CN112903482A - 矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台及测试方法，其中矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台包括：主机架；主锤体；提锤装置，设置于主锤体上方，并与主机架竖向滑动连接，适于在与主锤体连接状态和与主锤体脱离状态之间切换；提升装置，与提锤装置连接，适于驱动提锤装置竖向滑动；试样固定装置，适于将待测件布置在主锤体的下坠路径上；以及，监测系统。本发明提供的矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台及测试方法，可实现锚杆(索)、金属网、钢带、锚固体等待测件的冲击载荷测试，通过测试揭示不同矿用支护材料的待测件的抗冲击力学性能，为冲击地压巷道的支护材料的优选提供试验数据。

Description

矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台及测试方法

技术领域

本发明涉及试验设备技术领域，尤其涉及一种矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台及测试方法。

背景技术

随着煤炭资源的逐步开发，煤炭资源的开采深度逐渐由浅部向深部发展。深部煤炭资源开采经常伴随着冲击地压、岩爆及煤与瓦斯突出等煤岩动力灾害，严重威胁着矿山的安全生产。冲击地压主要发生在巷道中，冲击地压巷道防控一直是冲击地压防治的难点。在巷道掘进时，当冲击地压能量较低时，锚杆支护的巷道基本保持了完整性；但当冲击地压能量较大时，锚杆支护的巷道极易在动载荷下发生支护材料破断失效。影响支护材料动载破断失效的因素主要包括钢材强度、规格型号、受力状态等，不同的因素对支护材料力学性能的影响程度不同。近年来，基于冲击地压巷道对支护材料的特殊要求，科研人员相继研发了高冲击韧性锚杆、横阻大变形锚杆、预应力让压锚杆、Garford锚杆、Durabar锚杆、Yielding Secura锚杆和Roofex锚杆等新型支护材料，新型支护材料的成功研发，一定程度上解决了冲击地压巷道变形破坏的问题。

但目前研究主要集中在新型支护材料的研发，而对新型支护材料抗冲击力学性能的测试研究较少，无法获得矿用支护材料的动态力学性能，导致冲击地压巷道支护材料选取时多依靠经验判断。

目前对于支护材料静载力学性能的测试仪器和方法相对较为成熟，测试设备和方法已基本能够满足井下实际的测试需要，而目前对于支护材料抗冲击性能缺乏相应的测试设备和测试方法。

发明内容

本发明提供一种矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台及测试方法，用以解决现有技术中对于支护材料抗冲击性能测试的问题。

本发明提供一种矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台，包括：

主机架；

主锤体，竖向滑动连接于所述主机架；

提锤装置，设置于所述主锤体上方，并与所述主机架竖向滑动连接，适于在与所述主锤体连接状态和与所述主锤体脱离状态之间切换；

提升装置，与所述提锤装置连接，适于驱动所述提锤装置竖向滑动；

试样固定装置，适于将待测件布置在所述主锤体的下坠路径上；

监测系统，用于获取所述主锤体与所述待测件的冲击力和冲击位移数据，并根据所述冲击力和所述冲击位移数据获得冲击能量时程曲线。

根据本发明提供的一种矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台，所述主锤体包括锤体组件、砝码和锤头，所述锤体组件滑动连接于所述主机架，所述砝码可拆卸连接于所述锤体组件，所述锤头设置于所述锤体组件的下侧。

根据本发明提供的一种矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台，所述锤体组件包括上锤体、下锤体、侧锤体、导向套和锁紧杆；

所述上锤体和所述下锤体平行间隔设置，所述侧锤体设置有两个，两个所述侧锤体平行间隔设置在所述上锤体和所述下锤体之间，所述上锤体、下锤体和所述侧锤体围成布置区；

所述锁紧杆竖向设置在所述上锤体和所述下锤体之间，所述锁紧杆上设置有锁紧套；

所述砝码上设置有定位槽，所述砝码竖向堆叠在所述布置区内，且所述锁紧杆嵌入所述定位槽内；

所述导向套设置于所述上锤体和所述下锤体端部，并与所述主机架滑动连接。

根据本发明提供的一种矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台，所述提锤装置包括移动梁和电磁铁，所述移动梁上设置有导套，所述导套竖向滑动连接于所述主机架，所述电磁铁设置在所述移动梁下侧。

