本发明专利技术实施例公开了一种煤岩双向约束摆锤式冲击动力加载试验装置，属于岩石力学试验领域；下底板、左右侧挡板、立柱和上顶梁共同构成机架；该试验机可分前后两大部分组成：前部由横连接杆、摆轴测角机构、竖连接杆和摆锤冲击机构从上往下依次铰接构成，后部则为上顶梁、二维约束加载机构和下底板从上往下彼此间平面接触构成；该试验机可通过调节摆锤冲击机构来实现无级变能量冲击，同时借助二维约束加载机构对试件施加约束荷载，并通过动态观察装置对试件表面细观裂隙进行实时、连续的观测，可完成二维约束条件下试样冲击试验任务，是一种自动化程度高、操作简单的试验设备。
【技术实现步骤摘要】
一种煤岩双向约束摆锤式冲击动力加载试验装置
本专利技术涉及岩石力学试验领域，尤其涉及一种煤岩双向约束摆锤式冲击动力加载试验装置。
技术介绍
煤岩体由于受实际地质条件影响经常处于多种约束载荷作用之中，同时煤岩在开采过程中又会受到冲击荷载，煤岩体结构破坏与此息息相关。因此在实验室实现约束条件下冲击载荷，对扩展与丰富现有岩石力学试验具有重要意义。由于以往对约束条件下冲击载荷重视不足，大多数传统岩石力学试验设备在设计时未考虑实约束冲击载荷的功能，导致可实现约束冲击载荷试验设备及其匮乏，而为了更深入认识煤岩体在实际载荷作用(即约束冲击载荷)下其微结构尺度、数量等的变化规律，开发能实现约束冲击载荷作用的岩石细观力学试验装置就显得尤为重要。现有设备存在精度低、自动化程度不高、数据采集不能实现连续化、实时化等缺点，造成实验结果受人为因素影响较大，给数据采集、处理、分析造成极大干扰。
技术实现思路
为了实现加载过程中对试件宏细观观测并动态收集实验数据，提高实验数据采集的及时性和准确性，本专利技术的实施例提供了一种煤岩双向约束摆锤式冲击动力加载试验装置，包括二维约束加载机构、摆轴测角机构、摆锤冲击机构、动态观测装置和机架；所述二维约束加载机构设在所述机架的中部；所述摆锤冲击机构设在所述机架的前部；所述摆轴测角机构设在所述摆锤冲击机构的上方；所述动态观测装置设在所述二维约束加载机构的前方。进一步地，所述机架包含上承压板、下承压板、立柱和连接件；所述上承压板和所述下承压板分别设在所述立柱的两端；所述上承压板和所述下承压板分别通过所述连接件与所述立柱连接。进一步地，所述二维约束加载机构包含刚性试验加载头、分离式液压千斤顶、固定底座、数控电动液压油泵、油泵控制器、承压垫块；所述刚性试验加载头连接所述分离式液压千斤顶的端头；所述分离式液压千斤顶的前端通过螺母连接所述刚性试验加载头、末端固定在所述固定底座上；所述固定底座的一端通过螺母固定在所述上顶梁或侧挡板上；所述数控电动液压油泵连接所述分离式液压千斤顶；所述油泵控制器连接所述数控电动液压油泵；所述承压垫块设在所述试样与侧挡板或底板之间。进一步地，所述摆轴测角机构包含横连接杆固定装置、横连接杆、单向端关节轴承、角度盘、度盘位置调节装置和指针；所述横连接杆固定装置通过螺栓固定在所述机架的立柱上；所述横连接杆通过活动螺母固定在所述横连接杆固定装置；所述单向端关节轴承通过定向轴承连接所述横连杆上；所述角度通过螺母固定在所述度盘位置调节装置上；所述度盘位置调节装置设在所述横连接杆的中部；所述指针设在所述单向端关节轴承的下部竖连接杆上。进一步地，所述摆锤冲击机构包含竖连接杆、摆锤固定件、摆锤；所述竖连接杆的上端连接在所述单向端关节轴承、下端连接在所述摆锤固定件；所述摆锤通过所述摆锤固定件连接所述竖连接杆。进一步地，所述动态观测装置包含由压力测量装置、压力转换器、压力固定架、变形测量装置、变形固定架、变形转换器、细观观测仪器和细观观测支架；所述压力测量装置通过所述压力固定架固定在试件上；压力转换器连接所述压力测量装置；所述变形测量装置通过所述变形固定架固定在试件上；所述变形转换器连接所述变形测量装置；所述细观观测支架设在所述立柱上；所述细观观测仪器设在所述细观观测支架上。进一步地，所述二维约束加载机构可依据不同试验任务调节分离式液压千斤顶实现试验条件。进一步地，所述摆轴测角机构设有数显刻度盘，用以实时读取摆锤冲击起始位置及计算出冲击能量。进一步地，所述细观观测装置、所述变形测量装置、所述压力测量装置均通过数据线、端口和计算机相连接，实现数据的实时读取。进一步地，所述变形测量装置为应变计；所述压力测量装置为压力传感器；所述细观观测仪器为连续变焦的数码显微镜。由上述本专利技术的实施例提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例通过调节二维约束加载机构机构来达到设定的二维约束，通过摆轴测角机构和摆锤冲击机构实现对试件一定冲击载荷的加载，通过数据采集系统来实时获取实验数据，研究试件在加载过程中的细观力学性质，极大提高了试验的效率。