详情

原文传递机械-水力联合破岩综合试验台及其试验方法

专利名称：	机械-水力联合破岩综合试验台及其试验方法
摘要：	本发明公开了一种机械‑水力联合破岩综合试验台。它包括试样装样机构，试样围压施加机构，试样轴压施加机构，扭矩施加机构，刀盘工作机构，刚性反力框架；刚性反力框架设于试样装样机构，试样围压施加机构，试样轴压施加机构，扭矩施加机构和刀盘工作机构的外周；试样装样机构位于试样围压施加机构内；刀盘工作机构位于试样围压施加机构上方；扭矩施加机构上端活动连接于刚性反力框架上、下端与刀盘工作机构连接；试样轴压施加机构设于扭矩施加机构上。本发明具有能够实施线性破岩、旋转破岩及其分别在有无围压状态下的破岩试验，能采集岩样的力学数据的优点。本发明还公开了所述的机械‑水力联合破岩综合试验台的试验方法。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	中国科学院武汉岩土力学研究所
发明人：	卢景景;徐福通;周辉;张传庆;邱浩权;沈贻欢
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-02T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-22T00:00:00+0800
申请号：	CN201910587686.1
公开号：	CN110361278A
代理机构：	武汉宇晨专利事务所
代理人：	王敏锋
分类号：	G01N3/36(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	430071 湖北省武汉市武昌区水果湖街小洪山2号
主权项：	1.机械-水力联合破岩综合试验台，其特征在于：包括试样装样机构(1)，试样围压施加机构(2)，试样轴压施加机构(3)，扭矩施加机构(4)，刀盘工作机构(5)，刚性反力框架(6)；所述刚性反力框架(6)设于所述试样装样机构(1)，试样围压施加机构(2)，试样轴压施加机构(3)，扭矩施加机构(4)和刀盘工作机构(5)的外周；所述试样装样机构(1)位于所述试样围压施加机构(2)内；所述刀盘工作机构(5)位于所述试样围压施加机构(2)上方；所述扭矩施加机构(4)上端活动连接于所述刚性反力框架(6)上、下端与所述刀盘工作机构(5)连接；所述试样轴压施加机构(3)设于所述扭矩施加机构(4)上、且位于所述刀盘工作机构(5)上方。 2.根据权利要求1所述的机械-水力联合破岩综合试验台，其特征在于：所述刀盘工作机构(5)包括水力截割滚刀(5.1)，联合破岩试验台刀盘(5.2)和水刀旋转调节部(5.3)；所述水力截割滚刀(5.1)呈周向布置于所述联合破岩试验台刀盘(5.2)上；所述水力截割滚刀(5.1)包括刀具主体(5.11)，刀具中轴(5.12)，刀具加强部位(5.13)，高压水注水孔(5.14)，中部连接装置(5.15)和高压水射流通道(5.16)；所述刀具中轴(5.12)位于所述刀具主体(5.11)的中心线上，为所述刀具主体(5.11)的轴承部分；所述刀具加强部位(5.13)分别位于所述刀具主体(5.11)两侧面上；所述高压水注水孔(5.14)位于所述刀具中轴(5.12)内、且横向贯穿所述刀具主体(5.11)；所述中部连接装置(5.15)位于所述高压水注水孔(5.14)中部、且位于所述刀具主体(5.11)中心；所述高压水射流通道(5.16)布置于所述刀具主体(5.11)内、且与所述中部连接装置(5.15)相连通。 3.