CN212159419U - 岩石凿碎比功试验仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了岩石凿碎比功试验仪，岩石凿碎比功试验仪包括控制器和主机，控制器控制主机完成试验操作；主机包括操作箱和固定底座；操作箱的底部设有岩样固定装置，岩样固定装置的中心向上垂直设有导杆，导杆的底部通过钎头安装部件连接有钎头；导杆上套设有重锤；导杆的顶部设有用于固定导杆方向的固定箱；操作箱内还设有用于提升重锤的动力提升装置，导杆靠近顶部处固定有脱锤器，动力提升装置将导杆提升至与脱锤器接触时，脱锤器将重锤和动力提升装置分开，重锤下落，击打钎头安装部件和钎头，从而对岩样进行凿碎。本实用新型可用来测量岩石的凿碎比功和钎刃磨钝宽度，从而判断岩石的可钻性分级和可爆性，操作简单方便，且测定值准确。

Description

岩石凿碎比功试验仪

技术领域

本实用新型涉及岩石冲击凿碎技术领域，尤其涉及岩石凿碎比功试验仪。

背景技术

岩石的凿碎比功以及钎刃磨钝宽度都可用来表示岩石的可钻级别，凿碎比功是指凿碎单位体积岩石所耗费的功，钎刃磨钝宽度是指钎刃两端向内4mm出的磨钝宽度，可以用来表征岩石的磨碎性。

在现有技术中，冲击是一种极其简单的破岩手段，能够在瞬间获得极大的破碎能力，是破碎岩石的重要方法。长期以来，人们主要从单次冲击和重复冲击方面研究冲击破碎岩石性质，通常需要多种试验仪器。在对凿碎比功以及钎刃磨钝宽度的测定方面也存在着较大的困难。

实用新型内容

针对上述存在的问题，本实用新型旨在提供一种通过反复凿击从而确定岩石凿碎比功和钎刃磨钝宽度的岩石凿碎比功试验仪。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

岩石凿碎比功试验仪，其特征在于：包括控制器和主机，所述控制器与所述主机之间电连接；

所述主机包括操作箱和固定底座；所述操作箱位于所述固定底座的上方；所述操作箱内设有动力提升装置、岩样固定装置、导杆和钎头；

所述操作箱的底部设有所述岩样固定装置，所述岩样固定装置的中心向上垂直设有导杆，所述导杆的底部通过钎头安装部件连接有钎头；所述导杆上套设有重锤；所述导杆的顶部设有用于固定导杆方向的固定箱；

所述动力提升装置包括电动机、主动链轮和从动链轮，所述主动链轮和从动链轮之间通过链条连接，所述链条上固定连接有提升块，所述链条的一边位于所述导杆的正后方；

所述导杆靠近顶部处固定有脱锤器，所述脱锤器的高度与所述从动链轮高度相同；所述操作箱的内侧壁上安装有计数器，所述计数器位于所述脱锤器的后方；

所述重锤的后侧顶部设有凸出块，所述提升块可将所述凸出块托起，带动所述重锤上升。

进一步的，所述岩样固定装置包括岩样固定器，所述岩样固定器包括卡盘体和三个活动卡爪，所述卡盘体内设有大锥齿轮，所述大锥齿轮的背面设有螺旋槽，每个所述活动卡爪的底部设有与所述螺旋槽相啮合的弧条，所述卡盘体的侧面设有锁紧把手插口，所述锁紧把手插口内设有小锥齿轮，所述小锥齿轮与所述大锥齿轮相啮合；所述岩样固定装置还包括与所述小锥齿轮配合使用的试件锁紧把手。

进一步的，所述岩样固定装置还包括岩样筒，所述岩样筒的高度大于所述岩样固定器的内高；所述岩样筒可放置在所述卡盘体中心，三个所述活动卡爪将所述岩样筒进行固定。

进一步的，所述岩样筒为钢桶。

进一步的，所述卡盘体上均匀设有刻度标线，所述刻度标线有24条，相邻的两条所述刻度标线之间夹角为15度。

进一步的，所述导杆的上部为长方柱结构，所述导杆的下部与所述钎头安装部件连接处为圆柱形结构。

进一步的，所述钎头安装部件的上部为中空结构，所述中空结构的表面设有内螺纹，所述导杆的底部设有外螺纹，所述钎头安装部件的顶部与所述导杆的底部螺纹连接。

进一步的，所述钎头安装部件外套设有导杆固定板，所述导杆固定板的中心设有开孔，所述钎头安装部件穿过所述开孔，且所述钎头安装部件可在所述开孔中上下移动。

进一步的，所述导杆固定板的下方设有主机底板，所述主机底板为U 型结构，所述主机底板与所述操作箱固定连接，所述主机底板与所述导杆固定板之间可拆卸连接。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型中的岩石凿碎比功试验仪可以通过试验测定岩石在反复凿击之后的凿眼直径和凿眼的深度，从而得出岩石的凿碎比功；判断岩石的可钻性级别；

