CN116296201A - 落锤冲击试验机及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种落锤冲击试验机及测试方法，试验机包括框架、提升装置、抓脱锤装置以及锤体组件，框架设有竖直布置的轨道，抓脱锤装置和锤体组件滑动设于轨道，锤体组件与抓脱锤装置磁吸连接；锤体组件具有冲击力检测装置，用于获取锤体组件的冲击力信息；提升装置连接抓脱锤装置，用于驱动抓脱锤装置沿轨道移动；试验机还包括位移检测装置和控制系统，位移检测装置用于获取试件在冲击过程中发生的位移信息；控制系统与冲击力检测装置以及位移检测装置电连接，基于冲击力信息和位移信息以获取试件的力‑位移曲线。该落锤冲击试验机通过冲击测试获取试样的冲击力时程曲线、位移时程曲线及吸收能量时程曲线，可有效评估支护材料的抗冲击力学性能。

Description

落锤冲击试验机及其测试方法

技术领域

本发明涉及冲击检测技术领域，尤其涉及一种落锤冲击试验机及其测试方法。

背景技术

冲击地压是煤矿开采过程中所遇到的典型动力灾害，由于煤岩体弹性能的突然释放，通常造成井巷和采矿空间围岩突然、急剧及猛烈的破坏，是一种特殊的矿山压力显现方式。近年来，随着煤矿开采强度和深度的加大，冲击地压矿井的数量和显现强度均有一定增加。冲击地压发生时常造成巷道锚杆支护结构破断失效，传统的锚杆支护材料和技术已不适应冲击地压矿井的支护需求，为了满足冲击地压巷道的支护要求，具有抗冲击特性的锚杆支护材料及技术成为研究的热点。

目前针对抗冲击支护材料及技术方面的研究主要以理论研究和数值计算为主，在煤矿锚杆抗冲击支护方面，目前的检测装置主要针对单一的支护材料进行测试，尚没有能实现对锚杆、锚索、托板、金属网等全部支护材料进行全尺寸测试的研究手段。由于巷道冲击地压发生时间短，冲击地压发生过程中锚杆支护材料主要承受动载荷，动载荷作用下锚杆支护材料的力学响应特征与其静载荷有明显的差异。为深入研究冲击地压发生时锚杆支护材料的抗冲击力学性能，亟需研发一种能够实现对锚杆、锚索、托板、金属网等支护材料进行全尺寸抗冲击性能测试的实验装置。

发明内容

本发明提供一种落锤冲击试验机及其测试方法，用以解决现有技术中的检测装置对锚杆支护材料检测方式单一，不能实现对锚杆、锚索、托板、金属网等全部支护材料进行全尺寸测试的缺陷，实现对锚杆支护材料性能测试的全面化。

本发明提供一种落锤冲击试验机，包括：

框架，所述框架设有竖直布置的轨道；

抓脱锤装置，滑动设于所述轨道；

锤体组件，滑动设于所述抓脱锤装置下方的所述轨道上，所述锤体组件与所述抓脱锤装置磁吸连接；

所述锤体组件具有冲击力检测装置，用于获取所述锤体组件的冲击力信息；

提升装置，连接所述抓脱锤装置，用于驱动所述抓脱锤装置沿所述轨道移动；

位移检测装置，用于获取试件的位移信息；

控制系统，与所述冲击力检测装置以及所述位移检测装置电连接，基于所述冲击力信息和所述位移信息以获取试件的力-位移曲线。

根据本发明的一个实施例，所述抓脱锤装置包括移动梁，所述移动梁的两侧设有对应于所述轨道的第一导向套，所述移动梁的上端设有吊环，所述吊环连接所述提升装置，所述移动梁的下端设有电磁铁，所述电磁铁连接所述锤体组件，所述电磁铁与所述控制系统电连接。

根据本发明的一个实施例，所述抓脱锤装置下端设有锤体检测单元，用于检测所述锤体组件的位置；所述抓脱锤装置两侧设有安全销，用于固定连接所述锤体组件。

根据本发明的一个实施例，所述提升装置包括起重机单元和锁链，所述起重机单元设于所述框架上端，所述锁链的一端连接所述起重机单元，另一端连接所述吊环。

根据本发明的一个实施例，所述锤体组件包括锤体，所述锤体两侧设有对应于所述轨道的第二导向套，所述锤体设有砝码，所述锤体下端设有锤头座，所述锤体座安装有锤头，所述冲击力检测装置设于所述锤头与所述锤头座之间。