根据本发明提供的一种矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台，所述电磁铁采用失电电磁铁。

根据本发明提供的一种矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台，还包括接锤装置，所述接锤装置包括底座、翻转驱动件和支板，所述底座与所述主机架固定连接，所述支板转动连接在所述底座上，所述支板具有翻转至所述主锤体的下坠路径上的防护状态和翻转至所述主锤体的下坠路径外的避让状态，所述翻转驱动件用于驱动所述支板在所述防护状态和所述避让状态之间切换。

根据本发明提供的一种矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台，所述提升装置采用电动葫芦，所述电动葫芦设置在所述主机架上并与所述提锤装置可拆卸连接。

根据本发明提供的一种矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台，所述试样固定装置包括轴向冲击固定组件和侧向冲击固定组件；

所述轴向冲击固定组件包括吊环、防护套和螺纹钢夹具，所述吊环用于将所述待测件竖向悬挂在所述提锤装置上，所述防护套适于设置在所述待测件外侧并竖向穿过所述主锤体，所述螺纹钢夹具适于固定在待测件下端并在所述主锤体下坠时与所述主锤体产生竖向接触；

和/或，所述侧向冲击固定组件包括底板、左侧板、右侧板、左侧夹具和右侧夹具，所述左侧板和所述右侧板分别与所述底板固定连接，所述左侧夹具设置在所述左侧板上，所述右侧夹具设置在所述右侧板上，所述左侧夹具和所述右侧夹具适于将待检测件水平固定在所述主锤体的下坠路径上。

根据本发明提供的一种矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台，还包括缓冲装置，所述缓冲装置与所述主机架固定连接且位于所述主锤体的下坠路径的下端。

本发明还提供一种适用于以上任一项所述的矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台的测试方法，包括：

将待测件布置在主锤体的下坠路径上；

确认冲击能量，并根据所述冲击能量获得落锤高度和所述主锤体的配重；

将所述主锤体提升至所述落锤高度并使其自由下落冲击待测件；

获取所述主锤体与所述待测件的冲击力和冲击位移，并根据所述冲击力和所述冲击位移获得冲击能量时程曲线。

本发明提供的矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台及测试方法，可实现锚杆(索)、金属网、钢带、锚固体等待测件的冲击载荷测试，通过测试揭示不同矿用支护材料的待测件的抗冲击力学性能，为冲击地压巷道的支护材料的优选提供试验数据。

并且，本发明提供的矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台及测试方法能同时满足待测件的轴向冲击测试和侧向冲击测试，测试结果更全面、可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台的正视图之一(图中隐藏砝码)；

图2是本发明提供的矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台的正视图之二(图中隐藏防护装置)；

图3是本发明提供的矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台中的主机架整体结构示意图；

图4是本发明提供的矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台中的主锤体结构示意图；

图5是本发明提供的矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台中的提锤装置的整体结构示意图；

图6是本发明提供的矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台中的提锤装置的正视图；

图7是本发明提供的矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台中的轴向冲击固定组件结构示意图；

图8是本发明提供的矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台中的侧向冲击固定组件的使用状态图之一；

图9是本发明提供的矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台中的侧向冲击固定组件的使用状态图之二；

图10是本发明提供的矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台中的钢丝网支座的使用状态图之一；

图11是本发明提供的矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台中的钢丝网支座的使用状态图之二；

图12是本发明提供的矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台中的锚固体侧向支座的使用状态图；

图13是本发明提供的矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台中的接锤装置整体结构示意图。

附图标记：

100、主机架； 110、下支撑架； 120、侧柱；

121、位移传感器； 130、机架顶板； 140、连接横梁；

150、滑杆； 160、防护装置； 200、主锤体；

210、锤体组件； 211、上锤体； 212、下锤体；

213、侧锤体； 214、导向套； 215、锁紧杆；

216、锁紧套； 220、砝码； 221、定位槽；

230、锤头； 231、冲击力值传感 300、提锤装置；器；

310、移动梁； 311、导套； 312、盖板；

320、电磁铁； 330、挂锤板； 340、插销；

350、接近开关； 400、提升装置； 410、葫芦安装架；

420、葫芦固定座； 500、轴向冲击固定组 510、吊环；件；

511、固定座； 520、防护套； 521、上护套；

522、堵头； 523、下护套； 530、螺纹钢夹具；

600、侧向冲击固定组件； 610、底板； 620、左侧板；

630、右侧板； 640、左侧夹具； 650、右侧夹具；

660、支撑杆； 670、吊装环； 700、钢丝网夹具；

710、钢丝网支座； 720、固定螺钉； 730、固定螺母；

740、压板； 800、缓冲装置； 900、接锤装置；

910、底座； 920、翻转驱动件； 930、支板；

940、挡板； 1000、待测件； 1100、锚固体侧向支座。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

