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原文传递便携式岩石转动摩擦试验装置及其试验方法

专利名称：	便携式岩石转动摩擦试验装置及其试验方法
摘要：	一种便携式岩石转动摩擦试验装置及其试验方法，钢板底座锚固在试验岩壁上，机箱顶板和底板经滑块与钢板底座上的两根卡槽形成滑动配合，内置机箱通过其顶板和底板上的滑槽与机箱顶板和底板内壁的两排滑槽滚珠形成滑动配合，电机安装在内置机箱内，电机轴与减速器连接，转速传感器、扭矩传感器设置在减速器输出轴上，减速器输出轴外端穿过轴承后与岩石夹具连接，轴承安装在内置机箱的前侧立板上，旋拧活塞与设置在机箱后侧立板上的圆筒螺旋连接，旋拧活塞经承接装置与电磁铁连接，圆筒内由从后向前依次活动设置有电磁铁、永久磁铁以及应力传感器，应力传感器顶靠在内置机箱后侧立板上。本装置可应用于现场原位测试，具有制样简单、测试方便等特点。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	四川;51
申请人：	西南交通大学
发明人：	金涛;胡卸文;罗刚;王严;曹希超
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-06T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-12T00:00:00+0800
申请号：	CN201910488921.X
公开号：	CN110006765A
代理机构：	成都信博专利代理有限责任公司
代理人：	舒启龙
分类号：	G01N3/38(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	610031 四川省成都市二环路北一段111号西南交通大学科技处
主权项：	1.一种便携式岩石转动摩擦试验装置，其特征在于，长方体形的机箱（13）由左、右侧立板，顶板，底板以及后侧立板围合组成；矩形框状的钢板底座（12）采用膨胀螺栓（122）锚固在试验岩壁（11）上，钢板底座（12）的两个长边框上上下对称地开有两排螺孔（123），该两个长边框上位于两排螺孔（123）内侧分别焊接有一个矩形卡槽（121），机箱（13）的顶板和底板的前端上固定的两排矩形滑块（131）分别活动置于两个矩形卡槽（121）内并与之形成滑动配合，机箱的顶板和底板二者前端外表面上分别焊接有两个耳板，每个耳板上开有采用长螺栓（133）将机箱（13）在钢板底座（12）的上下两排螺孔（123）上进行固定的外伸螺孔（132）；隔磁材料的机箱（13）的顶板和底板的内表面上分别设置有一排滑槽滚珠（136），内置机箱（31）的顶板和底板上分别安装固定有用作与滑槽滚珠（136）形成滑动配合的滑槽（311），电机（32）安装在内置机箱（31）内，电机主轴（33）与减速器（34）连接，减速器（34）输出轴经轴承（35）连接位于内置机箱（31）外的岩石夹具（23），轴承（35）安装固定在内置机箱（31）的前侧立板上，岩石夹具（23）前端面上有一供圆柱状岩芯作为动摩擦试件（22）插入的盲孔，岩石夹具（23）前部外周上均布有供锁紧螺钉（234）旋入来固定动摩擦试件的多个螺孔，岩石夹具（23）后端面上有一供减速器输出轴插入的盲孔，岩石夹具（23）后部上开有一个供插销（231）插入的贯通孔，减速器输出轴前部沿垂直于其轴线方向开有一个供插销（231）穿过将其与岩石夹具（23）相固定的通孔；扭矩传感器（53）和转速传感器（52）均设置在位于内置机箱（31）内的减速器输出轴上；机箱（13）的后侧立板上固定有一个隔磁材料的圆筒，旋拧活塞（44）与该圆筒的内螺纹（46）形成螺旋配合，旋拧杆（45）固定在旋拧活塞（44）上，应力传感器（51）、永久磁铁（41）以及通电后产生与永久磁铁（41）相互排斥电磁力的电磁铁（42）从前向后顺次活动地设置在该圆筒内，旋拧活塞（44）前端面经承接装置（43）与电磁铁后端面连接，该承接装置为：半球形壳体固定在电磁铁后端面上，圆球上的短轴伸出该半球形壳体后固定在旋拧活塞（44）上；应力传感器（51）前端面顶靠在内置机箱（31）的后侧立板上。 