一种冲击孔围岩特性测试系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种冲击孔围岩特性测试系统，压力室总成内设有测试腔，岩样置于测试腔内的下压头上，且冲击钻头的顶端和岩样下端面接触，密封套套设于岩样的外壁上，且密封套的上下两端分别固定连接在上压头和下压头上，岩样密封置于密封套内，轴向引伸计与径向引伸计均固定于密封套的外壁上，加压杆下压上压头，并将上压头压触于岩样上，并将岩样固定于测试腔内。本实用新型专利技术可同时对不同围压、不同冲击频率、不同冲击载荷组合下的冲击孔围岩的变形特性进行测量，使用效果好。

A test system for rock properties of percussion hole

【技术实现步骤摘要】
一种冲击孔围岩特性测试系统
：本技术涉及一种冲击孔围岩特性测试系统。
技术介绍
：在矿山凿岩领域，为了提高钻机的作业效率，往往采用冲击切削复合破岩方法。冲击诱导凿岩原理，如图8所示（图中：44、诱导损伤区岩石，45、冲击破碎区岩石），其工作原理如下：冲击钻43在冲击活塞41的作用下冲击钻凿中心孔，冲击诱导中心孔周围的岩石卸载，且在原岩应力及冲击扰动载荷的作用下产生裂纹，使岩石强度弱化。同时牙轮钻头42对冲击诱导孔周边岩石施加旋转切削力，使岩石切削破碎，P为施加的轴向压力，Q为冲击载荷，T为回转切削力矩。牙轮切削钻具切削诱导围岩损伤区时极大的减小了钻头的磨损、提高了钻孔的效率，然而牙轮切削孔径D和冲击孔d如何匹配，冲击间距L如何选择，尚无明确规范。因此，在目前冲击切削复合破岩的基础上提出一种冲击孔围岩特性测试系统，为冲击切削复合钻具的合理设计提供试验基础，从而进一步提高冲击切削复合破岩的钻进效率。
技术实现思路
：本技术是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种冲击孔围岩特性测试系统。本技术所采用的技术方案有：一种冲击孔围岩特性测试系统，包括机架、液压马达、加压杆、增压器、空气压缩机、伺服阀、电液比例阀、油源、上压头、轴向引伸计、冲击钻头、振动油缸、径向引伸计、岩样、密封套和设有下压头的压力室总成，所述压力室总成固定于机架上，在压力室总成内设有测试腔，上压头插接于压力室总成上，且上压头的一端伸于压力室总成的测试腔内，下压头的上端置于所述测试腔内，液压马达固定于机架上，且液压马达的输出轴与振动油缸固定连接，振动油缸的输出轴与冲击钻头固定连接，冲击钻头的顶端伸于测试腔内，在冲击钻头上设有吹气孔，空气压缩机通过管路与吹气孔相连通；伺服阀和电液比例阀均与油源相连，伺服阀通过两根管路对应与振动油缸上的进油口和回油口相连通，电液比例阀通过管路与液压马达相连，增压器通过管路与测试腔相连通；加压杆设于机架上，岩样置于测试腔内的下压头上，且冲击钻头的顶端和岩样下端面接触，密封套套设于岩样的外壁上，且密封套的上下两端分别固定连接在上压头和下压头上，岩样密封置于密封套内，轴向引伸计与径向引伸计均固定于密封套的外壁上，加压杆下压上压头，并将上压头压触于岩样上，并将岩样固定于测试腔内。进一步地，所述压力室总成包括上盖、筒体、下压头和底座，所述筒体上设有测试腔，上盖与底座分别固定于测试腔的上下两侧，下压头固定于底座上，且下压头的顶端伸于测试腔内；上压头依次穿过上盖和筒体并伸于测试腔内，且上压头与下压头同轴线设置。进一步地，所述下压头的轴心方向上设有钻头孔，冲击钻头置于钻头孔内。进一步地，所述底座上设有振动油缸上腔孔道、气压孔道和排渣孔，所述伺服阀上的一根管路通过振动油缸上腔孔道与所述振动油缸上的进油口相连，伺服阀上的另一根管路直接与振动油缸上的回油口相连；空气压缩机上的管路与气压孔道相连，排渣孔与下压头上的钻头孔相连通。进一步地，所述上盖和筒体上设有相互贯通的液压油孔道，液压油孔道与所述测试腔相贯通，增压器通过液压油孔道向测试腔注入液压油。进一步地，所述机架包括下横梁、立柱和上横梁，两所述立柱固定于下横梁上，上横梁固定于立柱的顶端，液压马达固定于下横梁上，压力室总成置于两立柱之间，加压杆设于上横梁上。进一步地，所述上横梁的外壁上设有提升油缸，在一根立柱的外壁上设有导轨，导轨上设置移动小车。进一步地，所述加压杆上设有压力传感器。进一步地，所述测试系统还包括控制柜，所述增压器、空气压缩机、伺服阀、电液比例阀以及轴向、径向引伸计均对应与控制柜相连。进一步地，所述密封套为橡胶套，密封套套紧在岩样的外部，且密封套的两端均通过卡箍固定于上压头下部和下压头上部。本技术具有如下有益效果：1）液压马达连同冲击钻头共同位于岩样的下部，上压头和加压杆作用于岩样的上部，从而更好的模拟实际凿岩状况。