下面结合图1-图2描述本发明实施例的矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台，其包括：主机架100、主锤体200、提锤装置300、提升装置400、试样固定装置和监测系统。

结合图3，主机架100包括下支撑架110、侧柱120、机架顶板130和连接横梁140，下支撑架110与机架顶板130之间形成间隔。侧柱120竖向设置，并连接支撑在下支撑架110和机架顶板130之间。侧柱120可设置多个，各侧柱120之间平行间隔设置，对机架顶板130形成稳定的支撑，并形成主锤体200和提锤装置300的滑动通道。连接横梁140连接在相邻侧柱120之间，以增加主机架100的结构稳定性。

可选的，下支撑架110和机架顶板130采用45号钢整体加工而成，使其具有较高的强度；侧柱120和连接横梁140可采用方钢，并通过焊接方式与其他部件连接，具备良好的稳定性。

可选的，主机架100上还设置有滑杆150，该滑杆150设置在机架顶板130和下支撑架110之间，并平行于侧柱120。主锤体200通过滑杆150滑动连接于主机架100，并且能够沿侧柱120延伸方向做竖向滑动。

可选的，主机架100上还设置有防护装置160，防护装置160设置在主机架100的外侧，能够在冲击瞬间进行防护，避免出现危险。

结合图2和图4，主锤体200包括锤体组件210、砝码220和锤头230，锤体组件210滑动连接于主机架100。砝码220可拆卸连接于锤体组件210，通过增加或减少锤体组件210上的砝码220数量可调整主锤体200的整体重量。锤头230设置在锤体组件210的下侧，锤头230用于在主锤体200下坠过程中对待测件1000进行冲击。

可选的，锤体组件210包括上锤体211、下锤体212、侧锤体213、导向套214和锁紧杆215。上锤体211和下锤体212平行间隔设置并竖向对齐，侧锤体213设置有两个及以上，侧锤体213垂直固定在上锤体211和下锤体212之间。上锤体211、下锤体212和侧锤体213围成布置区，砝码220竖向堆叠在布置区内。锁紧杆215设置在布置区内，并与上锤体211和下锤体212垂直固定。锁紧杆215可间隔设置两个及以上，锁紧杆215上设置有锁紧套216，锁紧套216能够沿锁紧杆215的轴向调整位置，锁紧套216可以采用抱箍形式的锁紧结构，能够通过螺栓锁紧在锁紧杆215上的任意位置。砝码220上设置有定位槽221，当砝码220放置在布置区内时，锁紧杆215嵌入定位槽221内，实现对砝码220的定位。通过调整锁紧套216的位置还能实现对砝码220的固定，保证使用安全。导向套214设置有多个且分别设置在上锤体211和下锤体212的端部，导向套214与滑杆150套接，实现锤体组件210与滑杆150的滑动连接。

可选的，锤头230采用合金工具钢，淬火后硬度为58～62HRC，耐磨耐冲击。导向套214可采用带石墨的锡青铜加工而成，有自润滑功能，保证锤体沿滑杆150上下移动顺畅。

结合图5和图6，提锤装置300设置在主锤体200上方，并与主机架100滑动连接。提锤装置300适于在与主锤体200连接状态和与主锤体200脱离状态之间切换；在连接状态下，提锤装置300能够与主锤体200同步升降；在脱离状态下，提锤装置300和主锤体200能够相对移动。

可选的，提锤装置300包括移动梁310和电磁铁320，移动梁310上设置有导套311，该导套311与滑杆150套接，使移动梁310能够沿滑杆150滑动。电磁铁320设置在移动梁310靠近主锤体200一侧，电磁铁320产生磁性时，能够与主锤体200吸附固定，此时提锤装置300与主锤体200处于连接状态。电磁铁320可设置两个及以上，以增加与主锤体200的连接强度，提高使用安全性。

