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原文传递建立岩石铣削力模型的方法和岩石铣削试验装置

专利名称：	建立岩石铣削力模型的方法和岩石铣削试验装置
摘要：	本发明涉及岩石铣削破碎技术领域，特别涉及一种建立岩石铣削力模型的方法和岩石铣削试验装置。本发明的方法包括：对岩石的样块进行侵入试验，确定岩石的侵入强度；基于岩石的侵入强度，确定岩石的铣削力计算模型。本发明不再通过直接进行铣削试验来对铣削力进行研究，而是基于岩石侵入试验来确定岩石的铣削力计算模型，不仅试验过程简单，能够节约人力和物力成本，而且所获得的铣削力计算模型，为岩石的铣削力研究提供了理论基础，能够有效简化岩石铣削力的研究过程。
专利类型：	发明专利
申请人：	江苏徐工工程机械研究院有限公司
发明人：	蹤雪梅;王树景;康凯旋;孙余
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T07:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T17:00:00+0805
申请号：	CN202010011899.2
公开号：	CN111024504A
代理机构：	中国国际贸易促进委员会专利商标事务所
代理人：	马艳苗
分类号：	G01N3/08;G01N33/24;G;G01;G01N;G01N3;G01N33;G01N3/08;G01N33/24
申请人地址：	221004 江苏省徐州市经济技术开发区驮蓝山路26号
主权项：	1.一种建立岩石铣削力模型的方法，其特征在于，包括：对岩石的样块(4)进行侵入试验，确定所述岩石的侵入强度；基于所述岩石的侵入强度，确定所述岩石的铣削力计算模型。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于岩石的侵入强度，确定岩石的铣削力计算模型包括：基于所述岩石的侵入强度，确定所述岩石的铣削法向力计算模型。 3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于岩石的侵入强度，确定岩石的铣削法向力计算模型包括：将所述岩石的侵入强度与破岩工具侵入面积计算模型相乘，得到所述岩石的铣削法向力初步计算模型；基于所述岩石的铣削法向力初步计算模型，确定所述岩石的铣削法向力计算模型。 4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在将所述岩石的侵入强度与所述破岩工具侵入面积计算模型相乘之前，所述方法还包括：基于破岩工具旋转铣削运动方程，确定所述破岩工具侵入面积计算模型。 5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于岩石的铣削法向力初步计算模型，确定岩石的铣削法向力计算模型包括：基于所述岩石的旋转铣削试验，对所述岩石的铣削法向力初步计算模型进行修正，得到所述岩石的铣削法向力计算模型。 6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于岩石的旋转铣削试验，对岩石的铣削法向力初步计算模型进行修正包括：基于所述岩石的旋转铣削试验测得的法向力试验结果，以及基于所述岩石的铣削法向力初步计算模型计算得到的法向力计算结果，确定法向力速度补偿系数；通过将所述岩石的铣削法向力初步计算模型与所述法向力速度补偿系数相乘，实现对所述岩石的铣削法向力初步计算模型的修正。 7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对某种岩石的样块(4)进行侵入试验，确定岩石的侵入强度包括：使破岩工具侵入所述样块(4)，并在破岩工具侵入所述岩石样块(4)的过程中测定所述破岩工具的下压力及位移；基于所述破岩工具的下压力及位移，计算得到所述岩石的侵入强度。 8.根据权利要求1-7任一所述的方法，其特征在于，所述基于岩石的侵入强度，确定岩石的铣削力计算模型包括：基于所述岩石的侵入强度，确定所述岩石的铣削切向力计算模型。 9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述基于岩石的侵入强度，确定岩石的铣削切向力计算模型包括：基于所述岩石的侵入强度、内摩擦角和粘聚力，确定所述岩石的铣削切向力计算模型。 