[發明專利]一種柔性加圍壓機械破巖試驗裝置

有效

• 申請號: 202210441175.0
• 申請日: 2022-04-26
• 公開（公告）號: CN114544412B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 黃丹;楊小聰;馬昊;鄭志杰;李玉選;郭利杰
• 申請（專利權）人: 礦冶科技集團有限公司
• 主分類號: G01N3/58
• 分類號: G01N3/58;G01N3/02
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 張偉

本發明提供了一種柔性加圍壓機械破巖試驗裝置，涉及機械破巖試驗技術領域，本發明提供的柔性加圍壓機械破巖試驗裝置包括刀具豎向移動機構、巖樣盒、柔性圍壓加載機構和滑座總成；巖樣盒安裝于滑座總成上，滑座總成用于帶動巖樣盒水平移動；柔性圍壓加載機構安裝于巖樣盒內，柔性圍壓加載機構具有充油變形腔，充油變形腔用于充入對巖樣加壓的油體；刀具豎向移動機構位于柔性圍壓加載機構的上方。本發明提供的柔性加圍壓機械破巖試驗裝置可對巖石試樣進行零圍壓至高圍壓的逐漸加載，避免巖樣表面存在應力集中，同時可通過控制滑座總成的移動速度來研究切削速度對機械破巖性能的影響。

技術領域

本發明涉及機械破巖試驗技術領域，尤其是涉及一種柔性加圍壓機械破巖試驗裝置。

背景技術

機械破巖性能對機械掘進效率有決定性影響，機械破巖室內試驗是目前進行機械破巖力學與性能研究的主要方法之一。機械破巖室內試驗研究主要可以分為兩類，一類是不考慮機械刀具平行于巖石表面的切削，只考慮刀具垂直于巖石表面壓入的刀具貫入實驗，另一類是可同時考慮刀具切削和法向貫入的破巖實驗，后者又可以分為線性切削實驗和回轉切削實驗。

刀具貫入實驗的優勢在于它采用了較小尺寸的巖石試樣并且不需要特殊實驗設備，在巖石力學試驗機上即可進行，方便快捷，耗資較少。但是其缺點在于刀具的垂直壓入運動并未考慮刀具實際發生的切削運動，因此其結果可靠性較差，僅可作為機械破巖機理的研究手段，并不能用于機械刀具設計和性能預測。

巖石切削實驗的優勢在于它采用了與實際機械破巖過程類似的破巖方式，并可體現刀具間距和貫入度的影響，因此試驗結果可以用于機械刀具設計和性能預測。根據尺寸的不同，巖石切削試驗設備可分為全尺寸試驗機和縮尺寸試驗機兩大類。

全斷面機械破巖試驗平臺有效避免了小尺寸巖樣帶來的尺寸效應和邊界效應的不利影響，可以直接得到與工程現場掘進性能相關的試驗數據，但是建設這樣的試驗平臺非常昂貴。此外，試驗前需要準備大尺寸的巖石試樣，取樣難度很大，試驗準備周期很長且花費巨大，因此做全斷面破巖實驗非常困難，難以通過做大量這種試驗來獲取足夠的試驗數據。因此，全斷面試驗平臺的利用率并不高。

替代全尺寸機械破巖平臺試驗方法是研制小一些的試驗機，國內許多科研單位和設備廠商研制了各種類型的中小型機械破巖實驗機，但存在以下不足：1）常規試驗機不能對巖樣施加圍壓；2）少數可施加圍壓的試驗機，當巖樣尺寸較大時，施加較高圍壓時對所需加載裝置的加載能力要求很高，難以施加大于30MPa的圍壓，因此無法研究高地應力條件下的機械破巖；3）可施加圍壓的試驗機均通過加載裝置（如千斤頂）頂住鋼板、鋼板接觸巖樣施加壓力，鋼板與巖樣表面無法完全貼合，巖樣表面存在應力集中，容易導致巖樣在圍壓施加過程中損壞。

發明內容

本發明的目的在于提供一種柔性加圍壓機械破巖試驗裝置，能夠對巖石試樣進行零圍壓至高圍壓的逐漸加載，同時能夠研究切削速度對機械破巖性能的影響。

為實現上述目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供一種柔性加圍壓機械破巖試驗裝置，包括刀具豎向移動機構、巖樣盒、柔性圍壓加載機構和滑座總成；

所述巖樣盒安裝于所述滑座總成上，所述滑座總成用于帶動所述巖樣盒水平移動；

所述柔性圍壓加載機構安裝于所述巖樣盒內，所述柔性圍壓加載機構具有充油變形腔，所述充油變形腔用于充入對巖樣加壓的油體；

所述刀具豎向移動機構位于所述柔性圍壓加載機構的上方。

進一步地，所述柔性圍壓加載機構包括框架和油囊，所述油囊包括加壓部和進油部，所述加壓部位于所述框架的內側，且所述加壓部具有所述充油變形腔，所述進油部貫穿所述框架，所述進油部一端與所述充油變形腔連通，另一端用于與外部油泵連通。

進一步地，所述加壓部與所述框架的側壁之間加裝有墊片。