可选的，电磁铁320采用失电电磁铁320。在未通电状态下，电磁铁320保持吸力，在通电状态下电磁铁320失去吸力。此种设置方式能够避免突然断电造成主锤体200掉落，同时还能在不消耗电能的情况下长时间保持吸力。

移动梁310可采用由刚性骨架和盖板312构成的中空结构，减小移动梁310的重量，同时能够为电磁铁320的线路安装提供足够的内部空间。

可选的，移动梁310两端均设置有挂锤板330和插销340，在进行设备安装、维护时，能够通过挂锤板330和插销340将提锤装置300和主锤体200连接在一起。

回见图3，提升装置400采用电动葫芦，并且可进一步采用带编码器接口的双钩吊电动葫芦。电动葫芦设置在主机架100上，可选的，机架顶板130上设置有葫芦安装架410，该葫芦安装架410采用门型架结构，葫芦安装架410上固定设置有葫芦固定座420，电动葫芦通过螺栓固定在葫芦固定座420上。电动葫芦与提锤装置300可拆卸连接，例如，电动葫芦的链条端部通过挂钩与提锤装置300连接。当提升装置400运行时，能够带动提锤装置300升降。

可选的，移动梁310上设置有接近开关350，接近开关350可连接提升装置400的控制电路，能够根据主锤体200与提锤装置300的相对位置控制提升装置400的运行。例如，在需要升高主锤体200时，若主锤体200与提锤装置300未贴紧吸附，则提升装置400不带动移动梁310提升。

试样固定装置包括轴向冲击固定组件500和侧向冲击固定组件600，轴向冲击固定组件500用于在进行轴向冲击试验时固定待测件1000，侧向冲击固定组件600用于在进行侧向冲击试验时固定待测件1000。

结合图7，轴向冲击固定组件500包括吊环510、防护套520和螺纹钢夹具530。吊环510用于将待测件1000竖向悬挂在提锤装置300上，吊环510上设置有固定座511，固定座511与防护套520螺纹连接，防护套520套设在待测件1000外侧，能够对待测件1000形成防护。主锤体200上设置有竖向的通孔，该通孔能够同时贯穿上锤体211、下锤体212、砝码220和锤头230，防护套520和待测件1000能够通过该竖向的通孔穿过主锤体200。螺纹钢夹具530适于固定在待测件1000下端，螺纹钢夹具530与待测件1000之间可以为螺纹连接，螺纹钢夹具530的上端面大于主锤体200上竖向的通孔的端面，主锤体200下坠时，螺纹钢夹具530与主锤体200上的锤头230产生竖向接触。螺纹钢夹具530可以采用现有的预应力筋夹具。使用过程中，通过提升装置400将提锤装置300和主锤体200提升至所需高度，再通过轴向冲击固定组件500将待测件1000安装到位，释放主锤体200，此时，主锤体200自由下坠，提锤装置300位置不变，当主锤体200下坠至与螺纹钢夹具530上表面接触时主锤体200对待测件1000产生轴向冲击。

可选的，防护套520包括上护套521、堵头522和下护套523，上护套521一端与固定座511固定连接，另一端套设在堵头522的上端外侧，并与堵头522上端的外侧螺纹连接，堵头522下端套设在下护套523的上端外侧，并与下护套523的上端外侧螺纹连接，堵头522上设置有沿其轴向的通孔。下护套523的下端与螺纹钢夹具530抵接。当进行锚杆或钢绞线的轴向冲击测试时，可将锚杆或钢绞线的一端固定连接在固定座511上，另一端同时穿过上护套521、堵头522和下护套523后与螺纹钢夹具530连接，或，在锚杆或钢绞线的上端设置锁紧块，使锁紧块位于上套筒内，锚杆或钢绞线背离锁紧块一端穿过堵头522和下护套523后与螺纹钢夹具530连接；当进行锚固体轴向冲击试验时，可将锚固体的锚固岩石一端放置在上套筒内，锚杆背离锁紧块一端穿过堵头522和下护套523后与螺纹钢夹具530连接。

上述结构的防护套520不仅能够起到限位、防护作用，还能用于提供预紧力，当需要对预紧的待测件1000进行轴向冲击试验时，可通过调整上护套521、堵头522和下护套523的螺纹连接长度进行调整。通过减小上护套521、堵头522和下护套523的螺纹连接长度能够增加防护套520的整体长度，进而增加预紧力；通过增大上护套521、堵头522和下护套523的螺纹连接长度能够减小防护套520的整体长度，进而减小或消除预紧力。

