一种岩石的空心扭转剪切测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种岩石的空心扭转剪切测试装置，属于岩石类材料力学试验装置技术领域，该装置包括上部剪切固定机构和下部剪切扭转机构，其特征在于：所述上部剪切固定机构与所述下部剪切扭转机构滑动连接，且所述上部剪切固定机构和下部剪切扭转机构上均活动有用于对空心岩石试样进行夹持固定的试样端部固定组件，所述下部剪切扭转机构上还固设有两组扭矩施加组件，所述扭矩施加组件采用定滑轮和动滑轮相结合的滑轮组方式对空心岩石试样施加扭矩。本发明专利技术的扭转剪切测试装置能够提高试样固定的稳定性，而且还减少了由于岩石试样在扭矩作用下产生微小变形而导致扭矩损失的情况，提高了在岩石试样上施加扭矩的精确性。提高了在岩石试样上施加扭矩的精确性。提高了在岩石试样上施加扭矩的精确性。

【技术实现步骤摘要】
一种岩石的空心扭转剪切测试装置


[0001]本专利技术涉及岩石类材料力学试验装置
，尤其涉及一种岩石的空心扭转剪切测试装置。

技术介绍

[0002]钻探开挖等工程活动中的岩体多受到扭转剪切力学作用，其应力状态较岩石力学常规压缩、拉伸力学测试具有显著区别，因此，测试岩石的扭转剪切性能具有重要意义。由于岩石大多质地脆硬，其两端难以加工出螺纹等便于夹持的特殊形态，为减小扭矩施加的难度而通常采用空心圆环状岩石试样测试其扭转剪切力学性能。
[0003]目前岩石的扭转剪切应力通常采用液压配合电机驱动的方式进行施加。申请号为201810316676.X的专利技术专利申请文件中公开了一种岩石空心圆柱现场扭剪试验装置和方法，通过法向加载系统对试样施加法向应力，通过内压油泵对试样施加内部径向压力，通过剪力栓及与之配合的扭转马达对试样施加扭转应力，从而可以测试岩石在复杂应力状态的路径条件下的力学性质，但是其扭转应力的施加方式不够均匀稳定。申请号为201710636542.1的专利技术专利中公开了一种岩石扭剪
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压综合实验装置，能够实现扭剪和单轴施压同时进行，并且快速、可靠地对试样进行加装或拆卸，但其装置不够轻便。