2）压力室总成内部可以增加加热装置，可以测试不同温度下冲击孔围岩的动态特性。3）本技术可同时对不同围压、不同冲击频率、不同冲击载荷组合下的冲击孔围岩的变形特性进行测量，是一种新型的复合测试系统。附图说明：图1为本技术结构图。图2为提升油缸提起筒体放置岩样示意图。图3为提升油缸放下筒体示意图。图4为移动小车放置压力室总成示意图。图5为本技术中压力室总成的结构图。图6为本技术中振动油缸的原理示意图。图7为岩样密封安装示意图。图8为现有的冲击诱导凿岩原理。图中：1-液压马达；2-下横梁；3-立柱；4-压力室总成；5、加压杆；6、压力传感器；7、上横梁；8-增压器；9-空气压缩机；10-伺服阀；11-电液比例阀；12-油源；13-控制柜；14-提升油缸；15-移动小车；16-导轨；17-上盖；18-上压头；20-筒体；21-轴向引伸计；22-冲击钻头；23-下压头；24、液压油孔道；25-底座；26-振动油缸上腔孔道；27-气压孔道；29-振动油缸；30-排渣孔；31-径向引伸计；32-岩样；33-密封套；34-卡箍。具体实施方式：下面结合附图对本技术作进一步的说明。如图1至图7，本技术一种冲击孔围岩特性测试系统，包括机架、液压马达1、压力室总成4、加压杆5、增压器8、空气压缩机9、伺服阀10、电液比例阀11、油源12、上压头18、轴向引伸计21、冲击钻头22、振动油缸29、径向引伸计31、岩样32和密封套33。压力室总成4置于机架上，在压力室总成4上设有测试腔40，上压头18插接于压力室总成4上，且上压头18的一端伸于压力室总成4的测试腔40内。液压马达1固定于机架上，且液压马达1的输出轴与振动油缸29固定连接，振动油缸29的输出轴与冲击钻头22固定连接，冲击钻头22的末端和岩样32接触，在冲击钻头22上设有吹气孔220，空气压缩机9通过管路与吹气孔220相连通。伺服阀10和电液比例阀11均与油源12相连，伺服阀10通过两根管路对应与振动油缸29上的进油口和回油口相连通，电液比例阀11通过管路与液压马达1相连，增压器8通过管路与测试腔40相连通。加压杆5设于机架中的上横梁7上，套紧岩样的密封套33位于测试腔内，密封套33两端通过卡箍34固定于上压头18下部和下压头23上部，轴向引伸计21与径向引伸计31固定于密封套33的外壁上，加压杆5下压上压头18，并将上压头18压触于岩样32上，并将岩样32固定于测试腔40内。本技术中的压力室总成4包括上盖17、筒体20、下压头23和底座25，筒体20上设有测试腔40，上盖17与底座25分别固定于测试腔40的上下两侧，下压头23固定于底座25上，且下压头23的一端伸于测试腔40内；上压头18依次穿过上盖17和筒体20并伸于测试腔40内，且上压头18与下压头23同轴线设置。在筒体20上端设有滑动孔200，该滑动孔200与测试腔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冲击孔围岩特性测试系统，其特征在于：包括机架、液压马达（1）、加压杆（5）、增压器（8）、空气压缩机（9）、伺服阀（10）、电液比例阀（11）、油源（12）、上压头（18）、轴向引伸计（21）、冲击钻头（22）、振动油缸（29）、径向引伸计（31）、岩样（32）、密封套（33）和设有下压头（23）的压力室总成（4），所述压力室总成（4）固定于机架上，在压力室总成（4）内设有测试腔（40），上压头（18）插接于压力室总成（4）上，且上压头（18）的一端伸于压力室总成（4）的测试腔（40）内，下压头（23）的上端置于所述测试腔（40）内，液压马达（1）固定于机架上，且液压马达（1）的输出轴与振动油缸（29）固定连接，振动油缸（29）的输出轴与冲击钻头（22）固定连接，冲击钻头（22）的顶端伸于测试腔（40）内，在冲击钻头（22）上设有吹气孔（220），空气压缩机（9）通过管路与吹气孔（220）相连通；伺服阀（10）和电液比例阀（11）均与油源（12）相连，伺服阀（10）通过两根管路对应与振动油缸（29）上的进油口和回油口相连通，电液比例阀（11）通过管路与液压马达（1）相连，增压器（8）通过管路与测试腔（40）相连通；加压杆（5）设于机架上，岩样（32）置于测试腔（40）内的下压头（23）上，且冲击钻头（22）的顶端和岩样下端面接触，密封套（33）套设于岩样（32）的外壁上，且密封套（33）的上下两端分别固定连接在上压头（18）和下压头（23）上，岩样（32）密封置于密封套（33）内，轴向引伸计（21）与径向引伸计（31）均固定于密封套（33）的外壁上，加压杆（5）下压上压头（18），并将上压头（18）压触于岩样（32）上，并将岩样（32）固定于测试腔（40）内。/n...