结合图8和图9，侧向冲击固定组件600包括底板610、左侧板620、右侧板630、左侧夹具640和右侧夹具650。底板610可设置在下支撑架110上，左侧板620和右侧板630分别与底板610垂直固定，左侧板620和右侧板630平行间隔设置。左侧夹具640设置在左侧板620背离右侧板630一侧，右侧夹具650设置在右侧板630背离左侧板620一侧，左侧夹具640和右侧夹具650适于将待检测件水平固定在主锤体200的下坠路径上。左侧夹具640和右侧夹具650均可采用三瓣楔形夹具，分别对待测件1000的两端进行夹紧，防止其产生轴向位移。

进行侧向冲击试验时，通过左侧夹具640和右侧夹具650固定待测件1000，并且使待测件1000位于锤头230的正下方，将主锤体200提升至所需高度后释放主锤体200，主锤体200自由下坠，直至锤头230与待测件1000接触后对待测件1000产生侧向冲击。

可选的，侧向冲击固定组件600还包括支撑杆660，支撑杆660两端分别与左侧板620和右侧板630连接固定。支撑杆660可设置两个及以上，并且分布在待检测件安装位置的两侧。支撑杆660能够对左侧板620和右侧板630形成支撑，避免左侧板620和右侧板630在进行侧向冲击试验时弯曲或折断。

可选的，左侧板620和右侧板630顶端设置有吊装环670，以便于吊起进行移动。

结合图10和图11，可选的，试样固定装置还包括钢丝网夹具700，钢丝网夹具700包括钢丝网支座710、固定螺钉720、固定螺母730和压板740，固定螺钉720设置在钢丝网支座710上表面的框架上，压板740设置有四组，各组压板740分别设置在钢丝网支座710上表面的四边位置，并通过固定螺母730固定。需要进行钢丝网的冲击试验时，可将钢丝网固定在钢丝网夹具700的上侧，通过压板740对钢丝网进行夹紧固定，同时使钢丝网位于主锤体200的锤头230下方，主锤体200自由下坠至与钢丝网接触后对钢丝网产生冲击。

可选的，下支撑架110内部设置有空腔，且其顶板上设置有通孔，进行钢丝网的冲击试验时，可将钢丝网夹具700放置在下支撑架110内，并使锤头230穿过下支撑架110的顶板上的通孔冲击钢丝网。

结合图12，可选的，试样固定装置还包括锚固体侧向支座1100，锚固体侧向支座1100对称设置有两个，且分置于锤头230下方的两侧，通过两个锚固体侧向支座1100支撑待测件1000时，待测件1000水平且其中部悬空，可进行待测件1000的侧向冲击试验。需要说明的是，锚固体侧向支座1100所适用的待测件1000为锚固体。

在本发明一个实施例中，矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台还包括缓冲装置800，缓冲装置800与主机架100固定连接且位于主锤体200的下坠路径的下端。缓冲装置800可以采用缓冲油缸，缓冲装置800能够在主锤体200下坠至完成冲击后对主锤体200进行缓冲，避免主锤体200直接冲击下支撑架110。缓冲装置800可设置两个及以上，以增强缓冲效果。

结合图12和图13，在本发明一个实施例中，矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台还包括接锤装置900，接锤装置900包括底座910、翻转驱动件920和支板930，底座910固定安装在主机架100上，具体可通过螺栓或焊接等方式固定在连接横梁140上。支板930采用L形板，其一端转动连接于底座910。支板930具有翻转至主锤体200的下坠路径上的防护状态和翻转至主锤体200的下坠路径外的避让状态；当支板930处于防护状态时，能够在主锤体200下侧形成支撑以避免主锤体200下坠；当支板930处于避让状态时，主锤体200可顺利下坠。翻转驱动件920分别连接底座910和支板930，翻转驱动件920运行时可驱动支板930旋转，以使支板930在防护状态和避让状态之间切换。当主锤体200提升高度超过接锤装置900，在需要脱锤前，可将支板930调整至防护状态；在需要进行脱锤时，翻转驱动件920带动支板930旋转至避让状态，主锤体200可以自由下坠。接锤装置900能够起到良好的防护效果，增加使用和维护安全。

