專利名稱：適用于shpb實(shí)驗(yàn)的巖石試件鉆取-切割機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及巖石沖擊動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域中的巖石試件的鉆取-切割機(jī)器，具體涉及的是獲取分離式Hopkinson壓桿(簡稱SHPB)實(shí)驗(yàn)裝置中所需要的長/徑比小于0. 5的小直徑 ((50mm)巖石試件裝置。
背景技術(shù)：
在深部開采工程中，大型地下硐室與結(jié)構(gòu)的抗爆設(shè)計(jì)等領(lǐng)域，必須要進(jìn)行巖石的動(dòng)態(tài)力學(xué)特性，而且其動(dòng)力特征也是眾多深部巖體工程誘發(fā)巖爆致因分析的一個(gè)關(guān)鍵，因此研究巖石在沖擊作用下的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能具有重要意義。目前研究巖石的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能主要采用的是SHPB實(shí)驗(yàn)裝置。SHPB實(shí)驗(yàn)裝置對巖石進(jìn)行動(dòng)態(tài)力學(xué)性能測試時(shí)面臨波的彌散效應(yīng)問題，為了克服波的彌散效應(yīng)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成的影響需采用小直徑((50mm)且長/徑比小于0. 5的巖石試件。目前取得巖石試件的方法都是先利用小直徑巖石取芯鉆機(jī)鉆取較長的巖芯，再通過巖石切割機(jī)進(jìn)行切割成需要的巖石試件。整個(gè)過程較為復(fù)雜，而且試件的成品質(zhì)量較差，圓柱體試件的兩個(gè)端面平行度沒辦法保證，同時(shí)端面與柱面不容易保證相互垂直。此外，長/ 徑比小于0. 5的小直徑((50mm)巖石試件的絕對厚度都比較小，目前一般實(shí)驗(yàn)室中制作這種試件的設(shè)備和機(jī)器都很難以滿足要求。
發(fā)明內(nèi)容適用于SHPB實(shí)驗(yàn)的巖石試件鉆取-切割機(jī)是一種新型的多功能裝置儀器，用于在巖石動(dòng)態(tài)力學(xué)性能測試時(shí)獲取長/徑比小于0. 5的小直徑((50mm)巖石試件。本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、獲取理想尺寸巖石試件效率高、適應(yīng)性好、實(shí)驗(yàn)成本低的實(shí)驗(yàn)裝置和方法。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的適用于SHPB實(shí)驗(yàn)的巖石試件鉆取-切割機(jī)， 包括電機(jī)，巖石切割裝置，底座等組成。電機(jī)由帶有轉(zhuǎn)柄的齒輪、固定螺栓和轉(zhuǎn)子組成，轉(zhuǎn)子既可以安裝巖石切割片也可以安裝金剛石薄壁鉆頭，能夠兩用，同時(shí)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速可以通過調(diào)速開關(guān)調(diào)整。電機(jī)根據(jù)巖石切割裝置的位置，通過調(diào)節(jié)齒輪的轉(zhuǎn)柄帶動(dòng)齒輪，然后再通過齒輪和齒條之間的傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)電機(jī)在支架上面的上下移動(dòng)，調(diào)節(jié)好電機(jī)的位置后為防止電機(jī)的上下滑動(dòng)通過固定螺栓把電機(jī)固定在支架上。巖石切割裝置由轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)柄、轉(zhuǎn)動(dòng)切割轉(zhuǎn)盤、巖石切割虎鉗、固定螺栓和升降固定儀組成，升降固定儀裝有和電機(jī)一樣帶有轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)柄的齒輪，能夠?qū)崿F(xiàn)巖石切割裝置的上下移動(dòng)。