CN209264234U - 一种多点多向落锤冲击装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多点多向落锤冲击装置，涉及力学性能测试技术领域，装置包括曲率冲击台、防撞柱、支撑侧板、横梁、引导滑块、冲击导管和落锤，横梁设置在支撑侧板上方，曲率冲击台设置在横梁下方，防撞柱设置在曲率冲击台上，引导滑块设置在横梁上沿横梁滑动，冲击导管上端和引导滑块相连，防撞柱包括柱体、捕捉杆和弹簧，柱体端面上固定有两个捕捉杆，捕捉杆之间设置有弹簧。利用该装置进行试验时，可以根据需要调整冲击能量的大小和方向，并准确的设定冲击点，释放多个落锤模拟多点冲击载荷。该装置解决了深部巷道相似材料模拟试验中冲击点固定、冲击角度单一以及二次落锤的技术问题，还具有操作方便，控制精准等优点。

Description

一种多点多向落锤冲击装置

技术领域

本实用新型涉及力学性能测试技术领域，尤其是一种实现多点多个方向的落锤冲击装置。

背景技术

深部巷道相似模拟试验中，巷道顶板需要施加动载荷，动载荷的施加通常是通过落锤撞击来实现的，但是使用落锤进行冲击试验存在冲击力不足、二次锤击、冲击角度单一等问题。落锤冲击装置设置在相似材料模型上，大多只能实现正面冲击测试，很难在同一台落锤冲击装置上实现多角度的落锤冲击测试，例如固定角度、固定冲击点等冲击方式。即使是实现多角度的落锤冲击试验，并且操作起来也很复杂，冲击试验的灵活性和广泛性有待进一步提高。在巷道动载荷相似材料模拟试验方法中，利用现有的落锤冲击装置，难以模拟巷道多点受到动载的影响，以及巷道受到连续动载的影响。另外为防止落锤装置二次撞击中国专利CN105259022B公开了一种防止落锤二次撞击装置，通过特定机械结构托起反弹落锤而防止二次撞击。但是在大型的相似材料模拟试验中，现有的落锤冲击装置难以适用于大尺度的相似材料模拟试验机上，为精确控制冲击角度和冲击点位置，模拟实际工程环境中多点多个方向同时受到冲击扰动影响的工况，对现有的落锤冲击装置和巷道动载荷相似材料模拟试验作进一步的改进。

实用新型内容

为解决深部巷道相似材料模拟试验中冲击点固定、冲击角度单一以及二次落锤的技术问题，本实用新型提供了一种多点多向落锤冲击装置，具体技术方案如下。

一种多点多向落锤冲击装置，包括曲率冲击台、防撞柱、支撑侧板、横梁、引导滑块、冲击导管和落锤；所述横梁设置在支撑侧板上方，曲率冲击台设置在横梁下方，防撞柱设置在曲率冲击台上，引导滑块设置在横梁上沿横梁滑动，冲击导管上端和引导滑块的侧面相连；所述引导滑块上设置有指针和刻度盘，指针和冲击导管固定连接；所述防撞柱包括柱体、捕捉杆和弹簧，柱体端面的中部设置有两个捕捉杆，其中一个捕捉杆和柱体铰接，捕捉杆之间还设置有弹簧。

优选的是，支撑侧板上设置有导轨槽，横梁的两端呈T字形并设置在导轨槽内，所述导轨槽内还设置有固定螺母。

优选的是，曲率冲击台弧面的圆心点和相似材料模拟巷道的中心点相重合；落锤中部设置有通孔；柱体的轴线和曲率冲击台弧面的轴线重合。

优选的是，捕捉杆的端部设置有凸起，弹簧连接两个捕捉杆的端部；捕捉杆的长度减去端部凸起的长度等于落锤的长度，落锤的中部通孔呈圆台状；冲击导管呈管状并且内部光滑。

还优选的是，指针和刻度盘呈直角并固定连接，指针的端部指示在刻度盘上。

进一步优选的是，支撑侧板和静态加载装置相连，所述横梁的宽度小于支撑侧板的宽度，曲率冲击台的宽度小于支撑侧板之间的距离。

本实用新型的有益效果包括：

(1)本实用新型提供的多点多向落锤冲击装置，设置曲率冲击台、冲击导管和落锤的组合，方便调节冲击角度，实现多个方向的冲击，从而精确的控制冲击点的位置和角度；通过在曲率冲击台上设置防撞柱，避免了落锤的二次撞击，防撞柱的设置方向和曲率冲击台的轴线重合，从而保证落锤顺利的卡在捕捉杆上，捕捉杆之间设置弹簧方便捕捉杆复位，并且该结构简单，操作方便。