可选的，翻转驱动件920采用气缸，其一端与底座910铰接，另一端与支板930铰接，翻转驱动件920伸缩时带动支板930旋转。

可选的，支板930的转轴水平设置，底座910上设置有挡板940，挡板940能够在支板930处于防护状态时与其抵接，从而对支板930起到支撑作用。

监测系统用于获取主锤体200与待测件1000的冲击力和冲击位移数据，并根据冲击力和冲击位移数据获得冲击能量时程曲线。可选的，监测系统包括冲击力值传感器231、信号调理仪、数据采集卡、位移传感器121和计算机，冲击力值传感器231可设置在锤头230上，也可以设置在待测件1000受冲击力一侧，位移传感器121设置在侧柱120或下支撑架110上，位移传感器121可采用激光位移传感器121。主锤体200冲击待测件1000时，冲击力值传感器231和位移传感器121将冲击瞬间的力值信号和冲击位移信号输入至信号调理仪进行放大，放大后的信号由数据采集卡进行A/D转换，并传送至计算机存储及分析。计算机对原始数据进行计算和分析，可以获得冲击能量时程曲线及更多的特征点数据。根据冲击能量时程曲线和特征值，可以准确推断出试样的变形和断裂特性。

可选的，计算机内存储有仪器化冲击测试分析软件，仪器化冲击测试分析软件能够自动触发冲击瞬间数据记录，自动获得冲击能量时程曲线并获取屈服力、最大力、启裂力和终止力等力值数据，并能提供最大力能量、启裂能量和终止能量等能量数据。

下面对本发明提供的测试方法进行描述，下文描述的测试方法与上文描述的矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台可相互对应参照。该测试方法包括：

S100、将待测件1000布置在主锤体200的下坠路径上。

当进行锚杆或钢绞线的轴向冲击试验时，步骤S100包括：

S110、使待测件1000一端通过螺栓或销轴固定在固定座511上或通过螺栓或锁紧块固定在上护套521内，另一端穿过堵头522和下护套523后与螺纹钢夹具530连接；

S120、使轴向冲击固定组件500上端穿过主锤体200并悬挂在提锤装置300上。

当进行锚固体的轴向冲击试验时，步骤S100包括：

S110’、在上护套521内灌入混凝土模拟岩石或将加工好的岩石放入上护套521内；

S120’、采用锚杆钻机在混凝土或岩石中打孔；

S130’、使锚杆一端通过树脂锚固剂等固定在孔内，另一端穿过堵头522和下护套523后与螺纹钢夹具530连接；

S140’、使轴向冲击固定组件500上端穿过主锤体200并悬挂在提锤装置300上。

当进行锚杆或钢绞线的侧向冲击试验时，步骤S100包括：

S110”、将侧向冲击固定组件600放置在主锤体200的正下方；

S120”、使待测件1000同时穿过左侧夹具640、左侧板620、右侧板630和右侧夹具650，并通过左侧夹具640和右侧夹具650使待测件1000两端固定，并使待测件1000的中部位于锤头230正下方。

当进行钢丝网的冲击试验时，步骤S100包括：

S110”’、将钢丝网夹具700放置在主锤体200的正下方；

S120”’、通过压板740将钢丝网固定在钢丝网夹具700上，并使钢丝网位于钢丝网夹具700上的部分张紧。

S200、确认冲击能量，并根据冲击能量确定落锤高度和主锤体200的配重。

S300、将主锤体200提升至落锤高度并使其自由下落冲击待测件1000。

通过控制电动葫芦中电机的运转时间或通过获取主锤体200的位置信息进行反馈调节，使主锤体200准确提升至落锤高度，向电磁铁320通电使其失去吸力，主锤体200在自重作用下自由下落并冲击待测件1000。

S400、获取主锤体200与待测件1000的冲击力和冲击位移数据，并根据冲击力和冲击位移数据获得冲击能量时程曲线。

通过冲击力值传感器231和位移传感器121获得冲击瞬间的力值信号和冲击位移信号，将力值信号和冲击位移信号输入至信号调理仪进行放大，再将放大后的信号由数据采集卡进行A/D转换，并传送至计算机存储及分析。通过计算机对原始数据进行计算和分析，可以获得冲击能量时程曲线及更多的特征点数据。根据冲击能量时程曲线和特征值，可以准确推断出试样的变形和断裂特性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台，其特征在于，包括：