巖石切割裝置根據(jù)電機(jī)的位置通過調(diào)節(jié)升降固定儀，調(diào)節(jié)好后用固定螺栓來固定整個(gè)的切割裝置，然后通過轉(zhuǎn)動(dòng)手柄來轉(zhuǎn)動(dòng)切割轉(zhuǎn)盤， 通過切割轉(zhuǎn)盤上的巖石切割虎鉗固定巖石，把巖石固定好后，轉(zhuǎn)子安裝巖石切割片，打開電機(jī)上的調(diào)速開關(guān)，并調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的速度為適宜值，然后通過轉(zhuǎn)動(dòng)切割轉(zhuǎn)盤進(jìn)行切割大直徑的巖芯。底座由支架、鉆芯虎鉗、和支架上的齒條組成，底座上安裝支架用來裝配電機(jī)和巖石切割裝置，在底座上裝有固定大直徑巖芯的鉆芯虎鉗，在轉(zhuǎn)子上換上金剛石薄壁鉆頭后，打開電機(jī)上的調(diào)速開關(guān)，并調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的速度為適宜值，然后通過調(diào)節(jié)齒輪上的轉(zhuǎn)柄來上下移動(dòng)電機(jī)進(jìn)行取出小直徑的巖芯。把取好的小直徑巖石再次放在巖石切割裝置上進(jìn)行第二次切割，得到長/徑比小于O. 5的小直徑((50mm)巖石試件。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是能夠獲取長/徑比小于O. 5的小直徑((50mm)巖石試件的成品質(zhì)量好，且試件的兩個(gè)端面平行度能夠得到保證；采用小型的巖石切割裝置對巖石進(jìn)行切割，在切割時(shí)采用可調(diào)速的電機(jī)防止巖芯在取得過程中速度過大造成巖芯破碎；同時(shí)把小型巖石切割裝置裝配在小直徑取芯鉆機(jī)上和取芯鉆機(jī)共用一個(gè)電機(jī)，從而節(jié)省了成本； 實(shí)現(xiàn)小直徑巖芯的鉆取和切割一體化，能夠高效率得獲取需要尺寸的巖芯。

[0007]圖I是實(shí)驗(yàn)裝置圖；[0008]圖2是電機(jī)圖；[0009]圖3是巖石切割裝置圖；[0010]圖4是升降固定儀的主視圖；[0011]圖5是升降固定儀的俯視圖；[0012]圖6是巖石切割虎鉗圖；[0013]圖7是巖石鉆芯虎鉗圖。
具體實(shí)施方式
[0014]在圖I所示實(shí)驗(yàn)裝置圖中，支架⑵安裝在底座⑷上，電機(jī)⑴安裝在支架⑵的上面，巖石切割裝置(3)安裝在支架(2)上，位于底座(4)和電機(jī)(I)之間。[0015]在圖2中的電機(jī)(1)，首先根據(jù)巖石切割裝置(3)的位置調(diào)節(jié)到合適的位置，然后
通過固定螺栓(6)把電機(jī)固定。電機(jī)(I)固定好后，再在兩用轉(zhuǎn)子(5)上面安裝巖石切割片，然后在圖3中把巖石固定在巖石切割虎鉗(11)上，固定好后，通過轉(zhuǎn)動(dòng)巖石切割轉(zhuǎn)盤
(12)上的轉(zhuǎn)動(dòng)手柄(13)使得巖石靠近切割片，再通過調(diào)整齒輪(8)上的轉(zhuǎn)柄來調(diào)整升降固定儀(9)，使得切片對準(zhǔn)要切去的巖石部位，此時(shí)用升降固定儀(9)上固定螺栓(7)把巖石切割裝置固定好，防止上下移動(dòng)。然后開動(dòng)電機(jī)(I)的開關(guān)調(diào)節(jié)切割片速度，使得切片速度適中，隨后轉(zhuǎn)動(dòng)巖石切割轉(zhuǎn)盤(12)上的轉(zhuǎn)動(dòng)手柄(13)進(jìn)行第一步切割巖石。等切好所有的巖石后，把巖石切割轉(zhuǎn)盤(12)轉(zhuǎn)到一邊去，并卸下巖石切割片，安裝上金剛石取芯鉆頭，安裝好后再在圖4底座上安裝的鉆芯虎鉗(15)上固定切好的巖石， 通過轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)(I)上齒輪(8)的轉(zhuǎn)柄調(diào)節(jié)電機(jī)(I)往下緩慢運(yùn)動(dòng)進(jìn)行取小直徑的巖芯。注意取小直徑的巖芯時(shí)向下緩慢移動(dòng)電機(jī)(I)，用力均勻，防止速度過大把巖芯取碎。等取出所有的小直徑巖芯后，再把巖芯放到圖3的裝置上切割長/徑比小于O. 5的小直徑巖石試件。