根据本发明的一个实施例，所述框架包括顶板和底板以及连接所述顶板与所述底板的立柱，所述提升装置安装于所述顶板，所述轨道成对设于所述顶板与所述底板之间。

根据本发明的一个实施例，所述底板上设有缓冲装置，所述缓冲装置位于所述锤体组件的正下方，用于抵接所述锤体组件。

根据本发明的一个实施例，所述位移检测装置为激光位移单元或超声波检测单元。

根据本发明的一个实施例，还包括静载施加装置，所述静载施加装置设于所述锤体组件的下方，所述静载施加装置的下表面用于抵接试件。

本发明还提供一种落锤冲击试验机的测试方法，包括：

通过提升装置控制所述抓脱锤装置的高度，以获取所述锤体组件的冲击势能；

通过所述抓脱锤装置释放所述锤体组件以对试件施加冲击载荷；

通过所述冲击力检测装置获取所述锤体组件冲击试件过程中的冲击力信息；

通过所述位移检测装置获取试件受冲击过程中的位移信息；

基于所述冲击力信息和所述位移信息获取试件的力-位移曲线。

本发明提供的落锤冲击试验机，包括框架、提升装置、抓脱锤装置以及锤体组件，框架设有竖直布置的轨道，抓脱锤装置滑动设于轨道；锤体组件滑动设于抓脱锤装置下方的轨道上，锤体组件与抓脱锤装置磁吸连接；锤体组件具有冲击力检测装置，用于获取锤体组件的冲击力信息；提升装置连接抓脱锤装置，用于驱动抓脱锤装置沿轨道移动；试验机还包括位移检测装置和控制系统，位移检测装置用于获取试件在冲击过程中发生的位移信息；控制系统与冲击力检测装置以及位移检测装置电连接，基于冲击力信息和位移信息以获取试件的力-位移曲线。该落锤冲击试验机可实现锚杆、金属网、钢护板、锚固体等冲击测试，通过冲击测试获取试样的冲击力时程曲线、位移时程曲线及吸收能量时程曲线，可有效评估支护材料的抗冲击力学性能。试验机可定量测试不同支护材料的抗冲击吸能能力，从而为冲击地压巷道锚杆支护中支护材料提供试验测试依据。

本发明提供的落锤冲击试验机及其测试方法，通过提升装置控制抓脱锤装置的高度，以获取锤体组件的冲击势能，通过抓脱锤装置释放所述锤体组件以对试件施加冲击载荷，通过冲击力检测装置获取锤体组件冲击试件过程中的冲击力信息，通过位移检测装置获取试件受冲击过程中的位移信息，控制系统基于冲击力信息和位移信息获取试件的力-位移曲线，可有效评估支护材料的抗冲击力学性能，为支护材料的合格判定提供试验依据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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是本发明实施例提供的落锤冲击试验机的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的落锤冲击试验机的框架结构示意图；

图3是本发明实施例提供的抓脱锤装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的锤体组件的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的缓冲装置的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的防护网的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的落锤冲击试验机及其测试方法的步骤流程图。

图8是本发明提供的锚杆测试状态结构示意图；

图9是本发明提供的锚杆试样14000J冲击力-位移曲线图；

图10是本发明提供的锚索试样20000J冲击力-位移曲线图。

图11是本发明提供的金属网测试状态结构示意图；

图12是本发明提供的金属网试样5600J冲击力-位移曲线图。

附图标记：

10、框架；101、顶板；102、上立柱；103、上底板；104、下立柱；105、下底板；110、轨道；120、防护网；20、提升装置；210、起重机单元；220、锁链；230、支架；30、抓脱锤装置；310、移动梁；320、第一导向套；330、吊环；340、电磁铁；350、安全销；360、锤体检测单元；370、拖链固定架；40、锤体组件；410、锤体；420、第二导向套；430、砝码；440、锤头座；450、锤头；460、冲击力动态传感器；50、缓冲装置；60、超声波检测单元；70、锚杆；701、套筒；702、岩体；703、托板；704、螺母；705、剪切装置；80、金属网；801、煤岩体；802、金属网支撑架；803、高速摄像机；90、静载施加装置。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