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术一种煤岩双向约束摆锤式冲击动力加载试验装置的主视图；图2是本专利技术一种煤岩双向约束摆锤式冲击动力加载试验装置的俯视图；图3是本专利技术一种煤岩双向约束摆锤式冲击动力加载试验装置的三维效果图；图4是本专利技术一种煤岩双向约束摆锤式冲击动力加载试验装置的三维效果图；图中，1-下底板，2-左侧挡板，3-右侧挡板，4、5、6、7-螺母，8、9、10、11-立柱，12、13、14、15-螺母，16-上顶梁，17、18-螺母，19、20-蝶型调节螺母，21-横连接杆，22、23-螺母，24、25-横杆连接块，26-测角连接块块，27-蝶型调节螺母，28-度盘，29、30-螺母，31-定向转轴，32-轴杆连接块，33-指针，34-竖连接杆，35、36-分离式液压千斤顶，37、38-刚性加载头，39-杆锤连接块，40-摆锤，41-承压垫块，42、43、44、45-水平调节螺母。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的组件或具有相同或类似功能的组件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本专利技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、组件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、组件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称组件被“连接”或“耦接”到另一组件时，它可以直接连接或耦接到其他组件，或者也可以存在中间组件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。为便于对本专利技术实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本专利技术实施例的限定。实施例一为了解决上述现有技术的缺点，本专利技术实施例设计了一种煤岩双向约束摆锤式冲击动力加载试验装置，如图1所示，包括二维约束加载机构、摆轴测角机构、摆锤冲击机构、动态观测装置和机架。二维约束加载机构设在所述机架的中部；摆锤冲击机构设在所述机架的前部；摆轴测角机构设在所述摆锤冲击机构的上方；本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种煤岩双向约束摆锤式冲击动力加载试验装置，其特征在于，包括二维约束加载机构、摆轴测角机构、摆锤冲击机构、动态观测装置和机架；所述二维约束加载机构设在所述机架的中部；所述摆锤冲击机构设在所述机架的前部；所述摆轴测角机构设在所述摆锤冲击机构的上方；所述动态观测装置设在所述二维约束加载机构的前方。
【技术特征摘要】
1.一种煤岩双向约束摆锤式冲击动力加载试验装置，其特征在于，包括二维约束加载机构、摆轴测角机构、摆锤冲击机构、动态观测装置和机架；所述二维约束加载机构设在所述机架的中部；所述摆锤冲击机构设在所述机架的前部；所述摆轴测角机构设在所述摆锤冲击机构的上方；所述动态观测装置设在所述二维约束加载机构的前方。2.根据权利要求1所述的一种煤岩双向约束摆锤式冲击动力加载试验装置，其特征在于，所述机架包含上顶梁、下底板、立主、左右侧挡板和连接件；所述上顶梁和所述下底板分别设在所述立柱的两端；所述左右挡板分别设在所述立柱的左右两侧；所述上顶梁、下底板和左右侧挡板分别通过所述连接件与所述立柱连接。3.根据权利要求1所述的一种煤岩双向约束摆锤式冲击动力加载试验装置，其特征在于，所述二维约束加载机构包含刚性试验加载头、分离式液压千斤顶、固定底座、数控电动液压油泵、油泵控制器、承压垫块；所述刚性试验加载头连接所述分离式液压千斤顶的端头；所述分离式液压千斤顶的前端通过螺母连接所述刚性试验加载头、末端固定在所述固定底座上；所述固定底座的一端通过螺母固定在所述上顶梁或侧挡板上；所述数控电动液压油泵连接所述分离式液压千斤顶；所述油泵控制器连接所述数控电动液压油泵；所述承压垫块设在所述试样与侧挡板或底板之间。4.根据权利要求1所述的一种煤岩双向约束摆锤式冲击动力加载试验装置，其特征在于，所述摆轴测角机构包含横连接杆固定装置、横连接杆、单向端关节轴承、角度盘、度盘位置调节装置和指针；所述横连接杆固定装置通过横杆连接块固定在所述机架的立柱上；所述横连接杆通过蝶型螺母固定所述横连接杆固定装置；所述单向端关节轴承通过定向轴承连接所述横连杆上；所述圆刻度盘通过螺母固定在所述度盘位...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵洪宝，琚楠松，王飞虎，胡桂林，张欢，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11
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