2.根据权利要求1所述的便携式岩石转动摩擦试验装置，其特征在于，所述电机主轴（33）通过插销（231）还能与岩石取芯机头或岩石打磨机头连接；所述两排矩形滑块（131）均为多个相同的矩形滑块；所述动摩擦试件（22）、电机主轴（33）、圆筒以及旋拧杆（45）的中轴线均为同一直线；所述卡槽（121）内装有润滑油。 3.根据权利要求2所述的便携式岩石转动摩擦试验装置，其特征在于，所述机箱（13）顶板上安装有一个机箱扶手（135）。 4.根据权利要求1-3任一权利要求所述的便携式岩石转动摩擦试验装置，其特征在于，所述机箱（13）左侧立板上开设有矩形操作窗口（134）。 5.根据权利要求4所述的便携式岩石转动摩擦试验装置，其特征在于，所述机箱（13）的左侧立板上设置有电机电源线接口（322）以及电磁铁电源线接口（421）。 6.一种采用如权利要求1所述的转动摩擦试验装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤： S1、选取滑坡后壁或与滑坡后壁岩性相同的岩体上较平整的部位，用充电式钻机钻好安装膨胀螺栓的钻孔，随后用膨胀螺栓将钢板底座（12）固定于试验岩壁（11）上； S2、组装好机箱（13），并将机箱（13）底部两排矩形滑块（131）对应套入钢板底座（12）上的两排定向卡槽（121）中，然后用长螺栓（133）穿过机箱（13）底部外伸螺孔（132），并旋拧入矩形钢板底座（12）上对应设置的螺孔（123）中，从而将机箱（13）固定在矩形钢板底座（12）上； S3、电机主轴（33）端部安装上岩石打磨机头，转动调节旋拧杆（45）使岩石打磨机头接触到试验岩壁（11）待打磨区域，接通电磁铁电源施加压力并启动电机（32），开始打磨，直至打磨出一个圆形平整区域，然后多次更换机箱（13）位置，拧出长螺栓（133），推动机箱（13）在钢板底座（12）上所设置的卡槽（121）中左右横移一定距离，再拧入长螺栓（133）将机箱（13）固定在钢板底座（12）上，再打磨，直至打磨出满足试验要求数量的圆形平整区域； S4、将电机主轴（33）端部的岩石打磨机头拆掉，再安装上岩石取芯机头，调整机箱（13）位置，转动旋拧杆（45）调整岩石取芯机头接触到滑坡后壁已打磨好的圆形平整区域，设置岩石取芯半径小于岩石打磨半径，接通电磁铁电源施加压力并启动电机（32），开始钻进取芯，取得一根长约3cm左右的岩芯，岩芯取自打磨平整岩面，所以岩芯一端面平整，另一端面不规则，然后多次更换机箱（13）位置重复钻进取芯，直至取得1/2倍已打磨好圆形区域数量的岩芯，试验前样品准备就绪，其中试验岩壁（11）已打磨平整区域为静止摩擦试件（21），取得的岩芯为动摩擦试件（22）； S5、在电机主轴（33）端部重新安装上岩石夹具（23），将动摩擦试件（22）固定于岩石夹具（23）中，使其打磨平整一端朝外，更换机箱（13）位置至动摩擦试件（22）对准一处已打磨好但未取芯的圆形平整区域作为静止摩擦试件（21），然后转动旋拧杆（45）使得动摩擦试件（22）打磨平整一端刚好平面接触静止摩擦试件（21）表面； S6、电磁铁（42）接通预设组数电池组电源，使应力传感器（51）读数恰好达到预设压力值，试验前加载系统准备就绪； S7、启动电机（32），同时调节电机电源输出功率，使其转速达到预设试验速度，岩石摩擦试验开始；试验中扭矩传感器（53）实时监测动摩擦系统中岩石转动摩擦接触面之间动摩擦系数的变化； S8、改变电磁铁电源接入电池组的组数，重复S5~S7，可开展不同法向荷载作用下的岩石转动摩擦试验； S9、改变电机电源接入电池组的组数，重复S5~S7，可开展不同摩擦速度下的岩石转动摩擦试验。
所属类别：	发明专利