖把實現(xiàn)平臺縱橫位置移動。
【文檔編號】G01N3/16GK204228536SQ201420775774
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月11日
【發(fā)明者】王立平, 蔣斌松, 張翼, 王凱, 周鋼, 呂華劍, 何海波, 張強(qiáng), 盧萌盟, 王迎超 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)