[发明专利]测量三自由度滚刀破岩及磨损的实验装置及配套的滚刀滑差率及滑动距离测量方法

权利要求书

1.一种滚刀滑差率及滑动距离测量方法，使用测量三自由度滚刀破岩及磨损的实验装置进行测量，其特征在于：所述实验装置包括安装岩样(3)的基座(1)和对应安装于所述岩样(3)上方的滚刀(4)，所述滚刀(4)安装于工作台的刀箱(12)上，所述工作台上安装有带动刀箱(12)分别沿3个坐标方向移动的横向移动机构、纵向移动机构和竖向移动机构，所述工作台上还安装有控制所述横向移动机构、纵向移动机构和竖向移动机构的计算机数控系统；所述刀箱(12)上还安装有红外温度传感器(6)，所述滚刀(4)上还安装有角度传感器(5)；

所述纵向移动机构包括滑动安装于工作台上的纵向工作台(18)，所述纵向工作台(18)与所述工作台间设有电机带动的纵向滚珠丝杠副(17)；所述横向移动机构包括滑动安装在所述纵向工作台(18)上的横向工作台(15)，所述横向工作台(15)与所述纵向工作台(18)间设有电机带动的横向滚珠丝杠副；所述竖向移动机构的结构包括安装在横向工作台(15)上的液压缸(10)，所述液压缸(10)的活塞端连接所述刀箱(12)；

使用以上装置测量滚刀滑差率及滑动距离的方法包括下列步骤：

(1)设定并计算即时速率：根据在计算机数控系统(14)设定装置的轨迹，所述轨迹为直线轨迹或圆弧轨迹，设定好固定切深，计算机数控系统(14)计算出轨迹的路线，计算机能够计算横向工作台(15)与纵向工作台(18)合运动的速率，并且能够显示即时速率V；

(2)计算滚刀实际滚动的速率：刀轴上的角度传感器(5)能够感知角度θ，通过角度θ对时间t求导，能够获知角速度为滚刀(4)实际滚动的速率，r为滚刀(4)半径；

(3)判断即时滑差：即即时滑差率为0，说明滚刀(4)为纯滚动；滑差率＞0，说明滚刀(4)连滚带滑；

(4)计算滑动距离：时间t₁到时间t₂内滚刀(4)与岩面滑动距离滑动距离L_s作为磨损分析的一个参照，

(5)计算滑差率：时间t₁到时间t₂内滚刀(4)理论滚动距离该时间段平均滑差率为

2.如权利要求1所述的滚刀滑差率及滑动距离测量方法，其特征在于：所述工作台上、沿所述刀箱(12)的外缘还安装有岩屑清扫头(7)。

3.如权利要求1所述的滚刀滑差率及滑动距离测量方法，其特征在于：所述基座(1)上设有固定岩样(3)的夹具，在所述夹具的周边螺栓固定有岩屑收集箱(2)。

4.如权利要求2所述的滚刀滑差率及滑动距离测量方法，其特征在于：岩屑清扫头(7)沿滚刀(4)两侧均布置，所述岩屑清扫头(7)连接有带动其转动的电机，所述岩屑清扫头(7)尾端由聚氨酯刀头制成。

5.如权利要求4所述的滚刀滑差率及滑动距离测量方法，其特征在于：所述刀箱(12)上安装有连接流体的流体喷射口，所述流体喷射口上安装有开度可调节式阀门。

6.如权利要求1所述的滚刀滑差率及滑动距离测量方法，其特征在于：滚刀(4)的轴线与水平面平行。

7.如权利要求1所述的滚刀滑差率及滑动距离测量方法，其特征在于：在所述纵向滚珠丝杠副(17)和所述横向滚珠丝杠副各自的导轨末端设有位移传感器。