2、本实用新型中的岩石凿碎比功试验仪还可以测定岩石的钎刃磨钝宽度，判断岩石的可爆性；

3、本实用新型中的岩石凿碎比功试验仪操作简单方便，测量准确。

附图说明

图1为本实用新型实施例一中岩石凿碎比功试验仪结构示意图；

图2为本实用新型卡盘托板结构示意图；

图3为本实用新型重锤、链条和提升块位置关系侧视图；

图4为本实用新型岩样固定器结构示意图；

图5为本实用新型岩样固定器内部结构示意图；

图6为本实用新型导杆固定板结构俯视图；

图7为本实用新型主机底板结构俯视图；

图8为本实用新型钎头安装部件结构主视图；

图9为本实用新型钎头安装部件架构俯视图；

图10为本实用新型控制器正面结构示意图；

图11为本实用新型实施例二中岩石凿碎比功试验仪结构示意图。

其中：1-控制器，101-电源开关，102-工作指示灯，103-显示屏，104- 点动按钮，105-启动按钮，106-设定储存按钮，107-调整按钮，2-操作箱， 3-固定底座，301-地脚板，4-导杆，5-钎头，6-钎头安装部件，7-重锤，71- 凸出块，8-固定箱，9-主动链轮，10-从动链轮，11-链条，12-提升块，13- 脱锤器，14-卡盘托板，15-岩样固定器，151-卡盘体，152-活动卡爪，153- 大锥齿轮，154-螺旋槽，155-弧条，156-锁紧把手插口，157-小锥齿轮，158- 岩样筒，159-刻度标线，16-试件锁紧把手，17-导杆固定板，18-主机底板， 0-岩样。

具体实施方式

为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的描述。

实施例一：

参照附图1-10所示的岩石凿碎比功试验仪，包括控制器1和主机，所述控制器1与所述主机之间电连接，所述控制器1控制主机完成凿碎试验。

具体的，所述主机包括操作箱2和固定底座3，所述固定底座3的四角分别向外设有地脚板301，所述固定底座与所述地脚板301一体成型，所述地脚板301用于将整个试验仪固定在地面上，所述地脚板301的中心设有开口，在实际使用时，通过螺栓将地脚板301固定在地面上。

所述固定底座3的顶部设有操作箱2，所述固定底座3的外壁与所述操作箱2的外壁焊接或者一体成型；所述操作箱2内设有动力提升装置、岩样固定装置、导杆4和钎头5；

具体的，所述操作箱2的底部设有卡盘托板14，所述卡盘托板14上设有岩样固定装置，所述岩样固定装置包括岩样固定器15和试件紧锁把手16；所述岩样固定器15包括卡盘体151和三个活动卡爪152，三个活动卡爪152均匀分布，每两个所述活动卡爪之间的夹角为120度，所述卡盘体151内设有大锥齿轮153，所述大锥齿轮153的背面设有螺旋槽154，每个所述活动卡爪152的底部设有与所述螺旋槽154相啮合的弧条155，所述卡盘体151的侧面设有锁紧把手插口156，所述锁紧把手插口156内设有小锥齿轮157，所述小锥齿轮157与所述大锥齿轮153相啮合；所述试件锁紧把手16与所述小锥齿轮157配合使用，用试件锁紧把手16转动所述小锥齿轮157时，小锥齿轮157带动大锥齿轮153转动，从而带动三个所述活动卡爪152同时沿径向移动，将岩样0放置在卡盘体151的中心，三个活动卡爪152可将岩样0夹紧或者松开。

