CN107345879A - 一种动压巷道支护试验设备及方法 - Google Patents

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郭捷
马凤山
卢蓉
惠鑫
刘港
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Abstract

本发明实施例提供一种动压巷道支护试验设备及方法，所述设备包括内框架，所述内框架内固定有支护，且试件嵌套在支护内；其中所述内框架为口字形；内框架的两侧壁内表面分别设有均布加载器组，所述均布加载器组沿水平方向延伸以将所述支护固定在所述内框架内；其中所述支护的顶部与所述内框架的顶壁之间设有用于固定所述支护的静载油缸和动载油缸；其中，在内框架的每一侧壁的内表面上都设有至少一个均布加载器，所述均布加载器的动力输出部垂直于所述支护的侧壁外表面以在所述支护安装在内框架内时动态支撑所述支护；内框架的每一侧壁内表面都设有至少两个并排设置的均布加载器组。

Description

一种动压巷道支护试验设备及方法
技术领域
本发明涉及试验设备技术领域，尤其是指一种动压巷道支护试验设备及方法。
背景技术
现有的动压巷道支护试验设备为内外框架式结构，内框架可沿外框架垂直方向上下移动，试件尺寸为1800mm×1400mm×200mm，安装在内框架内部。现有的动压巷道支护试验设备不含试件的重量大约为10吨，包含试件重量约为11吨。如图1和图2所示的，现有的动压巷道支护试验设备包括如图1、图2所示的内框架和如图3、图4所示的外框架；其中内框架包括：静载油缸2、动载油缸1、支护3，其中支护3为口字形框架，中心设有用于容置试件4的开口。其中外框架为口字形，且外框架底壁上设有支撑座5以支撑内框架。这种机构的动压巷道支护试验设备能够通过内框架对试件4进行加力试验，但是在实际使用中发现这种试验的效果并不理想。
发明内容
针对现有技术中的动压巷道支护试验设备结构不合理导致最终试验结果不够准确的问题，本发明实施例要解决的技术问题是提出一种结构合理且试验结果更为精确地动压巷道支护试验设备及方法。
为了解决上述问题，本发明实施例提出了一种动压巷道支护试验设备，包括用于容置试件的内框架和外框架，其中所述内框架的外形与所述外框架相适配以嵌套在所述外框架内；其中所述外框架设有沿竖直方向支撑内框架的竖直动态油缸，所述竖直动态油缸包括油缸本体和球头座，所述球头座固定在油缸本体的动力输出轴上，且所述动力输出轴上设有力传感器以根据力传感器的测量值确定油缸本体的动力输出值以沿竖直方向动态支撑所述内框架；其中所述外框架的两个侧壁上分别设有用于支撑内框架的至少一个均布加载器，所述均布加载器
包括如图1、图2所示的内框架和如图3、图4所示的外框架；其中内框架包括：静载油缸1、动载油缸2、支护3，其中支护3为口字形框架，中心设有用于容置试件4的开口。其中外框架为口字形，且外框架底壁上设有支撑座以支撑内框架。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：上述技术方案提出了一种动压巷道支护试验设备及方法，能够更为精确的对岩石(尤其是煤岩)进行试验。
附图说明
图1为现有的动压巷道支护试验设备的内框架的结构示意图；
图2为图1的侧视图；
图3为现有的动压巷道支护试验设备的外框架的结构示意图；
图4为现有的内框架装配在外框架内的结构示意图；
图5为本发明实施例的内框架的结构示意图；
图6为内框架的一个均布加载器组的局部剖视结构示意图；
图7为内框架的单个均布加载器的结构示意图；
图8为本发明实施例的内框架与外框架装配在一起的结构示意图；
图9为底部动态油缸的结构示意图；
附图标记说明：
1、静载油缸；
2、动载油缸；
3、支护；
4、试件；
5、均布加载器组；
6、竖直支撑机构；
7、水平支撑机构；
8、底部动态油缸。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
针对现有技术中存在的试件、内框架、外框架在发生位移时容易因碰撞导致损坏的问题，提出了一种动压巷道支护试验设备，能够对设备内框架及试件进行位移或加速度的正弦波、余弦波、三角波、方波等波形进行动态加载，以动态调整内框架。
