[发明专利]一种超声波振动和静态载荷下的混凝土破碎装置及方法

权利要求书

1.一种超声波振动和静态载荷下的混凝土破碎装置，其特征在于，包括：

加载台底座(1)，所述加载台底座(1)贯穿有螺杆(11)，所述螺杆(11)的顶部设有托板(9)，底部设有螺杆扳手(13)；加载台底座(1)上设有与托板(9)适配的导杆(10)；

超声波换能器(6)，所述超声波换能器(6)设在加载台底座(1)上，且位于托板(9)的正上方；所述超声波换能器(6)输入端接入超声电源(15)，输出端连接有超声波变幅杆(7)，超声波变幅杆(7)的底部设有破碎工具头(8)。

2.根据权利要求1所述的超声波振动和静态载荷下的混凝土破碎装置，其特征在于，所述托板(9)与螺杆(11)连接处设有力传感器(14)。

3.根据权利要求1所述的超声波振动和静态载荷下的混凝土破碎装置，其特征在于，所述加载台底座(1)设有固定支架(2)，固定支架(2)设有减振橡胶垫(3)，减振橡胶垫(3)设有固定板(4)，所述固定板(4)通过固定楔块(5)与超声波换能器(6)固定。

4.根据权利要求1所述的超声波振动和静态载荷下的混凝土破碎装置，其特征在于，所述螺杆(11)上靠近螺杆扳手(13)的一端设有螺母(12)。

5.根据权利要求1所述的超声波振动和静态载荷下的混凝土破碎装置，其特征在于，所述固定支架(2)两侧焊接三角形的加强筋。

6.根据权利要求1所述的超声波振动和静态载荷下的混凝土破碎装置，其特征在于，所述超声波变幅杆(7)呈指数型的边界轮廓，超声波变幅杆轮廓布置倾斜的凹槽。

7.根据权利要求1所述的超声波振动和静态载荷下的混凝土破碎装置，其特征在于，所述破碎工具头(8)整体为圆柱形状结构，破碎工具头(8)顶部设计均匀分布的凸台。

8.根据权利要求1所述的超声波振动和静态载荷下的混凝土破碎装置，其特征在于，所述超声波变幅杆(7)形状为上粗下细的金属杆。

9.根据权利要求1所述的超声波振动和静态载荷下的混凝土破碎装置，其特征在于，所述超声波换能器(6)是由压电陶瓷和保护压电陶瓷的高强度不锈钢组成。

10.一种超声波振动和静态载荷下的混凝土破碎方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

首先，托板通过导轨准确定位于力传感器上部，力传感器安装于导杆顶部，力传感器放置于螺杆和托板之间；

将废旧混凝土试块放置于强度较大的托板上，试验前废旧混凝土试块顶部和破碎工具头之间预留适间隙；

其次，超声波电源将50Hz市电转换为20kHz的超高频电能，超声波电源驱动超声波换能器作业，超声波换能器将超高频电能转化成超高频机械能，超高频机械能经过超声波变幅杆的放大，驱动破碎工具头输出超声波频率范围的振动；

最后，螺杆通过螺母座和螺母连接，螺杆的转动实现螺杆的竖直运动，螺杆实现力的加载和托板的直线运动，使废旧混凝土试块随着托板向上运动，有效与破碎工具头接触，持续扭转螺杆扳手实现静态载荷的面施加，完成超声波振动和静态载荷复合激励作用下的混凝土破碎或者断裂作业。