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12描述本发明的具体实施例。

如图1所示，本发明实施例提供一种落锤冲击试验机，该试验机包括框架10，框架10设有竖直布置的轨道110。框架10内部的轨道110上安装有抓脱锤装置30，抓脱锤装置30可沿轨道110上下滑动。轨道110上还设有锤体组件40，锤体组件40可沿轨道110上下滑动，锤体组件40与抓脱锤装置30磁吸连接。

框架10上设有提升装置20，提升装置20连接抓脱锤装置30，用于驱动抓脱锤装置30沿轨道110移动，以带动锤体组件40达到预定高度，使锤体组件40具备预定的重力势能。

本实施例中，锤体组件具有冲击力检测装置，用于获取锤体组件的冲击力信息；还设有位移检测装置，位移检测装置对应试件设置，用于获取试件的位移信息；

本实施例设置有控制系统，控制系统与冲击力检测装置以及位移检测装置电连接，在冲击试验中，控制系统收集冲击力检测装置的冲击力信息以及位移检测装置的位移信息，基于冲击力信息和位移信息以获取试件的力-位移曲线，从而可以对试件的冲击性能进行研究。

如图2所示，本实施例中，框架10包括顶板101、上底板103和下底板105，顶板101和上底板103之间连接上立柱102，上底板103和下底板105之间连接下立柱104。提升装置20安装于顶板101，轨道110成对设置，并设于顶板101与上底板103之间。

本实施例中，下底板105和上底板103采用整块45号钢整体加工而成，强度高。左、右上立柱102由H型钢焊接加工而成，强度高，稳定性好。整个框架高度较高，但重心较低，稳定性好。

轨道110为精密光杆，表面镀铬淬硬，直线度好，精度高。光杆上下两端采用螺纹连接，两端拉紧，保证了框架10和轨道110的刚度，同时避免了框架10因为震动而导致各连接部位松动的可能。

如图3所示，在一个实施例中，抓脱锤装置30包括移动梁310、第一导向套320、吊环330、电磁跌340、安全销350、锤体检测单元360和拖链固定架370。

移动梁310保证抓脱锤装置30的刚度和强度，为主要支撑结构；第一导向套320套设在轨道110上，主要为提升时的导向。吊环330用于连接提升装置20。锤体检测单元360用于检测电磁铁340是否抓住锤体组件40，拖链固定架370为了固定提升链条，安全销350为了避免实验结束后落锤自动脱落，起到二次安全防护的作用。

本实施例的抓脱锤装置30为电磁脱锤，抓脱锤装置30与电磁铁340连为一体，通过电磁铁340的吸引力提升锤体组件40，当需要脱锤冲击时，通过设备的电气控制系统施加指令，指令断开电磁铁340的吸引力释放锤体组件40。

如图1和图2所示，在一个实施例中，提升装置20包括起重机单元210和锁链220，起重机单元210设于框架10上端，锁链220的一端连接起重机单元210，另一端连接吊环330。

优选的，在框架10的顶板101上设有支架230，起重机单元210安装在支架230上。

在一个实施例中，起重机单元210采用专业用于起重的电葫芦进行提锤，电葫芦电机的轴端安装检测开关，用于测量和控制提升的高度。

如图4所示，在一个实施例中，锤体组件40包括锤体410，锤体410两侧设有对应于轨道110的第二导向套420，锤体410内可添加砝码430，锤体410下端设有锤头座440，锤体座440安装有锤头450，冲击力动态传感器460设于锤头450与锤头座440之间。

本实施例中，锤体组件40质量之和为350±5kg，通过增加砝码430可达到2000kg。锤体410为框架结构，由45#钢加工而成，锤头450的材料为合金工具钢，淬火后硬度为58～62HRC。第二导向套420用黄铜加工而成，锤体410只能沿着轨道110做上下移动。

如图5所示，进一步地，本实施例的上底板103上设有缓冲装置50，缓冲装置50位于锤体组件40的正下方，用于抵接锤体组件40。

由于锤体组件40冲断试样后有剩余能量，剩余能量可能会达到几千焦耳到上万焦耳，为了避免锤体组件40冲击完成后撞击试验机上底板103，在上底板103安装了2个缓冲装置50。

