CN101776535A - 一种凿岩冲击器的冲击性能检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种凿岩冲击器的冲击性能检测装置及其检测方法。本发明的检测装置包括凿岩冲击器、施压液压缸、主动液压缸和被动液压缸，凿岩冲击器的钻头直接打击主动液压缸，主动液压缸和被动液压缸之间的液压油路上安装有阻尼元件和单向阀，主动液压缸和被动液压缸分别设有第一压力传感器和第二压力传感器，被动液压缸上安装有用于储存由于冲击力驱动而传递过来的能量的储能装置，主动液压缸和/或被动液压缸分别设有测量其活塞的位移的位移传感器，位移传感器、压力传感器的信号输出端与性能检测系统的信号输入端连接。本发明的检测装置能反映冲击器的冲击频率和冲击能量，且能模拟冲击器击碎岩石以及冲孔速度的综合效果。本发明检测方法简单直观、操作方便。

Description

一种凿岩冲击器的冲击性能检测装置及其检测方法

技术领域

本发明是一种凿岩冲击器的冲击性能检测装置及其检测方法，属于凿岩冲击器的冲击性能检测装置及其检测方法的改造技术。

背景技术

气动或液压式凿岩冲击器都是利用高压流体作为动力介质，驱动冲击器内部的活塞，使活塞进行高速度、高频率的往复运动，以实现对钻头施加一种周期性的冲击力，从而达到碎石钻孔的效果。冲击器的动力性能直接影响冲击钻进的破岩效率。冲击器的冲击频率和冲击能量是冲击器各项性能参数中最重要的两个工作参数。但研究和实际现场使用发现，这两个工作参数又与岩石的力学性能、冲击器对岩石的预压紧力大小等条件有密切关系。长久以来工程界研究了各种方法解决这方面的问题，但都各有其优缺点，特别是这些方法难以做到方便的模拟岩石的力学性能，并且在此基础上进行高速高频接触式的工作性能测试。

目前行业内对气动或液压式凿岩冲击器冲击性能的标准检测方法为应力波法(见GB/T 5621-1999)。根据标准中相关规定，所需要的主要设备为贴有应变片的特制或一般钎杆，钎杆另一端抵住吸能装置，目的是尽量不出现能量反射现象。即使出现反射能量，也要求反射能量不应超过入射波能量的20％，以模拟在实际应用中通过岩石反射的能量。钎杆的适当位置贴有应变片传感器，通过采集和处理应变信号换算出击打钎杆的冲击器的冲击性能。这种方法有几个关键因素要处理好，否则得到的结果有大的差异。例如，钎杆的长度和重量要把握的恰到好处；应变片传感器要定标，而且一般通过自由落体重物来定标，与高频冲击力的情况有区别，因此误差较大；吸能器必须根据岩石的吸能效果对应设计，否则影响检测效果。具体的说就是这种方法复杂、影响因素多、操作难度大。

此外也有适合在实验室内研究所采用的所谓光电位移微分法、电磁感应法、触点法、高速摄影法、气动法、示功图法和能量法等。但这些方法基本都是对冲击器活塞进行研究，只能起到间接检测的作用。考虑实际生产中运用的要求，这些检测方法表现出测试器材及设备复杂、操作不方便、对人的操作技术要求过高、工作量较大、成本高等缺点。由于冲击器的实际工作环境相对恶劣，这些方法都无法或很难在施工现场进行实时测试。有些方法在测试过程中甚至要破坏冲击器内部的某些工作机理，造成测试时冲击器的工作状态与实际工作情况有较大的出入。如果只是要求对不同品牌、不同型号的冲击器产品性能参数进行相对比较时，这些检测方法显得更加不可靠、不直观。

冲击器在实际生产应用中，无论生产厂家还是用户，一般都以冲击器的冲击频率和冲击能量作为判断冲击器的品质或者选购冲击器的主要依据，但是如果考虑到冲击器实际使用时复杂的地理环境和使用条件，也需要在上述性能参数的基础上再创建一个综合的性能参考量，这个综合的性能参考量不仅能够反映冲击器的冲击频率和冲击能量，而且还能模拟冲击器击碎岩石以及冲孔速度的综合效果。但现有方法及其装置的都难以满足该要求。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种不仅能够检测冲击器的冲击频率和冲击能量，而且还能模拟冲击器击碎岩石以及冲孔速度的综合效果的凿岩冲击器的冲击性能检测装置。本发明易于标定、设备成本和实验成本都较低。