进一步的，所述卡盘体151上均匀设有刻度标线159，所述刻度标线 159有24条，相邻的两条所述刻度标线159之间夹角为15度。

进一步的，所述卡盘体151的中心向上垂直设有导杆4，所述导杆4 的长度大于1米，所述导杆4的底部通过钎头安装部件6连接有钎头5；所述钎头5为一字型钎头，直径

刃角60°、90°、110°、刃长60mm。所述钎头安装部件6的上部为中空结构，所述中空结构的表面设有内螺纹，所述导杆4的底部与所述钎头安装部件6连接的地方为圆柱形结构，所述导杆4与所述钎头安装部件6连接处以上均为长方柱结构，所述圆柱形结构的外表面设有外螺纹，所述钎头安装部件6的顶部的内螺纹与所述导杆 4底部的外螺纹相配合，从而使得导杆4与钎头安装部件6之间螺纹可拆卸连接，所述钎头安装部件6的底部设有外螺纹，所述钎头5的上部设有内螺纹，所述钎头安装部件6与所述钎头5之间也通过螺纹可拆卸连接。

进一步的，所述钎头安装部件6和钎头5的总质量为9.55Kg。

进一步的，所述钎头安装部件6外套设有导杆固定板17，所述导杆固定板17的中心设有开孔，所述钎头安装部件6穿过所述开孔，且所述钎头安装部件6可在所述开孔中上下移动，所述导杆固定板17对所述钎头安装部件6进行限位，防止钎头安装部件6在上下移动的过程中发生左右的转动。

进一步的，所述导杆固定板17的下方设有主机底板18，所述主机底板18为U型结构，所述主机底板18与所述机箱2焊接连接，且所述主机底板18与所述导杆固定板17之间设有支撑柱，所述支撑柱外表面设有螺纹钢，所述螺纹钢对所述导杆固定板17进行支撑，所述导杆固定板17上方通过螺帽可拆卸连接，方便维护。

进一步的，所述导杆4上套接有重锤7，所述重锤7可沿着所述导杆 4上下移动，所述重锤为4Kg重锤，所述重锤7的后侧设有一个凸出块71；所述导杆4靠近顶端处焊接有脱锤器13，所述脱锤器13为长方体形的铁块，所述重锤7在静止状态时位于所述钎头安装部件6的顶部，此时，脱锤器13与重锤7上端面之间的距离为1米。

进一步的，所述操作箱2内还设有动力提升装置，所述动力提升装置包括电动机(图中未示出)、主动链轮9和从动链轮10，所述主动轮9的高度比所述重锤7静止状态时的顶端面高度要低，所述从动链轮10的高度与所述脱锤器13的高度相同，所述主动链轮9和从动链轮10之间通过链条11连接，所述链条11的一边位于所述导杆4的正后方，所述链条11 上焊接有提升块12；所述电动机通过齿轮箱带动主动链轮9转动，从而带动整个链条11转动，提升块12随之做环形运动，当所述提升块12移动至导杆4的正后方时，提升块12托起重锤7后侧的凸出块71，从而托起整个重锤7向上移动，重锤7移动至最高点时，被脱锤器13阻挡，同时提升块12随之链条11转动的圆弧向左移动，提升块12与重锤7分离，重锤7在重力作用下自由落体，砸在钎头安装部件6上，由于导杆4、钎头5和钎头安装部件6之间均为固定连接，因此，重锤7在砸向钎头安装部件6以后，在冲击力的作用下，导杆4、钎头5和钎头安装部件6一起向下移动，钎头5对岩样0进行凿碎。

进一步的，所述导杆4的顶部设有用于固定导杆4方向的固定箱8；所述固定箱8位于所述操作箱2的顶部，所述固定箱8的内尺寸比所述导杆4的外尺寸相同，所述固定导杆4可在所述固定箱8内上下移动，但是不能左右转动。

进一步的，所述操作箱2的内侧壁上安装有计数器(图中未示出)，所述计数器位于所述脱锤器13的后方；所述计数器通过红外感应感应处重锤7提升的次数，也即重锤7凿击岩样7的次数。

进一步的，所述控制器1上设有电源开关101、工作指示灯102和显示屏103，所述显示屏103的下方设有点动按钮104，启动按钮105，设定储存按钮106和调整按钮107；所述电源开关101控制控制器1的启停，工作指示灯102用于指示整个试验仪的工作状态，所述显示屏103用于显示凿击次数，所述点动按钮104用于点动电动机，查看链条的转动方向，所述启动按钮105用于启动整个试验仪，所述设定储存按钮106和调整按钮107均用于设置调整凿击的次数。

所述控制器1的背面设有电源线插口和试验仪插线口，将电源线插口与电源连接，本实用新型中的试验仪所需的额定电压为380V，额定功率为50HZ，试验仪插线口与试验仪之间通过导线连接。