优选的，缓冲装置50采用液压缓冲器，缓冲器缓冲行程为100mm，每个缓冲器最大缓冲能量15000J。

如图6所示，在一个实施例中，整个试验机四周设有封闭的防护网120，可以有效防止断裂试样飞溅，也可以防止试验人员在试验时进入试验机内部。防护网120设有门限位开关，在防护门打开的情况下，试验机会自锁，主要操作无效，从而防止误操作，保证试验人员的安全。

本实施例中，位移检测装置为激光位移单元或超声波检测单元60，当然也可以是高速摄像机803。

在一个实施例中，试验机还包括静载施加装置90，静载施加装置90设于锤体组件40的下方，静载施加装置90的下表面用于抵接试件，静载施加装置90用于为试件提供静载荷。

本实施例中，控制系统与冲击力检测装置以及位移检测装置电连接，基于冲击力信息和所述位移信息以获取试件的力-位移曲线。

具体的，在锤体组件40下方安装冲击力动态传感器460，用于监测冲击过程中的冲击力值；在框架10一侧安装激光位移计，用于监测冲击过程中试样的位移数据。

试验机配备了超声波检测单元60，可以实时监测受冲击试样的损伤破坏情况。力和位移传感器将冲击瞬间的力值和位移数据信号输入至高速信号调理仪进行放大，放大后的信号由高速数据采集卡进行A/D转换，并传送至计算机存储及分析，可获得力-位移曲线及更多的特征点数据，根据力-位移曲线和特征值，可以准确推断出试样的变形、断裂和能量耗散特性。

本实施例的控制系统为PLC控制器，该控制器具有可靠性高，抗干扰能力强，通用性、适应性、扩展性强，维护工作量小等优点。用其高速计数通道来采集电葫芦电机运转的脉冲，配合变频器和电机进行闭环控制，精确控制锤体的提升位移。配备触摸屏作为终端操作机，界面直观，操作简便，可以通过切换不同操作界面进行试验过程和设备维护。锤体组件40的提升高度由人工输入，既可通过输入的冲击高度数值，也可输入冲击能量由系统自动换算锤头450提升高度来完成。

对于锤头组件40上安装的冲击力动态传感器460，为了使传感器测量精度满足要求，冲击力动态传感器460选择2种量程，分别为0～600kN和0～1000kN，灵敏度1.0±0.1mV/V，精度±1％F.S，零点平衡±1％F.S，极限过载180％F.S。位移传感器采用激光位移计，激光感测头类型为超长距离型宽光束，测量范围250～1000mm，再现性2μm，光点直径300×9500μm。

本实施例的高速信号调理仪采用500kHz带宽的高速信号调理仪，信号调理仪将各类传感器采集到的信号进行放大以匹配高速数据采集卡的模拟信号输入范围，保证有效的高频信号不会被衰减，从而提高测量分辨率和灵敏度。

高速数据采集卡的A/D采样分辨力为16bits，最大采样频率2MHz，频率响应500kHz，采用高速数据采集卡以真实而准确的还原冲击瞬间力值和位移的变化。

本实施例为了方便数据的分析，设计了仪器化冲击测试分析软件，软件可以实现自动触发冲击瞬间数据记录，自动将力-时间曲线和位移-时间曲线转化为力-位移曲线，自动拟合曲线并获取屈服力、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，整个试验过程完全自动，无需人工干预。

该落锤冲击试验机可实现锚杆、金属网、钢护板、锚固体等冲击测试，通过冲击测试获取试样的冲击力时程曲线、位移时程曲线及吸收能量时程曲线，可有效评估支护材料的抗冲击力学性能。试验机可定量测试不同支护材料的抗冲击吸能能力，从而为冲击地压巷道锚杆支护中支护材料提供试验测试依据。

本实施例中，试验机各组件拆装方便，锤体组件40的重量和提升高度可自由调节，实现锚杆、锚索、托板及金属网等多种支护材料的动态力学性能测试。

为了避免金属网测试时固定金属网的装置影响其它测试的落锤高度，金属网固定装置放置在试验机的地下部分，试验机主要技术参数为：试验机地面以上高度12.0m，地下部分高度2.0m，试验机内部空间尺寸为1.2m×1.2m，最大有效冲击高度6000mm，落锤重量350～2000kg，落锤重量可根据实际需要进行改造，主机框架10重量15400kg。