權(quán)利要求1.適用于SHPB實(shí)驗(yàn)的巖石試件鉆取-切割機(jī)，包括電機(jī)，巖石切割裝置，底座等組成， 其特征在與電機(jī)⑴由帶有轉(zhuǎn)柄的齒輪⑶，固定螺栓(6)和兩用轉(zhuǎn)子(5)組成，電機(jī)⑴ 根據(jù)巖石切割裝置(3)的位置，通過調(diào)節(jié)齒輪(8)的轉(zhuǎn)柄帶動(dòng)齒輪(8)，然后再通過齒輪(8)和齒條(17)之間的傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)電機(jī)(I)在支架(2)上面的上下移動(dòng)，調(diào)節(jié)好電機(jī)(I) 的位置后為防止電機(jī)(I)的上下滑動(dòng)通過固定螺栓(6)把電機(jī)固定在支架(2)上；切割裝置(3)由轉(zhuǎn)動(dòng)手柄(13)，轉(zhuǎn)動(dòng)切割轉(zhuǎn)盤(12)，巖石切割虎鉗(11)，固定螺栓(7)和升降固定儀(9)組成，切割裝置(3)根據(jù)電機(jī)的位置通過調(diào)節(jié)升降固定儀(9)，調(diào)節(jié)好后用固定螺栓來固定整個(gè)的切割裝置(3)，然后通過轉(zhuǎn)動(dòng)手柄(13)來轉(zhuǎn)動(dòng)切割轉(zhuǎn)盤(12)，通過切割轉(zhuǎn)盤(12)上的巖石切割虎鉗(11)固定巖石，把巖石固定好后，轉(zhuǎn)子(5)安裝巖石切割片，開動(dòng)電機(jī)(I)，通過轉(zhuǎn)動(dòng)切割轉(zhuǎn)盤(12)進(jìn)行切割大直徑的巖芯；底座⑷由支架(2)，鉆芯虎鉗(15)和支架(2)上的齒條(17)組成，底座(4)上安裝支架(2)用來裝配電機(jī)(I)和巖石切割裝置(3)，在底座(4)上裝有固定大直徑巖芯的鉆芯虎鉗(15)，在轉(zhuǎn)子(5)上換上金剛石薄壁鉆頭后，開動(dòng)電機(jī)，通過調(diào)節(jié)齒輪⑶上的轉(zhuǎn)柄來上下移動(dòng)電機(jī)(I)進(jìn)行取出小直徑的巖芯。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適用于SHPB實(shí)驗(yàn)的巖石試件鉆取-切割機(jī)，其特征在于所述的電機(jī)(I)上的轉(zhuǎn)子既可以安裝巖石切割片又可以安裝金剛石薄壁鉆頭，能夠兩用，同時(shí)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速可以通過調(diào)速開關(guān)調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適用于SHPB實(shí)驗(yàn)的巖石試件鉆取-切割機(jī)，其特征在于巖石切割裝置(3)上的升降固定儀(9)裝有和電機(jī)(I) 一樣帶有轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)柄的齒輪(8)，能夠?qū)崿F(xiàn)巖石切割裝置的上下移動(dòng)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種適用于SHPB實(shí)驗(yàn)的巖行試件鉆取-切割機(jī)，此裝置包括電機(jī)(1)，支架(2)，巖石切割裝置(3)，底座(4)等組成。根據(jù)巖石切割裝置(3)在支架(2)上的位置調(diào)節(jié)電機(jī)(1)進(jìn)行第一次大直徑的巖石的切割。然后把切割后的大直徑的巖石放在底座(4)上面的鉆芯虎鉗(15)上，取出小直徑(≤50mm)的巖芯。把取出的小直徑巖芯再次放在巖石切割裝置(3)上，切成長/徑比小于0.5的小直徑(≤50mm)巖石試件。采用這種結(jié)構(gòu)的小直徑巖石鉆取-切割機(jī)，不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且使用很低的成本就能夠很快的得到需要的長/徑比小于0.5的小直徑(≤50mm)巖石試件。
文檔編號(hào)B28D1/24GK202344694SQ20112041770
公開日2012年7月25日 申請日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月20日
發(fā)明者孟祥瑞, 王向前, 謝理想, 趙光明, 韓東波, 馬文偉, 高召寧 申請人:安徽理工大學(xué)