[实用新型]一种新型的滚石冲击碰撞试验系统

说明书

技术领域

本实用新型属于滚石冲击碰撞破裂的室内试验装置，具体涉及一种新型的滚石冲击碰撞试验系统。

背景技术

边坡滚石(Rockfall)是山区常见的一类地质灾害，已造成巨大的经济损失和人员伤亡。准确预测滚石的飞行轨迹、影响范围和冲击力大小对于滚石灾害的评价和防护设计极其重要。目前主要采用的现场试验研究，存在花费大、操作困难、影响因素多、结果误差大、机理不明等问题。而室内试验一般利用重力下落冲击或摆式冲击：重力下落冲击所需空间大，无法提供较大的冲击速度；摆式冲击操作复杂，设备价格昂贵，且难以控制撞击角度。针对这些问题，需要研发一种能提供较大冲击速度和任意冲击角度的室内滚石冲击碰撞试验仪器。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种新型的滚石冲击碰撞试验系统。

为解决技术问题，本实用新型的解决方案是：

提供一种新型的滚石冲击碰撞试验系统，包括加载架、加载电机、丝杆升降机、测力传感器、弹簧加载套、导向套、弹簧导向杆、弹簧、试件加载头、试件夹具、气缸、试件碰撞板和支架；

所述加载电机包括交流电机、联接器，所述交流电机的转子与联接器相连接；所述丝杆升降机包括蜗轮、蜗杆和丝杆，其中蜗杆与联接器相连接；所述弹簧加载套为顶部密封的无缝钢管，导向套包括圆盘和中空无缝钢管，且圆盘与中空无缝钢管之间螺纹连接，弹簧导向杆是由无缝钢管和位于底部的T型头连接而成；所述加载电机与丝杆升降机通过联接器相连，丝杆升降机通过联接器带动丝杆升降机的蜗杆转动，蜗杆带动蜗轮转动，蜗轮中心的内螺纹与丝杆的外螺母相互匹配连接，进而带动丝杆上下运动；所述丝杆升降机的丝杆下端通过测力传感器与弹簧加载套相连接，通过测力传感器控制加载大小，进而控制弹簧的压缩量；所述丝杆升降机固定安装在加载架顶端，导向套嵌固在加载架顶端的圆孔中；所述弹簧加载套底端嵌套在导向套与弹簧导向杆之间，所述弹簧导向杆嵌套在弹簧中，且弹簧延伸到弹簧导向杆底端的T型头，所述弹簧导向杆底端的 T型头与试件加载头顶端的T型头相连；所述试件加载头主体呈圆柱形，其底端设有圆弧钢板，用于与圆柱状试件侧面紧密接触；所述试件加载头下方设有试件夹具，用于夹持试件；所述气缸活塞杆的一端与活塞相连，另一端与试件夹具相连；通过气缸进气和排气推动活塞运动，进而推动试件夹具运动，控制试件夹具的松紧；所述四根支架分别与试件碰撞板铰接，且四根支架底端铰接固定在加载架底部，所述试件碰撞板中部底面下设有轴承，通过调节四根支架的角度和有效长度使得试件碰撞板绕着轴承进行转动以形成不同倾斜角度。

本实用新型中，所述加载架的侧面安装有防爆玻璃，避免冲击碰撞碎片对人员和设备造成损伤。

本实用新型中，所述加载架底部一侧安装有高速摄像机，其另一侧安装有三级阶梯的工作台阶。

本实用新型中，令试件的质量为M，试件夹具到试件碰撞板的距离为H，弹簧的弹性系数为K，试件下落前的撞击速度为V，测力传感器的示数为F；

其相互之间满足数学关系式：

V=F2MK+2gH;]]>

其中，F的单位为N，M的单位为kg，K的单位为N/m，重力加速度g的单位为m/s²，V的单位为m/s。

本实用新型的原理是：利用加载电机压缩弹簧将动能转化为弹性势能，然后松开夹持滚石的试件夹具，弹簧推动滚石试样下落，将弹簧弹性势能和岩石试件的重力势能转化为岩石试件的动能，提供足够的撞击速度。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

原理简单、精度高，能适应不同的试验条件，操作简单；通过加载电机、丝杆升降机、弹簧和夹具的共同作用，能为试样提供足够的撞击速度，根据弹簧压缩量的不同可以提供不同的撞击速度；调整撞击板的倾斜角度可以提供不同的撞击角度；高速摄像机能够分析岩石撞击破裂特征。

附图说明

图1是本实用新型仪器的前视示意图；

图2为本实用新型仪器的侧视示意图；

图3是本实用新型仪器上半部分的前视示意图；