[發明專利]煤巖截割試驗裝置及截割刀具試驗方法

有效

• 申請號: 201310341432.4
• 申請日: 2013-08-07
• 公開（公告）號: CN103424326A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 王世博;葛世榮;朱術林
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01N3/58
• 分類號: G01N3/58
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

1.一種煤巖截割試驗裝置，其特征在于：包括設備支架、截割刀具夾持機構和截割試樣夾持機構；

所述設備支架包括設備底座（1），所述設備底座（1）上設有設備龍門架（3），所述設備龍門架（3）上設有水平截割橫梁（8）；

所述截割刀具夾持機構包括移動板（12）和電動機一（15），所述移動板（12）可滑動的設置在水平截割橫梁（8）上，所述電動機一（15）設置在水平截割橫梁（8）一端的設備龍門架（3）上，電動機一（15）的輸出軸與滾珠絲杠（14）相連，所述滾珠絲杠（14）與移動板（12）螺紋配合，在移動板（12）上設有蝸輪蝸桿機構（11），所述蝸輪蝸桿機構（11）的渦輪軸水平設置，并且與手輪（10）相連，蝸輪蝸桿機構（11）的蝸桿軸豎直設置，并且設有手動鎖緊機構（13），所述蝸桿軸的下端設有可拆卸的刀具夾具（6），所述刀具夾具（6）上設有截割刀具（5），所述截割刀具（5）處設有三維力傳感器（7）；

所述截割試樣夾持機構包括圓形支撐導軌（19）、巖石回轉移動平臺（25）和巖石截割移動平臺（4），所述圓形支撐導軌（19）設置在設備龍門架（3）的底部，所述巖石回轉移動平臺（25）和巖石截割移動平臺（4）可滑動的設置在圓形支撐導軌（19）上，巖石回轉移動平臺（25）上設有巖石回轉夾具（24），所述巖石回轉夾具（24）上設有煤巖試樣一（23），巖石截割移動平臺（4）上設有巖石截割夾具（18），所述巖石截割夾具（18）上設有煤巖試樣二（17），巖石截割移動平臺（4）與伺服油缸（21）相連，巖石回轉移動平臺（25）與液壓回轉裝置（26）相連，所述伺服油缸（21）和液壓回轉裝置（26）均與液壓驅動系統相連。

2.根據權利要求1所述的一種煤巖截割試驗裝置，其特征在于：所述煤巖試樣（17）上設有聲發射傳感器（16）。

3.根據權利要求1所述的一種煤巖截割試驗裝置，其特征在于：所述設備底座（1）上還設有紅外測溫儀（22）。

4.根據權利要求1所述的一種煤巖截割試驗裝置，其特征在于：所述液壓驅動系統包括油箱組成（27），所述油箱組成（27）的出油口與自封式吸油濾油器（30）的進油口相連，所述自封式吸油濾油器（30）的出油口與定量柱塞泵（32）的進油口相連，所述定量柱塞泵（32）由電動機二（31）驅動，定量柱塞泵（32）的出油口分別與單向閥一（38）、截止閥（36）、先導式溢流閥（33）和雙聯齒輪泵（40）的進油口相連，所述單向閥一（38）的出油口分別與電液換向閥（48）、高精度調速閥、囊式蓄能器（43）和節流截止閥（39）的進油口相連，所述電液換向閥（48）的兩個出油口通過疊加式單向節流閥（47）分別與液壓回轉裝置（26）的兩個進油口相連，所述高精度調速閥的兩個出油口分別與伺服油缸（21）的兩個進油口相連，高精度調速閥的出油口與伺服油缸（21）的進油口的連接管路上還設有順序閥（45），所述順序閥（45）處并聯單向閥二（49），所述囊式蓄能器（43）處設有壓力傳感器（42），所述截止閥（36）處設有抗震壓力表（37），所述雙聯齒輪泵（40）的出油口分別與高壓管路濾油器（34）和直動式溢流閥（35）的進油口相連，所述電液換向閥（48）、高精度調速閥、節流截止閥（39）、先導式溢流閥（33）、高壓管路濾油器（34）和直動式溢流閥（35）的回油口均與油箱組成（27）的回油口相連。

5.根據權利要求4所述裝置的刀具磨損試驗方法，其特征在于包括以下步驟：

a、沿圓形支撐導軌（19）手動將與液壓回轉裝置（26）相連的巖石回轉移動平臺（25）推到截割刀具（5）下端，并在圓形支撐導軌（19）上鎖死，通過手輪（10）調整截割刀具（5）截割深度，使截割刀具（5）與煤巖試樣一（23）接觸；

b、啟動電動機二（31）后，定量柱塞泵（32）供油通過電液換向閥（48）和疊加式單向節流閥（47）帶動液壓回轉裝置（26）轉動，通過電液換向閥（48）控制煤巖試樣一（23）正反轉，通過疊加式單向節流閥（47）調節液壓回轉裝置（26）的轉動速度，從而調節煤巖試樣（23）的旋轉速度；

c、三維力傳感器（7）通過數據采集系統顯示截割刀具（5）所受摩擦力，從而對截割刀具（5）的摩擦磨損行為進行分析。

6.根據權利要求4所述裝置的刀具截割試驗方法，其特征在于包括以下步驟：

a、先將巖石回轉移動平臺（25）沿圓形支撐導軌（19）推至一側；

b、啟動電動機一（15），調節截割刀具（5）在水平方向的移動距離，通過手輪（10）調節截割刀具（5）截割深度，然后將手動鎖緊機構（13）鎖緊；

c、啟動電動機二（31）后，定量柱塞泵（32）先向囊式蓄能器（43）充油，當囊式蓄能器（43）充油完成后，定量柱塞泵（32）和囊式蓄能器（43）通過高精度調速閥同時給伺服油缸（21)供油，帶動伺服油缸（21）的活塞桿伸長，使煤巖試樣二（17）與截割刀具（5）接觸，進行一次煤巖截割實驗；

d、當一次截割實驗結束后，通過手輪（10）上移截割刀具（5），通過高精度調速閥改變伺服油缸（21）進油方向，帶動伺服油缸（21）的活塞桿縮回，使煤巖試樣二（17）回到起始位置，

e、重復步驟b、c和d，進行多次煤巖截割實驗，并通過手輪（10）調節截割刀具（5）截割深度，通過高精度調速閥調節伺服油缸（21）的活塞桿伸縮速度，進而調節截割刀具（5）的截割速度，通過電動機一（15）與滾珠絲杠（14）帶動移動板（12）在水平截割橫梁（8）移動，從而可調節截割刀具（5）截割間距；

f、三維力傳感器（7）通過數據采集系統顯示每次煤巖截割實驗時截割刀具（5）所受截割阻力。