(2)多点多向落锤冲击装置根据巷道位置设计曲率冲击台的曲率，保证冲击力按预定的方向传递，同时曲率冲击台两侧和支撑侧板之间留有一定的间距，保证冲击导管转动灵活，从而使落锤按预定角度下落；支撑侧板还可以和静态加载装置配合安装，为相似材料模拟模型提供轴压。

另外本实用新型还具有操作方便，结构灵活，应用广泛等优点。

附图说明

图1是多点多向落锤冲击装置结构示意图；

图2是引导滑块及连接结构示意图；

图3是落锤结构示意图；

图4是防撞柱结构示意图；

图5是弯曲横梁的多点多向落锤冲击装置结构示意图；

图6是多点多向落锤冲击装置试验结构示意图；

图中：1-曲率冲击台；2-防撞柱；21-柱体；22-捕捉杆；23-弹簧；3-支撑侧板；4-横梁；5-引导滑块；6-冲击导管；7-落锤；8-刻度盘；9-指针；10-巷道；11-静态加载装置。

具体实施方式

结合图1至图6所示，本实用新型提供的一种多点多向落锤冲击装置的具体实施方式如下。

一种多点多向落锤冲击装置具体结构包括曲率冲击台1、防撞柱2、支撑侧板3、横梁4、引导滑块5、冲击导管6和落锤7，如图1所示，横梁4设置在支撑侧板3的上方，曲率冲击台1设置在横梁4下方，两个支撑侧板3之间，防撞柱2设置在曲率冲击台1上，引导滑块5设置在横梁4上沿横梁滑动，冲击导管6上端和引导滑块5的侧面相连，落锤7沿冲击导管6内部滑动下落。装置整体可以通过支撑侧板和静态加载装置配合使用，另外还可以在前后两侧设置静态加载装置从而施加水平方向的力，利用该装置完成调整更多变量的相似材料模拟试验。

如图2所示，引导滑块5的侧面上设置有指针9和刻度盘8，指针9和冲击导管6固定连接，指针9和刻度盘8呈直角，刻度盘8设置在指针9端部的引导滑块5侧面上。指针9带动冲击导管6摆动，指针9的端部指示在刻度盘8上，刻度盘8的指示刻度和冲击的角度相对应，从而精确控制冲击角度。根据试验需要可以设置多个引导滑块5和冲击导管6，在引导滑块5的两侧均可设置冲击导管6，从而提供更多的冲击点，模拟更为复杂的冲击。冲击导管6的设计使得落锤7之间不回相互干扰，并且使得落锤7的下落轨迹固定，保证了落锤7冲击的准确性。

冲击导管6呈管状并且内部光滑，从而忽略管道和落锤7之间的摩擦，将落锤7下落的势能直接等效转化为冲击载荷，还可以在冲击导管的上端部设置弹射装置来增大动载，由于冲击导管6呈上下均开口的管状，所以方便设置弹射装置来解决冲击力不足的问题。

防撞柱2包括柱体21、捕捉杆22和弹簧23，柱体21端面的中部设置有两个捕捉杆22，其中一个捕捉杆22和柱体21铰接，另一个捕捉杆22固定在柱体21上，捕捉杆22之间还设置有弹簧23，如图4所示。捕捉杆22的端部设置有凸起，弹簧23连接两个捕捉杆22的端部。捕捉杆22的凸起上部大，并且凸起的下表面为平面，两侧的凸起大小和形状均相同。捕捉杆22的长度减去端部凸起的长度等于落锤7的长度，保证捕捉杆22穿过落锤7后将落锤严密的卡在捕捉杆上，落锤7的中部通孔呈圆台状。当落锤7沿冲击导管6下落后，捕捉杆22从落锤底部的大孔进入，在落锤7上部受挤压其中一个捕捉杆22沿铰接位置转动压缩弹簧23，从而捕捉杆22穿过落锤，随后在弹簧23的作用下捕捉杆22复位，复位后捕捉杆22的端部具有凸起，凸起的宽度大于落锤7上部小孔的孔径，从而落锤7被固定在防撞柱2上。