【技术特征摘要】
1.一种冲击孔围岩特性测试系统，其特征在于：包括机架、液压马达（1）、加压杆（5）、增压器（8）、空气压缩机（9）、伺服阀（10）、电液比例阀（11）、油源（12）、上压头（18）、轴向引伸计（21）、冲击钻头（22）、振动油缸（29）、径向引伸计（31）、岩样（32）、密封套（33）和设有下压头（23）的压力室总成（4），所述压力室总成（4）固定于机架上，在压力室总成（4）内设有测试腔（40），上压头（18）插接于压力室总成（4）上，且上压头（18）的一端伸于压力室总成（4）的测试腔（40）内，下压头（23）的上端置于所述测试腔（40）内，液压马达（1）固定于机架上，且液压马达（1）的输出轴与振动油缸（29）固定连接，振动油缸（29）的输出轴与冲击钻头（22）固定连接，冲击钻头（22）的顶端伸于测试腔（40）内，在冲击钻头（22）上设有吹气孔（220），空气压缩机（9）通过管路与吹气孔（220）相连通；伺服阀（10）和电液比例阀（11）均与油源（12）相连，伺服阀（10）通过两根管路对应与振动油缸（29）上的进油口和回油口相连通，电液比例阀（11）通过管路与液压马达（1）相连，增压器（8）通过管路与测试腔（40）相连通；加压杆（5）设于机架上，岩样（32）置于测试腔（40）内的下压头（23）上，且冲击钻头（22）的顶端和岩样下端面接触，密封套（33）套设于岩样（32）的外壁上，且密封套（33）的上下两端分别固定连接在上压头（18）和下压头（23）上，岩样（32）密封置于密封套（33）内，轴向引伸计（21）与径向引伸计（31）均固定于密封套（33）的外壁上，加压杆（5）下压上压头（18），并将上压头（18）压触于岩样（32）上，并将岩样（32）固定于测试腔（40）内。


2.如权利要求1所述的冲击孔围岩特性测试系统，其特征在于：所述压力室总成（4）包括上盖（17）、筒体（20）、下压头（23）和底座（25），所述筒体（20）上设有测试腔（40），上盖（17）与底座（25）分别固定于测试腔（40）的上下两侧，下压头（23）固定于底座（25）上，且下压头（23）的顶端伸于测试腔（40）内；上压头（18）依次穿过上盖（17）和筒体（20）并伸于测试腔（40）内，且上压头（18）与下压头（23）同轴线设...

【专利技术属性】
技术研发人员：娄磊，吴万荣，栾云广，
申请(专利权)人：南京工业职业技术学院，中南大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32