CN110646310A - 岩石耐磨性能试验机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种岩石耐磨性能试验机，包括固定架，固定架上设有搁置架，用于搁置上表面磨削呈平面的待测岩样；升降机构，用于驱动搁置架相对固定架上下移动；测试针，能在待测岩样的上表面上划下划痕，测试针位于搁置架上方并针头朝向搁置架，且测试针相对于搁置架之间在前后方向上能产生相对移动；驱动机构，驱动测试针相对固定架上下移动从而保证测试针在预定压力下在待测岩样上留下划痕。本发明在将待测岩样放置在搁置架上后，搁置架在升降机构作用下向上移动，再配合能驱动测试针上下移动的驱动机构，使得测试针能够始终保持在预定的压力状态下，以保证测量的精确度，并且在搁置架和测试针移动的过程中，均不需要人为操作，自动化程度高。

Description

岩石耐磨性能试验机

技术领域

本发明属于岩石性质试验技术领域，具体涉及一种岩石耐磨性能试验机。

背景技术

岩石耐磨指数为隧道挖掘、矿山开采等领域的重要设计指标，目前的岩石耐磨测试仪如专利号ZL201410297977.4(公告号为CN104048889B)的中国发明专利公开的《一种岩石耐磨测试仪》所示，由岩石磨削量测试和岩石针入度测试两部分组成，其中岩石针入度测试由次支架、固定架、第二三爪卡盘、针阀、传动块、第二重物、第二电动机、传动轴、伸缩探针和擦拭板组成。将岩样被磨削的一端夹持在第二三爪卡盘中固定，固定好后，调整四周设有的来四排滚轮的针阀使其针尖岩样上端表平面相接处，然后置事先准备好的第二重物于针阀(其上装有力传感器)上，轻缓放稳；启动手摇传动轴的第二电动机使传动轴匀速转动，传动轴的匀速转动带动传动块匀速水平运动，使针阀的针尖在岩样上划过一定的长度；针阀上的针尖在其第二重物的重力作用下在水平运动的同时也刺入岩石体内，在这个运动过程中其上安装探针在擦拭板上擦拭出一条上下波动的曲线，测完后直接测量出曲线的波峰波谷的差值，即可测量出针阀刺入的深度(针入度)。

该测试仪存在如下缺陷：1、需要通过手摇使传动轴转动，传动轴的匀速转动带动传动块匀速水平运动，使针阀的针尖在岩样上划过一定的长度，如此需要人工操作最终带动针阀移动，自动化程度较低；2、第二三爪卡盘和针阀之间的相对位置不能调节，如此针阀在滑动过程中不能保证始终施加预定的力在待测岩样上，会影响测量的精确度；3、每次只能对一个岩样进行测试，如果有多个待测岩样需要进行测试，则需要不断更换岩样；即使是只有一个待测岩样，为了提高测量的精准度，一般也需要多个测试针来进行测试，在这过程中，需要不停的更换测试针，工作效率低，且由该测试仪的结构来看，一个岩样无法由多个测试针来进行检测，因为在下一个测试针进行检测时，其划痕应该避开上个测试针留下的划痕，显然该测试仪不能实现。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的问题，提供一种自动化程度高、测量精度高的岩石耐磨性能试验机。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种岩石耐磨性能试验机，其特征在于：包括固定架，所述固定架上设有

搁置架，用于搁置上表面磨削呈平面的待测岩样；

升降机构，用于驱动搁置架相对固定架上下移动；

测试针，能在待测岩样的上表面上划下划痕，所述测试针位于搁置架上方并针头朝向搁置架，且所述测试针相对于搁置架之间在前后方向上能产生相对移动；

驱动机构，驱动所述测试针相对固定架上下移动从而保证测试针在预定压力下在待测岩样上留下划痕。

为了使得针头在待测岩样上滑过后，针头能够取下以检测其磨损程度，进而计算岩石的耐磨指数，所述测试针包括针筒以及能拆卸地安装于针筒内的所述针头，所述针筒与驱动机构驱动相连。

优选地，所述升降机构为气缸，气缸的输出端与搁置架的底部相连。

为了保证待测岩样位于合适的位置，所述固定架上设有架体，所述升降机构和对应的搁置架均设置在该架体内，该架体包括上下间隔设置的上板、下板以及连接上板和下板的连接板，所述升降机构设于下板上，所述搁置架位于升降机构上方，且所述上板的下端面为一水平面，所述待测岩样的上表面能与所述上板的下端面相抵。架体的上板起到定位的作用，在待测岩样的上表面与所述上板的下端面相抵时，搁置架移动到位。

为了使得测试针相对于搁置架之间在前后方向上能产生相对移动，所述架体能前后滑动地设置于固定架上，架体移动时，带动搁置架同步移动，使得测试针在待测岩样上划下划痕。

为了使架体相对于固定架前后移动，该测试仪还包括驱动架体前后移动的驱动组件，所述驱动组件包括驱动件、滑轨和滑块，该驱动件与架体驱动相连，所述固定架和架体之间通过所述滑轨和所述滑块滑动相连，所述滑轨沿前后方向延伸，所述滑块滑动设于滑轨上并沿滑轨滑动。滑轨和滑块对架体的移动轨迹进行导向和限位。