如图7所示，本发明实施例还提供一种利用落锤冲击试验机的测试方法，该方法包括如下步骤：

步骤一、将试件安装在上底板103上，通过提升装置10控制抓脱锤装置30的高度，以获取锤体组件40的冲击势能。

该步骤中，根据需要的冲击力大小来设置锤体组件40的高度，实现不同大小的冲击测试。

步骤二、通过抓脱锤装置30释放锤体组件40以对试件施加冲击载荷。

由于抓脱锤装置30为电磁脱锤，通过电磁铁340的吸引力提升锤体组件40，当需要脱锤冲击时，通过设备的电气控制系统施加指令，指令断开电磁铁340的吸引力释放锤体组件40。

步骤三、通过冲击力检测装置获取锤体组件40冲击试件过程中的冲击力信息。

步骤四、通过位移检测装置获取试件受冲击过程中的位移信息；

步骤五、控制系统接收上述信息后，基于冲击力信息和位移信息获取试件的力-位移曲线，根据力-位移曲线和特征值，可以准确推断出试样的变形、断裂和能量耗散特性。

以下通过锚杆(锚索)轴向冲击试验方法进行说明。

如图8所示，锚杆70和锚索冲击测试方法基于上述实施例的落锤冲击试验机开展，试验系统主要包括锚杆70或锚索、金属套筒701、岩体702、超声波检测单元60、剪切装置705、托板703、螺母704或锁具。其它测试装置采用多功能落锤冲击试验机所带的测试系统，如冲击力动态传感器460和激光位移计。测试流程如下：

(1)将金属套筒701上端固定在试验机顶梁上进行固定，然后将岩体702放入金属套筒701内，岩体702与套筒701间可采用水泥砂浆进行固定。岩体702约束完成后，在岩体702中心位置打孔，利用锚固剂将锚杆70或锚索与岩体702锚固为一体。

(2)锚杆70或锚索下部安装托板703、螺母704或锁具，通过螺母704或锁具可以给锚杆70施加预紧力，施加的预紧力可以模拟现场实际锚杆的受力情况。

(3)现场锚杆70除受预紧力外，局部区域还受岩层错动等剪切作用力，剪切作用力可利用套筒701内部的剪切装置705进行施加，剪切作用力可根据现场锚杆70或锚索实际受的剪切力进行施加。

(4)套筒701外部安装有超声波检测单元60，超声波检测单元60可实时监测冲击过程中岩体超声波波速的变化，通过超声波波速的变化可评估锚固岩体的损伤、破坏。

(5)冲击过程中可利用过功能落锤冲击试验机自身携带的冲击力传感器和激光位移计监测锚杆70或锚索的冲击力-位移曲线，然后得出锚杆70或锚索断裂时的吸能量。

(6)在测试过程中可以设定不同的预紧力、不同的剪切力、不同的锚固长度等进行测试，从而实现研究不同预紧力、不同剪切力、不同锚固长度下锚杆或锚索动态力学响应。超声波检测单元60不但可以检测岩体，还可以检测锚杆金属材料在冲击过程中的损伤情况。

如图9和图10所示，基于锚杆70和锚索试样14000J冲击力-位移曲线和锚索试样20000J冲击力-位移曲线，可以有效评估锚杆70或锚索的抗冲击力学性能，为锚杆70或锚索的合格判定提供试验依据。

以下通过金属网冲击试验方法进行说明。

如图11所示，金属网冲击测试方法基于上述实施例提到的落锤冲击试验机开展，试验系统主要包括金属网80、锤头450、煤岩体801、超声波探测单元60、金属网支撑架802、静载施加装置90和高速摄像机803。其它测试装置采用多功能落锤冲击试验机所带的测试系统，如冲击力动态传感器460和激光位移计。测试流程如下：

(1)将金属网80平铺在金属网支撑架802上，四周安装钢带，四角用螺栓固定，螺栓扭矩与煤矿井下锚杆扭矩相同。金属网80上方放置煤岩体801以模拟井下金属网80所约束的煤岩体。

(2)煤岩体801上方安装静载施加装置90，可以对煤岩体801和金属网80施加静载荷，静载荷大小可依据井下金属网80实际所受的静载荷来确定。

(3)煤岩体801两侧安装超声波探测单元60，可实现冲击过程中对煤岩体801破坏情况的实时探测，高速摄像机803可实现静载施加过程中和冲击过程中金属网80变形破坏形态的实时捕捉。