根据权利要求2所述的机械-水力联合破岩综合试验台，其特征在于：所述高压水射流通道(5.16)有多个；所述高压水射流通道(5.16)以所述中部连接装置(5.15)为中心呈辐射状布置；所述高压水射流通道(5.16)上设有喷嘴(5.161)；所述喷嘴(5.161)与所述高压水射流通道(5.16)连通；所述高压水射流通道(5.16)上设有水流控制阀(5.17)；所述水流控制阀(5.17)位于所述中部连接装置(5.15)与所述喷嘴(5.161)之间；有刀具转向传感器(5.18)设于所述刀具主体(5.11)侧面；有传感线路通道(5.19)位于所述刀具主体(5.11)和所述刀具加强部位(5.13)内、且位于所述水流控制阀(5.17)与所述刀具转向传感器(5.18)之间；所述传感线路通道(5.19)呈中空结构；有传感线路(5.110)设于所述传感线路通道(5.19)内；所述水流控制阀(5.17)与所述刀具转向传感器(5.18)通过所述传感线路(5.110)连接；所述刀具主体(5.11)呈滚轮形。 4.根据权利要求3所述的机械-水力联合破岩综合试验台，其特征在于：所述水刀旋转调节部(5.3)包括高压水管道对接口(5.31)和水刀旋转调节部圆盘(5.32)；所述高压水管道对接口(5.31)设于所述水刀旋转调节部圆盘(5.32)上；所述水刀旋转调节部圆盘(5.32)与联合破岩试验台刀盘(5.2)固定连接；所述高压水管道对接口(5.31)包括高压水管道对接口前端(5.311)与高压水管道对接口后端(5.312)；所述高压水管道对接口后端(5.312)与高压水仓(5.4)通过外部高压水进水管道(5.5)连接；所述高压水管道对接口前端(5.311)与所述高压水注水孔(5.14)连接；所述高压水管道对接口前端(5.311)与所述水刀旋转调节部(5.3)同步旋转、且与所述联合破岩试验台刀盘(5.2)同步旋转。 5.根据权利要求4所述的机械-水力联合破岩综合试验台，其特征在于：所述试样装样机构(1)包括试样安装平台底座(1.1)，试样安装平台(1.2)，导轨底座(1.3)，液压推进装置导轨(1.4)，和试样安装位置(1.5)；所述试样安装平台(1.2)设于所述试样安装平台底座(1.1)上；所述试样安装平台(1.2)四角上均设有刚性受力杆安装螺纹孔(1.21)；所述导轨底座(1.3)设于所述试样安装平台底座(1.1)四周、且位于所述试样安装位置(1.5)四周；所述液压推进装置导轨(1.4)设于导轨底座(1.3)上、且设于所述试样安装平台(1.2)上；所述液压推进装置导轨(1.4)一端与所述试样安装平台(1.2)呈平滑对接。 6.根据权利要求5所述的机械-水力联合破岩综合试验台，其特征在于：所述试样围压施加机构(2)包括围压施加液压推进装置(2.1)和滑块(2.2)；所述滑块(2.2)设于所述围压施加液压推进装置(2.1)下端；所述围压施加液压推进装置(2.1)有四个，四个所述围压施加液压推进装置(2.1)均通过所述滑块(2.2)与所述液压推进装置导轨(1.4)滑动连接；当四个所述围压施加液压推进装置(2.1)移动至试样安装位置(1.5)时连接呈一个四面封闭结构。 7.根据权利要求6所述的机械-水力联合破岩综合试验台，其特征在于：所述试样轴压施加机构(3)包括刚性提升液压筒(3.1)，上部进/回油口(3.2)，下部进/回油口(3.3)，刚性受力杆上部安装台(3.4)，刚性受力杆(3.5)，刚性受力杆上部安装通孔(3.6)，和刚性受力杆上部安装螺母(3.7)；刚性受力杆上部安装台(3.4)与所述试样安装平台(1.2)呈间隔设置；所述刚性提升液压筒(3.1)和所述刚性受力杆上部安装螺母(3.7)均位于所述刚性受力杆上部安装台(3.4)上端；所述上部进/回油口(3.2)和所述下部进/回油口(3.3)至上而下间隔设于所述刚性提升液压筒(3.1)侧面上；所述刚性受力杆上部安装通孔(3.6)分别设于所述刚性受力杆上部安装台(3.4)四角上、且位于所述刚性提升液压筒(3.1)外侧；所述刚性受力杆(3.5)下端与所述刚性受力杆安装螺纹孔(1.21)通过螺纹连接，上端至下而上穿过所述刚性受力杆上部安装通孔(3.6)、且通过所述刚性受力杆上部安装螺母(3.7)固定于所述刚性受力杆上部安装台(3.4)上端。 