为了保证测试针在待测岩样上留下的划痕呈直线，所述架体的上板上开设有与测试针对应的并供测试针的针头插入的导向槽，各所述导向槽沿前后方向延伸。导向槽对测试针和岩样之间相对移动的轨迹进行导向，防止二者之间的移动轨迹发生偏移，而影响测量的准确度。

为了提高检测效率，所述搁置架有至少两个并沿水平方向分布，每一所述搁置架对应一个所述测试针或至少两个沿水平方向间隔设置的所述测试针。可以是一个测试针对应一个岩样进行测试，如此能同时对多个岩样进行测试，也可以是多个测试针同时对一个岩样进行测试，如此无需不断的更换岩样或测试针，提高工作效率。

可以将升降机构与上述架体驱动相连，使得所有的搁置架同步升降，优选地，每一搁置架对应由一个升降机构驱动，如此各搁置架之间的高度可以单独调节，比如某一搁置架上的待测岩样外径较小时，该搁置架对应调节至较高的高度，其他的搁置架则位于较低的高度。

为了使得岩样能平稳地放置在搁置架上，所述搁置架的截面成型为供待测岩样局部搁置于内的V形容置槽。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明在将待测岩样放置在搁置架上后，搁置架在升降机构作用下向上移动，然后配合能驱动测试针上下移动的驱动机构，使得测试针能够始终保持在预定的压力状态下，以保证测量的精确度，并且在搁置架和测试针移动的过程中，均不需要人为操作，自动化程度高。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为图1的去掉待测岩样的结构示意图；

图3为图1的局部结构示意图；

图4为图2中的其中一个搁置架和升降机构的结构示意图；

图5为图3中的待测岩样的结构示意图；

图6为图1的剖视图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1～6所示，本优选实施例的岩石耐磨性能试验机包括固定架1，该固定架1上设有测试针2、用于搁置待测岩样A的搁置架3、架体5、驱动机构7、驱动组件以及升降机构4。本实施例中，驱动机构7和升降机构4均可以为气缸。

测试针2位于搁置架3上方，测试针2包括针筒22以及能拆卸地安装于针筒内的针头21，针头21朝向搁置架3，针筒22与驱动机构7驱动相连以相对搁置架3上下移动，针头21可插装于针筒22内。该驱动机构7包括有固定设置在固定架1上的缸体71和能沿缸体71移动的活塞72，针筒22通过夹头73与活塞72相连。

搁置架3用于搁置待测岩样A，搁置架3的截面成型为供待测岩样A局部搁置于内的V形容置槽31，使得待测岩样A能平稳地放置在搁置架3上，待测岩样A的上表面A1磨削呈平面。

在待测岩样A的规格不同时，比如在待测岩样A的外径比较小时，待测岩样A会与测试针2接触不到，或者搁置架3距测试针2的头部太近，导致待测岩样A不易放在搁置架3上，故搁置架3对应与一升降机构4驱动相连，升降机构4的输出端与搁置架3的底部相连，使得搁置架3能移动到合适的位置，以保证待测岩样A与测试针2接触。

架体5包括上下间隔设置的上板50、下板52以及连接上板50和下板52的连接板53，升降机构4设于下板52上，搁置架3位于升降机构4上方，且上板50的下端面为一水平面，待测岩样A的上表面A1能与上板50的下端面相抵，在上表面A1和上板50的下端面相抵时，待测岩样A移动到位，即搁置架3移动到位。

架体5能前后滑动地设置于固定架1上，固定架1和架体5之间通过滑轨11和滑块54滑动相连，滑轨11沿前后方向延伸，如此使得测试针2和搁置架3之间在前后方向上能产生相对移动，即搁置架3随架体5同步移动。本实施例中，滑轨11设于固定架1上，滑块54设于架体5的下端面上，滑块54滑动设于滑轨11上并沿滑轨11滑动。当然，也可使滑块54设于固定架1上，滑轨11设于架体5上。

架体5可以人为推动，为了省力，该测试仪还包括驱动架体5前后移动的驱动件6，架体5上固定设有固定块55，驱动件6的输出端与固定块55驱动相连，本实施例中，驱动件6为电机，驱动件6、滑轨11和滑块54共同构成驱动组件。

架体5的上板50上开设有与测试针2对应并供测试针2局部插入的导向槽51，各导向槽51沿前后方向延伸。导向槽51对测试针2移动的轨迹进行导向，防止二者之间的移动轨迹发生偏移，而影响测量的准确度。

搁置架3有至少两个并沿水平方向分布，每一搁置架3对应一个测试针2或至少两个沿水平方向间隔设置的测试针2，每一搁置架3对应由一个升降机构4驱动，且每一测试针2对应由一个驱动机构7驱动。本实施例中，测试针2有六个并沿左右方向间隔设置，搁置架3有两个并沿左右方向分布，每个搁置架3对应三个测试针2；每个搁置架3上可放置一个待测岩样A，此时两个搁置架3上放置的待测岩样A可以是相同的，也可以是不同的；或者在待测岩样A长度较长时或形状不规则时，两个搁置架3共同支撑一个待测岩样A以使得待测岩样A能够稳固地放置；另外，六个测试针2的规格可以完全相同或者部分相同或完全不同。在同一块岩样上划过的测试针2的水平位移距离一定，以保证每一次测试数据结果的可比性。