(4)试验时，根据确定的金属网80不同静载荷和动载荷进行叠加冲击测试，首先对金属网80施加静载荷，然后再施加冲击载荷，冲击过程中利用超声波检测单元60测试煤岩体801内部损伤，高速摄像机803测试金属网80变形破坏，冲击力动态传感器460和激光位移计测试冲击力和位移，然后通过软件自动计算得出金属网80吸收的冲击能量。

如图12所示，根据金属网80试样5600J冲击力-位移曲线，可以有效评估金属网80的抗冲击力学性能，为金属网80的合格判定提供试验依据。

终上所述，本发明实施例提供的落锤冲击试验机及其测试方法，可实现锚杆(索)轴向和侧向冲击测试、金属网冲击测试、钢护板冲击测试、锚固体冲击测试等，通过冲击测试获取试样的冲击力时程曲线、位移时程曲线及吸收能量时程曲线，测试结果可用来评估支护材料的抗冲击力学性能。该装置可定量测试不同支护材料的抗冲击吸能能力，从而为冲击地压巷道锚杆支护中支护材料优选提供试验测试依据。同时，本实施例还能有效检测不同支护材料的动态力学性能，从而为支护材料的合格判定提供试验依据。

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)

1.一种落锤冲击试验机，其特征在于，包括：

框架，所述框架设有竖直布置的轨道；

抓脱锤装置，滑动设于所述轨道；

锤体组件，滑动设于所述抓脱锤装置下方的所述轨道上，所述锤体组件与所述抓脱锤装置磁吸连接；

所述锤体组件具有冲击力检测装置，用于获取所述锤体组件的冲击力信息；

提升装置，连接所述抓脱锤装置，用于驱动所述抓脱锤装置沿所述轨道移动；

位移检测装置，用于获取试件的位移信息；

控制系统，与所述冲击力检测装置以及所述位移检测装置电连接，基于所述冲击力信息和所述位移信息以获取试件的力-位移曲线。

2.根据权利要求1所述的落锤冲击试验机，其特征在于，所述抓脱锤装置包括移动梁，所述移动梁的两侧设有对应于所述轨道的第一导向套，所述移动梁的上端设有吊环，所述吊环连接所述提升装置，所述移动梁的下端设有电磁铁，所述电磁铁连接所述锤体组件，所述电磁铁与所述控制系统电连接。

3.根据权利要求2所述的落锤冲击试验机，其特征在于，所述抓脱锤装置下端设有锤体检测单元，用于检测所述锤体组件的位置；所述抓脱锤装置两侧设有安全销，用于固定连接所述锤体组件。

4.根据权利要求2所述的落锤冲击试验机，其特征在于，所述提升装置包括起重机单元和锁链，所述起重机单元设于所述框架上端，所述锁链的一端连接所述起重机单元，另一端连接所述吊环。

5.根据权利要求1所述的落锤冲击试验机，其特征在于，所述锤体组件包括锤体，所述锤体两侧设有对应于所述轨道的第二导向套，所述锤体设有砝码，所述锤体下端设有锤头座，所述锤体座安装有锤头，所述冲击力检测装置设于所述锤头与所述锤头座之间。

6.根据权利要求1所述的落锤冲击试验机，其特征在于，所述框架包括顶板和底板以及连接所述顶板与所述底板的立柱，所述提升装置安装于所述顶板，所述轨道成对设于所述顶板与所述底板之间。

7.根据权利要求6所述的落锤冲击试验机，其特征在于，所述底板上设有缓冲装置，所述缓冲装置位于所述锤体组件的正下方，用于抵接所述锤体组件。

8.根据权利要求1-7任一项所述的落锤冲击试验机，其特征在于，所述位移检测装置为激光位移单元或超声波检测单元。

9.根据权利要求1-7任一项所述的落锤冲击试验机，其特征在于，还包括静载施加装置，所述静载施加装置设于所述锤体组件的下方，所述静载施加装置的下表面用于抵接试件。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的落锤冲击试验机的测试方法，其特征在于，包括：

通过提升装置控制所述抓脱锤装置的高度，以获取所述锤体组件的冲击势能；

通过所述抓脱锤装置释放所述锤体组件以对试件施加冲击载荷；

通过所述冲击力检测装置获取所述锤体组件冲击试件过程中的冲击力信息；

通过所述位移检测装置获取试件受冲击过程中的位移信息；

基于所述冲击力信息和所述位移信息获取试件的力-位移曲线。

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