本发明的另一目的在于提供一种简单直观、操作方便的凿岩冲击器的冲击性能检测装置的检测方法。

本发明的技术方案是：本发明的凿岩冲击器的冲击性能检测装置，包括有凿岩冲击器、将冲击器固定并施加定量预压紧力的施压液压缸、主动液压缸和被动液压缸，凿岩冲击器的钻头直接打击主动液压缸，主动液压缸和被动液压缸之间的液压油路上安装有阻尼元件和单向阀，主动液压缸和被动液压缸分别设有测量其液压参数的第一压力传感器和第二压力传感器，被动液压缸上安装有用于储存由于冲击力驱动而传递过来的能量的储能装置，主动液压缸和/或被动液压缸分别设有测量其活塞的位移的位移传感器，位移传感器、第一压力传感器及第二压力传感器的信号输出端与性能检测系统的信号输入端连接。

上述主动液压缸和被动液压缸之间的液压油路上安装有压力表。

上述性能检测系统为计算机辅助检测系统。

上述凿岩冲击器为气动或液压式凿岩冲击器。

上述储能装置为重物或弹簧或/和重物与弹簧的组成体。

上述阻尼元件为流体阻尼孔。

上述阻尼孔的大小能调节。

本发明凿岩冲击器的冲击性能检测装置的检测方法，其包括如下过程：

1)凿岩冲击器的钻头直接打击主动液压缸，第一压力传感器和第二压力传感器分别测量主动液压缸和被动液压缸的液压参数，第一压力传感器测量出主动液压缸的力学数据，被动液压缸上的储能装置储存由于冲击力驱动而传递过来的能量，且位移传感器实时测量主动液压缸和/或被动液压缸活塞的位移情况；

2)性能检测系统采集第一压力传感器、第二压力传感器以及位移传感器的信号，经过计算机处理从而得到模拟凿岩冲击器施工现场实验的冲击频率、冲击功率和冲击力力学参数，从而得到凿岩冲击器的实际工作状况。

上述阻尼孔元件能调节阻尼效果，通过调节阻尼效果及结合液压系统能模拟凿岩冲击器所打击的岩石的力学性能。

本发明避免了传统检测方法为了直接获得气动冲击器内部活塞的运动参数而不得不对冲击器做出一些改变其工作机理的措施，从而为保证检测处理出来的性能参数的准确性提供了可靠的前提条件；本发明的装置很好地模拟了在施工现场冲击器所要击碎钻孔的岩石，使得测试时冲击器的工作环境更为接近于施工现场的工作环境；可以准确地获得气动冲击器击碎岩石模拟钻孔时输出的最终效果，而不是间接地从冲击器内部活塞中获得；本发明装置简单、操作方便、受人为的影响较小、可重复利用，甚至可以将本发明装置制作成一套标准的气动冲击器的检测设备，对不同的气动冲击器产品的性能参数进行检测、比较，从而降低检测的成本。另外，可以将检测出来的压力变化描绘成一条压力曲线，为优化气动冲击器的设计提供依据。本发明是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的凿岩冲击器的冲击性能检测装置及其检测方法。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为本发明实施例2的结构示意图。

具体实施方式

实施例：

本发明的结构示意图如图1所示，本发明的凿岩冲击器的冲击性能检测装置，包括有凿岩冲击器1、将冲击器1固定并施加定量预压紧力的施压液压缸2、主动液压缸4和被动液压缸9，凿岩冲击器1的钻头3直接打击主动液压缸4，主动液压缸4和被动液压缸9之间的液压油路上安装有阻尼元件6和单向阀7，主动液压缸4和被动液压缸9分别设有测量其液压参数的第一压力传感器5和第二压力传感器8，被动液压缸9上安装有用于储存由于冲击力驱动而传递过来的能量的储能装置，主动液压缸4和/或被动液压缸9分别设有测量其活塞的位移的位移传感器11，位移传感器11、第一压力传感器5及第二压力传感器8的信号输出端与性能检测系统的信号输入端连接。本实施例中，被动液压缸9设有测量其活塞的位移的位移传感器11。