主机架；

主锤体，竖向滑动连接于所述主机架；

提锤装置，设置于所述主锤体上方，并与所述主机架竖向滑动连接，适于在与所述主锤体连接状态和与所述主锤体脱离状态之间切换；

提升装置，与所述提锤装置连接，适于驱动所述提锤装置竖向滑动；

试样固定装置，适于将待测件布置在所述主锤体的下坠路径上；

监测系统，用于获取所述主锤体与所述待测件的冲击力和冲击位移数据，并根据所述冲击力和所述冲击位移数据获得冲击能量时程曲线。

2.根据权利要求1所述的矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台，其特征在于，所述主锤体包括锤体组件、砝码和锤头，所述锤体组件滑动连接于所述主机架，所述砝码可拆卸连接于所述锤体组件，所述锤头设置于所述锤体组件的下侧。

3.根据权利要求2所述的矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台，其特征在于，所述锤体组件包括上锤体、下锤体、侧锤体、导向套和锁紧杆；

所述上锤体和所述下锤体平行间隔设置，所述侧锤体设置有两个，两个所述侧锤体平行间隔设置在所述上锤体和所述下锤体之间，所述上锤体、下锤体和所述侧锤体围成布置区；

所述锁紧杆竖向设置在所述上锤体和所述下锤体之间，所述锁紧杆上设置有锁紧套；

所述砝码上设置有定位槽，所述砝码竖向堆叠在所述布置区内，且所述锁紧杆嵌入所述定位槽内；

所述导向套设置于所述上锤体和所述下锤体的端部，并与所述主机架滑动连接。

4.根据权利要求1所述的矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台，其特征在于，所述提锤装置包括移动梁和电磁铁，所述移动梁上设置有导套，所述导套竖向滑动连接于所述主机架，所述电磁铁设置在所述移动梁下侧。

5.根据权利要求4所述的矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台，其特征在于，所述电磁铁采用失电电磁铁。

6.根据权利要求1所述的矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台，其特征在于，还包括接锤装置，所述接锤装置包括底座、翻转驱动件和支板，所述底座与所述主机架固定连接，所述支板转动连接在所述底座上，所述支板具有翻转至所述主锤体的下坠路径上的防护状态和翻转至所述主锤体的下坠路径外的避让状态，所述翻转驱动件连接所述支板，并用于驱动所述支板在所述防护状态和所述避让状态之间切换。

7.根据权利要求1所述的矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台，其特征在于，所述提升装置采用电动葫芦，所述电动葫芦设置在所述主机架上并与所述提锤装置可拆卸连接。

8.根据权利要求1所述的矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台，其特征在于，所述试样固定装置包括轴向冲击固定组件和侧向冲击固定组件；

所述轴向冲击固定组件包括吊环、防护套和螺纹钢夹具，所述吊环用于将所述待测件竖向悬挂在所述提锤装置上，所述防护套适于设置在所述待测件外侧并竖向穿过所述主锤体，所述螺纹钢夹具适于固定在待测件下端并在所述主锤体下坠时与所述主锤体产生竖向接触；

和/或，所述侧向冲击固定组件包括底板、左侧板、右侧板、左侧夹具和右侧夹具，所述左侧板和所述右侧板分别与所述底板固定连接，所述左侧夹具设置在所述左侧板上，所述右侧夹具设置在所述右侧板上，所述左侧夹具和所述右侧夹具适于将待检测件水平固定在所述主锤体的下坠路径上。

9.根据权利要求1所述的矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台，其特征在于，还包括缓冲装置，所述缓冲装置与所述主机架固定连接且位于所述主锤体的下坠路径的下端。

10.一种适用于如权利要求1-9任一项所述的矿用支护材料冲击载荷测试的多功能试验台的测试方法，其特征在于，包括：

将待测件布置在主锤体的下坠路径上；

确认冲击能量，并根据所述冲击能量确定落锤高度和所述主锤体的配重；

将所述主锤体提升至所述落锤高度并使其自由下落冲击待测件；

获取所述主锤体与所述待测件的冲击力和冲击位移，并根据所述冲击力和所述冲击位移获得冲击能量时程曲线。

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