支撑侧板3上设置有导轨槽，横梁4的两端呈T字形并设置在导轨槽内，导轨槽内还设置有固定螺母，支撑侧板3之间的距离大于曲率冲击台的宽度。横梁4的宽度小于支撑侧板3的宽度，保证了安装静态加载装置11后压头能够顺利到达相似材料模型上方。曲率冲击台1两侧和支撑侧板3之间留有一定的间距，保证冲击导管转动灵活，从而使落锤7按预定角度下落。另外横梁4还可以设计为弯曲的形状，如图5所示，进一步的增大冲击动能，并且提高装置的灵活性，还可以保持横梁4和曲率冲击台1的曲率相同，从而其弧面向相互对应，减小冲击导管的倾斜角度，保证冲击的稳定。

曲率冲击台1弧面的圆心点和相似材料模拟巷道10的中心点相重合，根据巷道10位置设计曲率冲击台1的曲率，保证冲击力按预定的方向传递。也可以预制多个曲率冲击台，根据相似材料模拟中巷道的位置选择使用合适的曲率冲击台。落锤7中部设置有通孔，柱体21的轴线和曲率冲击台1弧面的轴线重合，进一步的保证了冲击力的传递方向。

以一种巷道动载荷相似材料模拟试验方法为例，对本实用新型提供的多点多向落锤冲击装置的结构及功能作进一步的说明，利用上述的一种多点多向落锤冲击装置，如图6所示，步骤包括：

A.在相似材料模拟巷道10的上方安装多点多向落锤冲击装置，包括固定支撑侧板3，设置横梁4和引导滑块5。

B.利用静态加载装置11在相似材料上方加载轴向压力，模拟巷道10所受的矿山压力，也可以沿相似材料内的巷道10方向布置静态加载装置11，从而模拟巷道所受的水平应力。

C.调整曲率冲击台1的位置，使曲率冲击台1弧面的圆心点和相似材料模拟巷道的中心点相重合，通过测量确定曲率冲击台1的位置，选择预制的曲率冲击台1，其中曲率冲击台1上均安装有防撞柱2。

D.设计并计算冲击能量，根据所需冲击能量调节横梁4的高度，利用固定螺母将横梁4固定。

E.设置冲击点的数量和冲击角度；其中选择冲击点的最大数量等于安装的冲击导管6数量，通过刻度盘8和指针9读取冲击角度，根据冲击点的位置和数量布置冲击导管6。

F.释放落锤7，观测并记录巷道的变形情况，通过同时释放2个以上的落锤，模拟巷道多点受到动载的影响；在不同时间内多次释放多个落锤7，模拟巷道受到连续动载的影响。

G.挤压捕捉杆同时取下落锤。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种多点多向落锤冲击装置，其特征在于，包括曲率冲击台、防撞柱、支撑侧板、横梁、引导滑块、冲击导管和落锤；所述横梁设置在支撑侧板上方，曲率冲击台设置在横梁下方，防撞柱设置在曲率冲击台上，引导滑块设置在横梁上沿横梁滑动，冲击导管上端和引导滑块的侧面相连；所述引导滑块上设置有指针和刻度盘，指针和冲击导管固定连接；所述防撞柱包括柱体、捕捉杆和弹簧，柱体端面的中部设置有两个捕捉杆，其中一个捕捉杆和柱体铰接，捕捉杆之间还设置有弹簧。

2.根据权利要求1所述的一种多点多向落锤冲击装置，其特征在于，所述支撑侧板上设置有导轨槽，横梁的两端呈T字形并设置在导轨槽内，所述导轨槽内还设置有固定螺母。

3.根据权利要求2所述的一种多点多向落锤冲击装置，其特征在于，所述曲率冲击台弧面的圆心点和相似材料模拟巷道的中心点相重合；所述落锤中部设置有通孔；所述柱体的轴线和曲率冲击台弧面的轴线重合。

4.根据权利要求2或3所述的一种多点多向落锤冲击装置，其特征在于，所述捕捉杆的端部设置有凸起，所述弹簧连接两个捕捉杆的端部；所述捕捉杆的长度减去端部凸起的长度等于落锤的长度，所述落锤的中部通孔呈圆台状；所述冲击导管呈管状并且内部光滑。

5.根据权利要求2或3所述的一种多点多向落锤冲击装置，其特征在于，所述指针和刻度盘呈直角并固定连接，所述指针的端部指示在刻度盘上。

6.根据权利要求2或3所述的一种多点多向落锤冲击装置，其特征在于，所述支撑侧板和静态加载装置相连，所述横梁的宽度小于支撑侧板的宽度，所述曲率冲击台的宽度小于支撑侧板之间的距离。