10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在基于所述岩石的侵入强度、内摩擦角和粘聚力，确定所述岩石的铣削切向力计算模型之前，所述方法还包括：对所述样块(4)进行三轴压缩试验，测得所述岩石的内摩擦角和粘聚力。 11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述基于所确定的岩石的侵入强度、内摩擦角和粘聚力，确定岩石的铣削切向力计算模型包括：基于所述岩石的侵入强度，确定所述岩石的摩擦力，并基于所述岩石的内摩擦角和粘聚力，确定所述岩石的剪切破碎力；基于所述岩石的摩擦力和剪切破碎力，确定所述岩石的铣削切向力计算模型。 12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述基于岩石的侵入强度，确定岩石的摩擦力包括：将所述岩石的侵入强度与破岩工具侵入面积计算模型及所述岩石的摩擦系数相乘，得到所述岩石的摩擦力。 13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述基于岩石的内摩擦角和粘聚力，确定岩石的剪切破碎力包括：基于所述岩石的内摩擦角和粘聚力，确定所述岩石发生剪切失效时的正应力；将所述岩石发生剪切失效时的正应力与破岩工具切削面积计算模型相乘，得到所述岩石的剪切破碎力。 14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在将所述岩石发生剪切失效时的正应力与破岩工具切削面积计算模型相乘之前，所述方法还包括：基于破岩工具旋转铣削运动方程，确定所述破岩工具切削面积计算模型。 15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述基于岩石的摩擦力和剪切破碎力，确定岩石的铣削切向力计算模型包括：基于所述岩石的摩擦力和剪切破碎力，确定所述岩石的铣削切向力初步计算模型；基于所述岩石的铣削切向力初步计算模型，确定所述岩石的铣削切向力计算模型。 16.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述基于岩石的摩擦力和剪切破碎力，确定岩石的铣削切向力初步计算模型包括：将所述岩石的摩擦力与所述岩石的剪切破碎力相加，得到所述岩石的铣削切向力初步计算模型。 17.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述基于岩石的铣削切向力初步计算模型，确定岩石的铣削切向力计算模型包括：对所述岩石的铣削切向力初步计算模型进行修正，得到所述岩石的铣削切向力计算模型。 18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述对岩石的铣削切向力初步计算模型进行修正，得到岩石的铣削切向力计算模型包括：基于所述岩石的切削试验，对所述岩石的铣削切向力初步计算模型进行修正，得到所述岩石的铣削切向力中间计算模型；基于所述岩石的铣削切向力中间计算模型，确定所述岩石的铣削切向力计算模型。 19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述基于岩石的切削试验，对岩石的铣削切向力初步计算模型进行修正包括：基于所述岩石的切削试验测得的切向力试验结果，以及基于所述岩石的铣削法向力初步计算模型计算得到的法向力计算结果，确定修正系数；将所述岩石的铣削法向力初步计算模型与所述修正系数相乘，实现对所述岩石的铣削切向力初步计算模型的修正。 20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，在基于所述岩石的切削试验测得的切向力试验结果，以及基于所述岩石的铣削法向力初步计算模型计算得到的法向力计算结果，确定修正系数之前，所述方法还包括：使破岩工具切削所述岩石的样块(4)，并在切削过程中测定所述破岩工具受到的切削阻力，以获得基于所述岩石切削试验的切向力试验结果。 21.