进一步的，岩石凿碎比功试验仪的试验方法，包括以下步骤：

S1：制样；本试验仪可适用的岩样有规则的圆柱体、方形柱，棱柱体，岩样的高度需与岩样固定器内高相同(约10cm)，且岩样的两端要磨平；

S2：连接控制器与主机，以及控制器电源，调试岩石凿碎比功试验仪，检查并拧紧仪器各部位螺丝，使其处理正常状态；

具体的，将控制器与主机连接起来，并将控制器与电源连接，打开电源开关，观察工作指示灯的颜色，确保试验仪处于正常状态；点击电动按钮，观察链条的运转方向，确保提升块在导杆正后方时是向上运转的。

S3：将制好的岩样放置在岩样固定装置上，并进行固定；

具体的，将岩样放置在卡盘体的中心位置上，可在岩样上设置一个刻线，使刻线对准岩样固定器15表面的“1”号刻度，插入试件锁紧把手，转动试件锁紧把手至岩样被活动卡爪夹紧；

S4：提起导杆，安装新的钎头，将钎头落于岩样表面，并紧贴岩样表面；钎头的刃长小于岩样顶端面的的长度尺寸；

S5：在控制器上设置凿击次数，完成设置次数后开始凿击试验；

具体的，本试验仪一次可设置的最大凿击次数为99次；点设定存储按钮，开始调整凿击次数的十位数，点调整按钮，调整凿击的次数的十位数，再点设定存储按钮，开始设置凿击次数的个位数点调整按钮，调整凿击的次数的个位数，凿击次数设置完成后，再点设定存储按钮，即对设置的凿击次数进行储存，一般设置次数为20次。然后点启动按钮，开始进行凿击试验，到达凿击次数后，试验仪自动停机。

S6：凿击完成后，将钎头提起卡紧，用刷子将岩样表面的灰清理干净；

S7：松开岩样，调整岩样的位置，使岩样对准不同方向，然后再次固定岩样，对岩样进行凿击；

具体的，插入试件锁紧把手，转动试件锁紧把手松动岩样固定器，调整岩样，使岩样的刻线对准“2”号刻度，转动试件锁紧把手至岩样被固定器夹紧；

S8：重复步骤S6和S7，直至岩样的刻度到达“24”号刻度，冲击凿岩过程结束，凿击次数为480次。

S9：用刻度尺测量凿眼直径和凿眼的深度，计算岩石的凿碎比功和磨钝宽度。

具体的，可用游标卡尺测量凿眼直径，用深度游标卡尺测量凿眼的深度。

凿碎比功即凿碎单位体积岩石所耗费的功，现以a表示，单位为J/cm³；凿碎岩石的总冲击功为A，单位为J，凿碎岩石的体积为V，单位为cm³。

设重锤的质量为m₁，钎头和钎头安装部件的总质量为m₂，钎头和钎头安装部件作用在岩样上的功为

由能量守恒定律可知

则凿碎岩石的总冲击功A为

凿碎比功a为

式中，a----凿碎比功，单位J/cm³；

A----总冲击功，单位J；

V----破碎岩石的体积，单位cm³；

n----重锤冲击凿岩次数，为480次；

m₁----重锤的质量，单位为kg；

m₂----钎头安装部件及钎头质量，单位为kg；

h----重锤自由下落的高度，单位为m；

D----凿眼直径，单位为mm；

H----凿眼深度，单位为mm；

在本实用新型中，自由落锤的高度h即重锤从脱锤构件处自由下落至钎头安装部件表面的高度，为1m；重锤的质量m₁为4Kg，钎头安装部件及钎头质量m₂为9.55Kg；根据测得的凿眼直径和凿眼深度即可算出岩石的凿碎比功。

进一步的，重锤冲击凿岩480次后，测量钎刃上从刃锋两端各向内 4mm处的磨钝宽度，两个磨钝宽度取平均值即为钎刃磨钝宽度b。钎刃磨钝宽度b是用读数显微镜和专用卡具量出的。

实施例二：

如附图2-11所示，实施例二中的岩石凿碎比功试验仪与实施例一种的岩石凿碎比功实验仪的区别之处仅在于岩样固定器15上还设有一个配套使用的岩样筒158，所述岩样筒158的高度比所述岩样固定器15的内高要大，将所述岩样筒158放置在卡盘体151中心，三个所述活动卡爪152将所述岩样筒158进行固定，所述岩样筒158为钢桶。当需要凿击的岩样不是规则的岩样或者岩样比较松散带有泥质时，将岩样装入岩样筒158中，用水泥砂浆将岩样固定在岩样筒158中，待水泥砂浆达到足够的强度时方可进行试验。