技术实现思路

[0004]针对上述存在的问题，本专利技术旨在提供一种岩石的空心扭转剪切测试装置，通过试样内外壁同时进行强力胶配合圆钉进行夹持的方式，提高了试样固定的稳定性；通过滑轮组配合扭转电机进行扭转应力的加载，以及扭矩传递路径的设计，减少了由于岩石试样在扭矩作用下产生微小变形而导致扭矩损失的情况，提高了在岩石试样上施加扭矩的精确性。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0006]一种岩石的空心扭转剪切测试装置，包括上部剪切固定机构和下部剪切扭转机构，其特征在于：所述上部剪切固定机构与所述下部剪切扭转机构滑动连接，且所述上部剪切固定机构和下部剪切扭转机构上均活动有用于对空心岩石试样进行夹持固定的试样端部固定组件，所述下部剪切扭转机构上还固设有两组扭矩施加组件，所述扭矩施加组件采用定滑轮和动滑轮相结合的滑轮组方式对空心岩石试样施加扭矩。
[0007]进一步的，所述上部剪切固定机构包括四个可伸缩的支撑腿，四个所述支撑腿的顶部固设有第一安装板，所述第一安装板的中心开设有圆形的第一通孔，所述第一通孔的顶部连通开设有八边形通孔，所述八边形通孔的内接圆直径大于所述第一通孔的直径，与所述上部剪切固定机构相对应的试样端部固定组件卡设在所述八边形通孔内，且所述试样端部固定组件的底部贯穿所述第一通孔。
[0008]进一步的，所述试样端部固定组件包括与所述八边形通孔相对应的八角盘，所述八角盘上滑动设有两组试样外侧壁固定组件，每组所述试样外侧壁固定组件均包括对称设
置的两个滑动杆，每个所述滑动杆的底部均固设有弧形的夹持环，四个所述夹持环的连线为圆形结构，所述夹持环的内侧设有若干固定钉；所述八角盘上开设有用于所述滑动杆滑动的滑动限位通孔，所述滑动杆贯穿所述滑动限位通孔，且所述夹持环位于所述八角盘的下方，四个所述滑动杆之间设有两组用于驱动所述滑动杆移动的驱动组件。
[0009]进一步的，每组所述驱动组件均包括两个相互垂直的驱动杆，两个所述驱动杆上下交叉设置，且两个所述驱动杆之间通过固定块连接，每个所述驱动杆的两端均螺纹贯穿相互对应的滑动杆，且每个所述驱动杆的端部均固设有外齿牙，两组驱动组件相互对应的两个驱动杆端部之间通过环形齿带连接，所述环形齿带与所述外齿牙相互啮合；
[0010]所述驱动杆包括两个旋向相反的第一螺杆和第二螺杆，每个所述第一螺杆和所述第二螺杆之间通过连接轴固定连接，所述连接轴与所述固定块转动连接。
[0011]进一步的，所述八角盘上还滑动设有试样内侧壁固定组件，所述试样内侧壁固定组件结构与所述试样外侧壁固定组件结构相同，但尺寸小于试样外侧壁固定组件；且所述试样内侧壁固定组件中的滑动杆与所述述试样外侧壁固定组件中的滑动杆沿着圆周交错设置，所述试样内侧壁固定组件上的固定钉位于相互对应的夹持环外侧壁上。
[0012]进一步的，所述下部剪切扭转机构包括中间板和两个侧板，所述上部剪切固定机构滑动安装在所述中间板上，两组所述扭矩施加组件分别对应安装在两个侧板上；所述中间板的顶部中心固设有支撑圆环，所述支撑圆环上转动套设有扭转盘，所述扭转盘上也开设有上下连通的第一通孔和八边形通孔，与所述下部剪切扭转机构相对应的试样端部固定组件卡设在所述八边形通孔内，且所述下部剪切扭转机构相对应的试样端部固定组件安装方向与所述上部剪切固定机构对应的试样端部固定组件安装方向相反。
[0013]进一步的，所述扭转盘为两侧对称切除的圆盘结构，且所述扭转盘的两个弧形侧面上均开设有两个相互平行的凹槽，所述扭转盘两个弧形侧面相对的两个角上均固设有用于固定滑索的第一固定柱；两块所述侧板相对的两个角上均固设有用于安装所述扭矩施加组件的第一支撑柱。
[0014]进一步的，所述扭矩施加组件包括固设在所述第一支撑柱顶部的底部安装块，以及固设在所述侧板上的F型支撑件，所述底部安装块远离所述第一支撑柱的一端与所述F型支撑件的中间杆顶部固定连接；所述底部安装块的左右两侧均安装有扭转电机，两个扭转电机的高度不同，且每个所述扭转电机的输出轴上均安装有空心滑轮；所述底部安装块的顶部还固设有倒Z型支撑柱，所述倒Z型支撑柱的顶部固设有顶部安装块，所述倒Z型支撑柱与所述底部安装块和顶部安装块之间分别对应固设有两个高度不同的第二固定柱，所述第二固定柱也用于固定滑索；所述底部安装块、顶部安装块和F型支撑件之间设有用于连接滑索的滑轮组。
[0015]进一步的，所述滑轮组包括定滑轮组件和动滑轮组件，所述定滑轮组件包括固设在所述底部安装块和顶部安装块之间的定滑轮轴，所述定滑轮轴上固定套设有定滑轮套筒，所述定滑轮套筒的截面为工字型，且所述定滑轮套筒沿圆周方向固设有两圈第一滑动卡环，两个所述第一滑动卡环上均转动连接有所述空心滑轮；
[0016]所述动滑轮组件包括滑动设置在所述F型支撑件顶杆和中间杆之间的动滑轮套筒，所述动滑轮套筒的截面也为工字型，且所述工字型的动滑轮套筒两个水平部上均开设有第一滑动槽，每个所述第一滑动槽内均滑动设有滑动环，所述滑动环上固设有用于连接