上述主动液压缸4和被动液压缸9之间的液压油路上安装有压力表。

本实施例中，上述性能检测系统为计算机辅助检测系统。

上述凿岩冲击器1为气动或液压式凿岩冲击器。本实施例中，凿岩冲击器1为气动式凿岩冲击器。

上述储能装置10为重物或弹簧或/和重物与弹簧的组成体。本实施例中，储能装置10为重物。

上述阻尼元件6为流体阻尼孔。上述阻尼孔的大小能调节。

本发明凿岩冲击器的冲击性能检测装置的检测方法，其包括如下过程：

1)凿岩冲击器1的钻头3直接打击主动液压缸4，第一压力传感器5和第二压力传感器8分别测量主动液压缸4和被动液压缸9的液压参数，第一压力传感器5测量出主动液压缸4的力学数据，被动液压缸9上的储能装置10储存由于冲击力驱动而传递过来的能量，且位移传感器11实时测量主动液压缸4和/或被动液压缸9活塞的位移情况；

2)性能检测系统采集第一压力传感器5、第二压力传感器8以及位移传感器11的信号，经过计算机处理从而得到模拟凿岩冲击器1施工现场实验的冲击频率、冲击功率和冲击力力学参数，从而得到凿岩冲击器1的实际工作状况。

上述阻尼孔元件6能调节阻尼效果，通过调节阻尼效果及结合液压系统能模拟凿岩冲击器1所打击的岩石的力学性能。

实施例2：

本发明的结构示意图如图2所示，本实施例与实施例1的不同之处在于上述主动液压缸4设有测量其活塞的位移的位移传感器11，储能装置10为弹簧。

Claims (9)

1.一种凿岩冲击器的冲击性能检测装置，其特征在于包括有凿岩冲击器(1)、将冲击器(1)固定并施加定量预压紧力的施压液压缸(2)、主动液压缸(4)和被动液压缸(9)，凿岩冲击器(1)的钻头(3)直接打击主动液压缸(4)，主动液压缸(4)和被动液压缸(9)之间的液压油路上安装有阻尼元件(6)和单向阀(7)，主动液压缸(4)和被动液压缸(9)分别设有测量其液压参数的第一压力传感器(5)和第二压力传感器(8)，被动液压缸(9)上安装有用于储存由于冲击力驱动而传递过来的能量的储能装置，主动液压缸(4)和/或被动液压缸(9)分别设有测量其活塞的位移的位移传感器(11)，位移传感器(11)、第一压力传感器(5)及第二压力传感器(8)的信号输出端与性能检测系统的信号输入端连接。

2.根据权利要求1所述的凿岩冲击器的冲击性能检测装置，其特征在于上述主动液压缸(4)和被动液压缸(9)之间的液压油路上安装有压力表。

3.根据权利要求1所述的凿岩冲击器的冲击性能检测装置，其特征在于上述性能检测系统为计算机辅助检测系统。

4.根据权利要求1所述的凿岩冲击器的冲击性能检测装置，其特征在于上述凿岩冲击器(1)为气动或液压式凿岩冲击器。

5.根据权利要求1所述的凿岩冲击器的冲击性能检测装置，其特征在于上述储能装置(10)为重物或弹簧或/和重物与弹簧的组成体。

6.根据权利要求1至5任一项所述的凿岩冲击器的冲击性能检测装置，其特征在于上述阻尼元件(6)为流体阻尼孔。

7.根据权利要求6所述的凿岩冲击器的冲击性能检测装置，其特征在于上述阻尼孔的大小能调节。

8.一种根据权利要求1所述的凿岩冲击器的冲击性能检测装置的检测方法，其特征在于包括如下过程：

1)凿岩冲击器(1)的钻头(3)直接打击主动液压缸(4)，第一压力传感器(5)和第二压力传感器(8)分别测量主动液压缸(4)和被动液压缸(9)的液压参数，第一压力传感器(5)测量出主动液压缸(4)的力学数据，被动液压缸(9)上的储能装置(10)储存由于冲击力驱动而传递过来的能量，且位移传感器(11)实时测量主动液压缸(4)和/或被动液压缸(9)活塞的位移情况；

2)性能检测系统采集第一压力传感器(5)、第二压力传感器(8)以及位移传感器(11)的信号，经过计算机处理从而得到模拟凿岩冲击器(1)施工现场实验的冲击频率、冲击功率和冲击力力学参数，从而得到凿岩冲击器(1)的实际工作状况。

9.根据权利要求8所述的凿岩冲击器的冲击性能检测装置的检测方法，其特征在于上述阻尼孔元件(6)能调节阻尼效果，通过调节阻尼效果及结合液压系统能模拟凿岩冲击器(1)所打击的岩石的力学性能。

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