实施例二中的岩石凿碎比功试验仪的试验方法与实施例一种的岩石凿碎比功试验仪的试验方法区别之处仅在于步骤S1制样，其余步骤均相同。

步骤S1的具体操作为：将所取岩样用水泥砂浆固定在岩样筒中，岩样需居中固定在岩样筒中，岩样的轴心需垂直，待水泥砂浆到达足够的强度时，制样结束，可进行后续的试验步骤。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.岩石凿碎比功试验仪，其特征在于：包括控制器(1)和主机，所述控制器(1)与所述主机之间电连接；

所述主机包括操作箱(2)和固定底座(3)；所述操作箱(2)位于所述固定底座(3)的上方；所述操作箱(2)内设有动力提升装置、岩样固定装置、导杆(4)和钎头(5)；

所述操作箱(2)的底部设有所述岩样固定装置，所述岩样固定装置的中心向上垂直设有导杆(4)，所述导杆(4)的底部通过钎头安装部件(6)连接有钎头(5)；所述导杆(4)上套设有重锤(7)；所述导杆(4)的顶部设有用于固定导杆(4)方向的固定箱(8)；

所述动力提升装置包括电动机、主动链轮(9)和从动链轮(10)，所述主动链轮(9)和从动链轮(10)之间通过链条(11)连接，所述链条(11)上固定连接有提升块(12)，所述链条(11)的一边位于所述导杆(4)的正后方；

所述导杆(4)靠近顶部处固定有脱锤器(13)，所述脱锤器(13)的高度与所述从动链轮(10)高度相同；所述操作箱(2)的内侧壁上安装有计数器，所述计数器位于所述脱锤器(13)的后方；

所述重锤(7)的后侧顶部设有凸出块(71)，所述提升块(12)可将所述凸出块(71)托起，带动所述重锤(7)上升。

2.根据权利要求1所述的岩石凿碎比功试验仪，其特征在于：所述岩样固定装置包括岩样固定器(15)，所述岩样固定器(15)包括卡盘体(151)和三个活动卡爪(152)，所述卡盘体(151)内设有大锥齿轮(153)，所述大锥齿轮(153)的背面设有螺旋槽(154)，每个所述活动卡爪(152)的底部设有与所述螺旋槽(154)相啮合的弧条(155)，所述卡盘体(151)的侧面设有锁紧把手插口(156)，所述锁紧把手插口(156)内设有小锥齿轮(157)，所述小锥齿轮(157)与所述大锥齿轮(153)相啮合；所述岩样固定装置还包括与所述小锥齿轮(157)配合使用的试件锁紧把手(16)。

3.根据权利要求2所述的岩石凿碎比功试验仪，其特征在于：所述岩样固定装置还包括岩样筒(158)，所述岩样筒(158)的高度大于所述岩样固定器(15)的内高；所述岩样筒(158)可放置在所述卡盘体(151)中心，三个所述活动卡爪(152)将所述岩样筒(158)进行固定。

4.根据权利要求3所述的岩石凿碎比功试验仪，其特征在于：所述岩样筒(158)为钢桶。

5.根据权利要求2或3所述的岩石凿碎比功试验仪，其特征在于：所述卡盘体(151)上均匀设有刻度标线(159)，所述刻度标线(159)有24条，相邻的两条所述刻度标线(159)之间夹角为15度。

6.根据权利要求1所述的岩石凿碎比功试验仪，其特征在于：所述导杆(4)的上部为长方柱结构，所述导杆(4)的下部与所述钎头安装部件(6)连接处为圆柱形结构。

7.根据权利要求1所述的岩石凿碎比功试验仪，其特征在于：所述钎头安装部件(6)的上部为中空结构，所述中空结构的表面设有内螺纹，所述导杆(4)的底部设有外螺纹，所述钎头安装部件(6)的顶部与所述导杆(4)的底部螺纹连接。

8.根据权利要求1所述的岩石凿碎比功试验仪，其特征在于：所述钎头安装部件(6)外套设有导杆固定板(17)，所述导杆固定板(17)的中心设有开孔，所述钎头安装部件(6)穿过所述开孔，且所述钎头安装部件(6)可在所述开孔中上下移动。

9.根据权利要求8所述的岩石凿碎比功试验仪，其特征在于：所述导杆固定板(17)的下方设有主机底板(18)，所述主机底板(18)为U型结构，所述主机底板(18)与所述操作箱(2)固定连接，所述主机底板(18)与所述导杆固定板(17)之间可拆卸连接。

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