滑索的外挂凸起；所述工字型的动滑轮套筒垂直段上开设有两圈第二滑动卡环，两个所述第二滑动卡环上也都转动连接有所述空心滑轮。
[0017]进一步的，所述滑轮组上连接有两种不同的滑索，第一种滑索有两根，一端连接在所述滑动环的外挂凸起上，另一端连接在扭转盘相互对应的第一固定柱上，且两根第一种滑索分别卡设在相互对应的扭转盘侧壁上的凹槽内；
[0018]第二种滑索也有两根，一端连接在扭转电机输出轴上安装的空心滑轮上，另一端绕过相互对应的动滑轮套筒上安装的空心滑轮，然后再绕过对应的定滑轮套筒上安装的空心滑轮，最后固定在对应的第二固定柱上。
[0019]本专利技术的有益效果是：与现有技术相比，本专利技术的改进之处在于，
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种岩石的空心扭转剪切测试装置，包括上部剪切固定机构(100)和下部剪切扭转机构(200)，其特征在于：所述上部剪切固定机构(100)与所述下部剪切扭转机构(200)滑动连接，且所述上部剪切固定机构(100)和下部剪切扭转机构(200)上均活动有用于对空心岩石试样进行夹持固定的试样端部固定组件(1)，所述下部剪切扭转机构(200)上还固设有两组扭矩施加组件(2)，所述扭矩施加组件(2)采用定滑轮和动滑轮相结合的滑轮组方式对空心岩石试样施加扭矩。2.根据权利要求1所述的一种岩石的空心扭转剪切测试装置，其特征在于：所述上部剪切固定机构(100)包括四个可伸缩的支撑腿(3)，四个所述支撑腿(3)的顶部固设有第一安装板(4)，所述第一安装板(4)的中心开设有圆形的第一通孔(401)，所述第一通孔(401)的顶部连通开设有八边形通孔(402)，所述八边形通孔(402)的内接圆直径大于所述第一通孔(401)的直径，与所述上部剪切固定机构(100)相对应的试样端部固定组件(1)卡设在所述八边形通孔(402)内，且所述试样端部固定组件(1)的底部贯穿所述第一通孔(401)。3.根据权利要求2所述的一种岩石的空心扭转剪切测试装置，其特征在于：所述试样端部固定组件(1)包括与所述八边形通孔(402)相对应的八角盘(101)，所述八角盘(101)上滑动设有两组试样外侧壁固定组件，每组所述试样外侧壁固定组件均包括对称设置的两个滑动杆(102)，每个所述滑动杆(102)的底部均固设有弧形的夹持环(103)，四个所述夹持环(103)的连线为圆形结构，所述夹持环(103)的内侧设有若干固定钉(104)；所述八角盘(101)上开设有用于所述滑动杆(102)滑动的滑动限位通孔(1011)，所述滑动杆(102)贯穿所述滑动限位通孔(1011)，且所述夹持环(103)位于所述八角盘(101)的下方，四个所述滑动杆(102)之间设有两组用于驱动所述滑动杆(102)移动的驱动组件。4.根据权利要求3所述的一种岩石的空心扭转剪切测试装置，其特征在于：每组所述驱动组件均包括两个相互垂直的驱动杆(105)，两个所述驱动杆(105)上下交叉设置，且两个所述驱动杆(105)之间通过固定块(106)连接，每个所述驱动杆(105)的两端均螺纹贯穿相互对应的滑动杆(102)，且每个所述驱动杆(105)的端部均固设有外齿牙(107)，两组驱动组件相互对应的两个驱动杆(105)端部之间通过环形齿带(108)连接，所述环形齿带(108)与所述外齿牙(107)相互啮合；所述驱动杆(105)包括两个旋向相反的第一螺杆(1051)和第二螺杆(1052)，每个所述第一螺杆(1051)和所述第二螺杆(1052)之间通过连接轴(1053)固定连接，所述连接轴(1053)与所述固定块(106)转动连接。5.根据权利要求3所述的一种岩石的空心扭转剪切测试装置，其特征在于：所述八角盘(101)上还滑动设有试样内侧壁固定组件，所述试样内侧壁固定组件结构与所述试样外侧壁固定组件结构相同，但尺寸小于试样外侧壁固定组件；且所述试样内侧壁固定组件中的滑动杆(102)与所述述试样外侧壁固定组件中的滑动杆(102)沿着圆周交错设置，所述试样内侧壁固定组件上的固定钉(104)位于相互对应的夹持环(103)外侧壁上。6.根据权利要求3所述的一种岩石的空心扭转剪切测试装置，其特征在于：所述下部剪切扭转机构(200)包括中间板(5)和两个侧板(6)，所述上部剪切固定机构(100)滑动安装在所述中间板(5)上，两组所述扭矩施加组件(2)分别对应安装在两个侧板(6)上；所述中间板(5)的顶部中心固设有支撑圆环(7)，所述支...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘石，鲁金虎，蔡传昕，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军工程大学，
类型：发明
国别省市：