[发明专利]刀齿线性切削岩石试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种用机械应力测试固体材料的强度特性技术领域的装置，具体是一种用于刀齿破碎矿物或岩石研究的刀齿线性切削岩石试验装置。

背景技术

刀齿切削破碎岩石或矿物的方法广泛地应用于采矿、隧道掘进和岩石疏浚工程。但目前，刀齿切削破岩理论并不成熟，大多数的实践应用都是凭经验实施。国内虽然对盾构机和采煤设备有很多的研究，但是并没有任何刀齿切削破岩的试验装置。欧美等国家虽有设计使用岩石切削的试验装置。

经过对现有技术的检索发现，The machining of rock materials（岩料机器），in Applied Science.1969，Newcastle upon Tyne.p192以及A semi-empirical approach to cutting force prediction for point-attack picks（一种采样受力点的切削力预测的半经验方法）.Journal of The South African Institute of Mining and Metallurgy，2005.105(4):p.257-263。但两处提到的试验装置均存在如下缺陷：采用胶水等粘合剂将岩样固定在切削平台或者岩样箱中，不仅试验前准备工作耗时长，试验后清理也费时费力，对于孔隙很大的砂岩或者经过泡水的岩样，岩样固定更加困难。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种刀齿线性切削岩石试验装置，能够真实的模拟刀齿切削碎岩设备破岩过程及刀齿受力和磨损情况。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：底座、岩样固定盒、刀架、刀具、刀具驱动装置和刀架导向装置，其中：岩样固定盒、刀架导向装置和刀架驱动装置均固定于底座上，刀具设置于刀架内，刀架与刀具驱动装置的一端相连且与刀架导向装置相连；该岩样固定盒包括：两块侧板、尾部挡板、两块顶板、侧向固定结构和竖直固定结构，其中：两块侧板设置于底座上且分别与两块顶板垂直连接，侧向固定结构设置于其中一块侧板上，两块顶板的中间为开槽，竖直固定结构设置于两块顶板上，尾部挡板竖直插入于两块侧板之间；底座上设置有用于调节岩样高度的垫块，垫块以及侧面分别设有用于将岩样与侧板和垫块相分隔的分隔板。

所述的岩样固定盒的底面、侧板和尾部挡板上均设有压力传感器。

所述的侧向固定结构为若干螺栓件，竖直固定结构为分别设置于两块顶板上的两个螺栓件。

所述的刀架的底部为容纳刀具的矩形孔，顶部开有通孔并设有螺栓，该螺栓旋入刀具顶部用于固定刀具。

所述的刀架的内表面顶部、侧面两边和螺栓上均设有压力传感器。

所述的刀架驱动装置包括：套筒、螺杆、螺杆支座、轴向承载支座、电机、控制箱和齿轮箱，其中：套筒一侧与螺杆相连，另一侧与刀架相连并推动其运动，螺杆设置于螺杆支座上，轴向承载支座设置于螺杆的后端用于对其进行轴向固定，齿轮箱的输入端与电机相连，输出端与螺杆相连，控制箱与电机相连。

所述的刀架导向装置包括：两根导轨、导轨支座和横跨梁，其中：导轨支座固定于底座上，两根活动方向与套筒平行的导轨分别平行设置于导轨支座上且分别位于岩样固定盒的两侧，横跨梁滑动设置且垂直横跨于两根导轨上，其正下方为岩样固定盒，横跨梁的中部与刀架相连。

所述的底座为阶梯型平台，包括：低平台面和高平台面，其中：岩样固定盒和刀架导向装置设置于低平台面上，刀架驱动装置设置于高平台面上。

技术效果

本发明填补了现有技术的空缺，能够简单快捷的固定和更换岩样并调节岩样放置的高度，刀具安装简单，通过更换刀具能够完成变刀齿形状、切削厚度、切削前角、切削速度等的线性岩石切削试验，并测量到试验过程中刀具与岩样的相互作用力，为研究刀齿切削破岩提供有力的试验数据。

附图说明

图1为本发明的结构示意图正视图；

图2为本发明的结构示意图俯视图；

图3为本发明的岩样固定盒三视图；

图4为本发明的刀架主视图和左视图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例