在测试时，待测岩样A的上表面A1磨削呈平面，然后放置在搁置架3上，升降机构4驱动搁置架3向上移动，直至待测岩样A的上表面A1与上板50的下端面相抵，然后所有驱动机构7工作，驱动对应的针筒22向下移动，直至针头21刺入待测岩样A中并垂直于待测岩样A的上表面A1，且针头21处于预定的压力状态下，参见图6，然后驱动件6驱动架体5滑动，针头21在对应的待测岩样A上留下划痕，在此过程中，驱动机构7始终处于工作状态，以使得针头21始终在预定的压力下工作；

针头21(钢针)工作完毕后，驱动机构7驱动测试针2向上移动，取下针头21，升降机构4可驱动搁置架3向下移动，直至方便将待测岩样A从搁置架3上取下；

将针头21取下后，用多功能显微镜测试针头21，对针头21磨损部分的直径读数记录下来，读数精确至0.00001mm，磨损后和未磨损的针头21直径的差值就是该次岩石的耐磨值。

本实施例中，每一测试针2在测试时，测试针2上所加荷载为7.0kg，针头21为45号钢，针头21的洛氏硬度为HRC54.5～55.5，针尖为60°锥形角，该耐磨设备的构架如固定架等采用钢材质。

鉴于目前的这种耐磨测试对于测试针的针头的选择还没有统一的标准，我们的这套参数选择，既符合耐磨仪测试要求，又能够准确的测出待测岩样的耐磨指数。

当然，也可以使测试针2能相对固定架1前后移动，而搁置架3固定设置。

Claims (10)

1.一种岩石耐磨性能试验机，其特征在于：包括固定架(1)，所述固定架(1)上设有搁置架(3)，用于搁置上表面(A1)磨削呈平面的待测岩样(A)；

升降机构(4)，用于驱动搁置架(3)相对固定架(1)上下移动；

测试针(2)，能在待测岩样(A)的上表面(A1)上划下划痕，所述测试针(2)位于搁置架(3)上方并针头(21)朝向搁置架(3)，且所述测试针(2)相对于搁置架(3)之间在前后方向上能产生相对移动；

驱动机构(7)，驱动所述测试针(2)相对固定架(1)上下移动从而保证测试针(2)在预定压力下在待测岩样(A)上留下划痕。

2.根据权利要求1所述的岩石耐磨性能试验机，其特征在于：所述测试针(2)包括针筒(22)以及能拆卸地安装于针筒内的所述针头(21)，所述针筒(22)与驱动机构(7)驱动相连。

3.根据权利要求1所述的岩石耐磨性能试验机，其特征在于：所述升降机构(4)为气缸，气缸的输出端与搁置架(3)的底部相连。

4.根据权利要求1～3中任一权利要求所述的岩石耐磨性能试验机，其特征在于：所述固定架(1)上设有架体(5)，所述升降机构(4)和对应的搁置架(3)均设置在该架体(5)内，该架体(5)包括上下间隔设置的上板(50)、下板(52)以及连接上板(50)和下板(52)的连接板(53)，所述升降机构(4)设于下板(52)上，所述搁置架(3)位于升降机构(4)上方，且所述上板(50)的下端面为一水平面，所述待测岩样(A)的上表面(A1)能与所述上板(50)的下端面相抵。

5.根据权利要求4所述的岩石耐磨性能试验机，其特征在于：所述架体(5)能前后滑动地设置于固定架(1)上。

6.根据权利要求5所述的岩石耐磨性能试验机，其特征在于：该测试仪还包括驱动架体(5)前后移动的驱动组件，所述驱动组件包括驱动件(6)、滑轨(11)和滑块(54)，该驱动件(6)与架体(5)驱动相连，所述固定架(1)和架体(5)之间通过所述滑轨(11)和所述滑块(54)滑动相连，所述滑轨(11)沿前后方向延伸，所述滑块(54)滑动设于滑轨(11)上并沿滑轨(11)滑动。

7.根据权利要求4所述的岩石耐磨性能试验机，其特征在于：所述架体(5)的上板(50)上开设有与测试针(2)对应的并供测试针(2)局部插入的导向槽(51)，各所述导向槽(51)沿前后方向延伸。

8.根据权利要求1～3中任一权利要求所述的岩石耐磨性能试验机，其特征在于：所述搁置架(3)有至少两个并沿水平方向分布，每一所述搁置架(3)对应一个所述测试针(2)或至少两个沿水平方向间隔设置的所述测试针(2)。

9.根据权利要求8所述的岩石耐磨性能试验机，其特征在于：每一搁置架(3)对应由一个升降机构(4)驱动。

10.根据权利要求1～3中任一权利要求所述的岩石耐磨性能试验机，其特征在于：所述搁置架(3)的截面成型为供待测岩样(A)局部搁置于内的V形容置槽(31)。

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