如图5所示的为发明实施例的动压巷道支护试验设备的内框架，所述内框架内固定有支护3，且试件4嵌套在支护3内；其中所述内框架为口字形，内框架的两侧壁内表面分别设有均布加载器组5，所述均布加载器组5沿水平方向延伸以将所述支护3固定在所述内框架内；其中所述支护3的顶部与所述内框架的顶壁之间设有用于固定所述支护3的静载油缸1和动载油缸2。如图5所示的，在内框架的每一侧壁的内表面上都设有至少一个均布加载器，所述均布加载器的动力输出部垂直于所述支护3的侧壁外表面以在所述支护3安装在内框架内时动态支撑所述支护3。如图5所示的，内框架的每一侧壁内表面都设有至少两个并排设置的均布加载器组5。其中每一均布加载器组5的结构如图6、图7所示的，包括底座、油缸、动力输出部。如图4、图5、图8所示的，该内框架的两侧壁底部由N个并排设置的均布加载器组5组成的水平支撑机构7；所述内框架的顶壁内表面设有由两个静载油缸2和一个动载油缸1组成的竖直支撑机构6。这样通过水平支撑机构7和竖直支撑机构6一起实现水平方向和竖直方向的动态颠簸加载。如图5所示的，每一水平支撑机构7包括四组均布加载器组5；且如图6所示的每一均布加载器组5包括3个独立均布加载器。
如图8所示的，还包括外框架，所述外框架嵌套在所述内框架外，所述外框架底壁上设有至少一个底部动态油缸8，所述底部动态油缸8包括底部的伺服油缸、顶部的球头座组件；其中伺服油缸设有动力输出部，球头座组件设置在所述动力输出部上，且伺服油缸的动力输出部设有力传感器和位移传感器。这样就可以利用外框架上的底部动态油缸实现对内框架的动态颠簸加载。
进一步的，还包括用于控制底部动态油缸8、水平支撑机构7、竖直支撑机构6的控制器，所述控制器连接所述底部动态油缸8、水平支撑机构7、竖直支撑机构6以对试件4进行力、位移闭环控制下施加动态载荷动态颠簸加载。其中力传感器为轮辐式400KN负荷传感器；其中轮辐式400KN负荷传感器安装在伺服油缸活塞端部与球头组件相互连接，且位移传感器用于测量动态油缸的位移数据。其中控制器通过伺服阀连接底部动态油缸以控制底部动态油缸的动力输出值；其中伺服阀采用意大利ATOS高性能直动式伺服比例阀，该阀可根据输入信号提供方向控制及流量控制，满足不同试验条件下的控制要求。
与现有技术相比，本发明实施例的动压巷道支护试验设备做出了如下改进：
1、增加垂直方向动态油缸，对内框架进行动态颠簸加载；
2、内框架两侧安装均布加载器，采用压力闭环控制；
3、增加液压伺服加载系统，对试件轴向进行力、位移闭环控制下施加动态载荷；
4、软件升级，增加动态颠簸加载功能，良好的人机交互界面，可方便的设置各种操作指令或加载方式；
5、增加压力闭环控制系统，增加动态加载控制系统。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种动压巷道支护试验设备，其特征在于，包括内框架，所述内框架内固定有支护，且试件嵌套在支护内；其中所述内框架为口字形；内框架的两侧壁内表面分别设有均布加载器组，所述均布加载器组沿水平方向延伸以将所述支护固定在所述内框架内；其中所述支护的顶部与所述内框架的顶壁之间设有用于固定所述支护的静载油缸和动载油缸；其中，在内框架的每一侧壁的内表面上都设有至少一个均布加载器，所述均布加载器的动力输出部垂直于所述支护的侧壁外表面以在所述支护安装在内框架内时动态支撑所述支护；内框架的每一侧壁内表面都设有至少两个并排设置的均布加载器组。
2.根据权利要求1所述的动压巷道支护试验设备，其特征在于，其中每一均布加载器包括底座、油缸、动力输出部。
3.根据权利要求1所述的动压巷道支护试验设备，其特征在于，该内框架的两侧壁底部由N个并排设置的均布加载器组组成的水平支撑机构；所述内框架的顶壁内表面设有由两个静载油缸和一个动载油缸组成的竖直支撑机构，所述水平支撑机构和竖直支撑机构一起实现水平方向和竖直方向的动态颠簸加载；其中每一水平支撑机构包括四组均布加载器组；且每一均布加载器组包括3个独立均布加载器。
4.根据权利要求1所述的动压巷道支护试验设备，其特征在于，还包括外框架，所述外框架嵌套在所述内框架外，所述外框架底壁上设有至少一个底部动态油缸，所述底部动态油缸包括底部的伺服油缸、顶部的球头座组件；其中伺服油缸设有动力输出部，球头座组件设置在所述动力输出部上，且伺服油缸的动力输出部设有力传感器和位移传感器；其中外框架上的底部动态油缸用于实现对内框架的动态颠簸加载。
5.根据权利要求1所述的动压巷道支护试验设备，其特征在于，还包括用于控制底部动态油缸、水平支撑机构、竖直支撑机构的控制器，所述控制器连接所述底部动态油缸、水平支撑机构、竖直支撑机构以对试件进行力、位移闭环控制下施加动态载荷动态颠簸加载。
6.一种利用如权利要求1-5任一项所述的动压巷道支护试验设备的动压巷道支护试验方法，其特征在于，包括：
将试件嵌套在内框架内，并通过均布加载器组和动载油缸进行固定；
将内框架固定在外框架内，并通过底部动态油缸支撑；
通过控制器连接底部动态油缸、水平支撑机构、竖直支撑机构，并控制动力输出值，以将对试件进行力、位移闭环控制下施加动态载荷动态颠簸加载。
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