8.根据权利要求7所述的机械-水力联合破岩综合试验台，其特征在于：所述扭矩施加机构(4)包括扭矩施加马达(4.1)、刚性旋转立柱(4.2)、刚性旋转密封试验台(4.3)；所述刚性旋转立柱(4.2)和刚性旋转密封试验台(4.3)为一体机构；所述刚性提升液压筒(3.1)呈中空结构；所述刚性旋转立柱(4.2)上端连接于所述扭矩施加马达(4.1)上，下端垂直向下穿过所述刚性提升液压筒(3.1)中部、且固定于联合破岩试验台刀盘(5.2)上；所述刚性旋转密封试验台(4.3)位于所述刚性提升液压筒(3.1)中；所述刚性提升液压筒(3.1)内部空间通过所述刚性旋转密封试验台(4.3)和所述刚性旋转立柱(4.2)分隔为刚性液压提升筒上部油腔(3.8)和刚性液压提升筒下部油腔(3.9)；所述上部进/回油口(3.2)设于所述刚性液压提升筒上部油腔(3.8)侧端面上、且与所述刚性液压提升筒上部油腔(3.8)相连通；所述下部进/回油口(3.3)设于所述刚性液压提升筒下部油腔(3.9)侧端面上、且与所述刚性液压提升筒下部油腔(3.9)相连通。 9.根据权利要求8所述的机械-水力联合破岩综合试验台，其特征在于：刚性反力框架(6)包括刚性反力框架平台(6.1)、支撑同步旋转台(6.2)，刚性反力架(6.3)，和刚性反力架安装底座(6.4)；所述刚性反力框架平台(6.1)有二个，二个所述刚性反力框架平台(6.1)间隔设于所述刚性反力架(6.3)的上端；所述支撑同步旋转台(6.2)固定于所述刚性反力架(6.3)上、且位于所述刚性反力框架平台(6.1)下方；所述刚性反力框架平台(6.1)中部设有扭矩施加马达固定孔(6.11)；所述支撑同步旋转台(6.2)中部设有刚性旋转立柱通孔(6.21)；所述扭矩施加马达(4.1)固定于所述扭矩施加马达固定孔(6.11)上；所述刚性旋转立柱(4.2)与所述刚性旋转立柱通孔(6.21)旋转连接；所述刚性反力架(6.3)通过所述刚性反力架安装底座(6.4)固定于所述试样安装平台(1.2)外周。 10.根据权利要求1-9中任一权利要求所述的机械-水力联合破岩综合试验台的试验方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一：试样装样将岩石试样(7)装在样安装位置(1.5)上；通过刚性受力杆(3.5)连接已完成装样的试样围压施加机构(2)和试样轴压施加机构(3)；步骤二：轴压控制起始位置时，下部油腔充满油，此时试样安装平台位于试样安装平台底座上；逐渐利用液压站从上部进/回油口(3.2)进油，下部进/回油口(3.3)回油，刚性液压提升筒上部油腔(3.8)充油，整个试样轴压施加机构(3)向上运行；直到刀盘工作机构(5)的水力截割滚刀(5.1)接触岩石试样(7)上表面，继续在刚性液压提升筒上部油腔(3.8)充油，将对岩石试样(7)施加轴压；继续对刚性液压提升筒上部油腔(3.8)充油，滚刀破岩；步骤三：扭矩控制从水力截割滚刀(5.1)接触岩石试样(7)上表面开始，当继续施加轴压的同时，扭矩施加机构(4)工作；扭矩施加马达(4.1)带动通过刚性旋转立柱(4.2)、从而带动联合破岩试验台刀盘(5.2)旋转破岩。
所属类别：	发明专利