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述基于岩石的铣削切向力中间计算模型，确定岩石的铣削切向力计算模型包括：基于所述岩石的旋转铣削试验，对所述岩石的铣削切向力中间计算模型进行修正，得到所述岩石的铣削切向力计算模型。 22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述基于岩石的旋转铣削试验，对岩石的铣削切向力中间计算模型进行修正包括：基于所述岩石的旋转铣削试验测得的切向力试验结果，以及基于所述岩石的铣削切向力中间计算模型计算得到的切向力计算结果，确定切向力速度补偿系数；将所述岩石的铣削切向力中间计算模型与所述切向力速度补偿系数相乘，实现对所述岩石的铣削切向力中间计算模型的修正。 23.一种岩石铣削试验装置(10)，其特征在于，包括：压力试验机(1)，包括下压机构(11)和试验台(12)，所述下压机构(11)可升降地设置在所述试验台(12)上方，并用于安装破岩工具；和岩石工装(3)，设置在所述压力试验机(1)的试验台(12)上，用于安装岩石的样块(4)；其中，所述下压机构(11)驱动所述破岩工具对安装于所述岩石工装(3)上的样块(4)进行侵入试验，且所述压力试验机(1)测定侵入过程中所述破岩工具的下压力和位移。 24.根据权利要求23所述的岩石铣削试验装置(10)，其特征在于，所述岩石工装(3)包括岩石安装座(31)和驱动机构(32)，其中：所述岩石安装座(31)设置在所述驱动机构(32)上，用于安装所述样块(4)；所述驱动机构(32)设置在所述试验台(12)上并用于驱动所述岩石安装座(31)沿着X方向和Y方向中的至少一个方向移动。 25.根据权利要求24所述的岩石铣削试验装置(10)，其特征在于，所述驱动机构(32)包括第一驱动机构(32a)和第二驱动机构(32b)，所述岩石安装座(31)设置在所述第一驱动机构(32a)上，所述第一驱动机构(32a)驱动所述岩石安装座(31)沿着X方向和Y方向中的一个方向移动，所述第一驱动机构(32a)设置在所述第二驱动机构(32b)上，所述第二驱动机构(32b)驱动所述第一驱动机构(32a)沿着X方向和Y方向中的另一个方向移动。 26.根据权利要求25所述的岩石铣削试验装置(10)，其特征在于，所述第一驱动机构(32a)包括第一导轨(321)和第一螺旋丝杠(322)，所述第一导轨(321)设置在所述第二驱动机构(32b)上，所述岩石安装座(31)与所述第一导轨(321)滑动连接，所述第一螺旋丝杠(322)设置在所述第一导轨(321)上并与所述岩石安装座(31)驱动连接，用于驱动所述岩石安装座(31)沿着所述第一导轨(321)滑动。 27.根据权利要求25所述的岩石铣削试验装置(10)，其特征在于，所述第二驱动机构(32b)包括第二导轨(323)和第二螺旋丝杠(324)，所述第二导轨(323)固定于所述试验台(12)上，所述第一驱动机构(32a)与所述第二导轨(323)滑动连接，所述第二螺旋丝杠(324)设置在所述第二导轨(323)上并与所述第一驱动机构(32a)驱动连接，用于驱动所述第一驱动机构(32a)沿着所述第二导轨(323)滑动。 28.根据权利要求24所述的岩石铣削试验装置(10)，其特征在于，所述岩石工装(3)还包括位置标示装置，所述位置标示装置标示所述岩石安装座(31)的位置。 29.根据权利要求28所述的岩石铣削试验装置(10)，其特征在于，所述位置标示装置包括第一位置标示装置和第二位置标示装置中的至少一个，所述第一位置标示装置标示所述岩石安装座(31)在X方向和Y方向中的一个方向上的位置，所述第二位置标示装置标示所述岩石安装座(31)在X方向和Y方向中的另一个方向上的位置。 30.根据权利要求29所述的岩石铣削试验装置(10)，其特征在于，所述第一位置标示装置和所述第二位置标示装置中的至少一个包括刻度尺(325)。 31.根据权利要求23所述的岩石铣削试验装置(10)，其特征在于，所述下压机构(11)用于与所述破岩工具可拆卸地连接。 32.根据权利要求23-31任一所述的岩石铣削试验装置(10)，其特征在于，所述下压机构(11)还驱动所述破岩工具对安装于所述岩石工装(3)上的样块(4)进行切削试验，且所述压力试验机(1)测定切削过程中所述破岩工具受到的切削阻力。
所属类别：	发明专利