[发明专利]一种水射流和自由面辅助滚刀切割性能平台及测试方法

摘要

本发明公开了一种水射流和自由面辅助滚刀切割性能平台及测试方法。所述切割性能平台通过横向油缸调节滚刀在岩样横向方向上的切割位置，垂向油缸调节滚刀切割贯入度，摇臂油缸调节滚刀切割倾角。纵向油缸控制岩石沿纵向方向移动，实现滚刀切割岩样。所述切割性能平台的刀架上联有水射流喷头，且喷头位置和喷射角度可调。采用三向力传感器和三维成像仪实现滚刀切割过程中涉及的切割载荷及岩样表面破碎形貌、裂纹扩展特征和岩石破碎体积监测。所述测试方法可配合所述切割性能平台完成自由面和水射流辅助滚刀破岩全过程，为两种辅助破岩方法工程应用提供基础。

主权项

1.一种水射流和自由面辅助滚刀切割性能平台，其特征在于：由三维成像仪（1）、三向力传感器（2）、刀架（3）、滚刀（4）、摇臂（5）、摇臂油缸（6）、垂向导轨a（7）、垂向支座（8）、垂向导轨b（9）、垂向油缸（10）、底座（11）、纵向油缸（12）、纵向导轨（13）、横向油缸（14）、横向连杆（15）、横向导轨（16）、料仓盒（17）、岩样（18）、横向成像仪导杆（19）、垂向成像仪导杆（20）、水射流泵站（21）、水射流导管（22）、垂向喷头导杆（23）、横向喷头导杆（24）、水射流喷头（25）组成；滚刀（4）的刀轴与刀架（3）通过螺栓联接，滚刀（4）切割过程可以绕自身刀轴转动；刀架（3）通过螺栓与三向力传感器（2）联接，三向力传感器（2）与摇臂（5）联接，摇臂（5）上布有两个铰链，其中最右端铰链与垂向支座（8）联接，中间铰链与摇臂油缸（6）的伸缩杆联接，摇臂油缸（6）与垂向支座（8）通过铰链联接，通过摇臂油缸（6）的活塞杆伸缩实现摇臂（5）的转动，进而调节滚刀（4）的切割倾角；垂向支座（8）与垂向油缸（10）的活塞杆通过螺栓联接，垂向支座（8）与垂向导轨a（7）和垂向导轨b（9）间隙配合，引导垂向支座（8）沿垂向方向稳步升降，垂向支座（8）的垂向上下移动由垂向油缸（10）的活塞杆伸缩实现，进而实现滚刀不同切割贯入度，垂向油缸（10）通过螺栓联接于底座（11）上；岩样（18）置于料仓盒（17）内，岩样（18）底部通过螺栓紧固锁死，岩样（18）右侧为自由面；料仓盒（17）通过横向连杆（15）与横向油缸（14）的活塞杆联接，横向油缸（14）的活塞杆伸缩控制料仓盒（17）和岩样（18）沿横向导轨（16）左右移动，实现滚刀（4）在横向方向上的不同位置切割岩样（18）；横向油缸（14）整体通过螺栓联接于纵向油缸（12）的伸缩杆上，纵向油缸（12）的活塞杆伸缩实现料仓盒（17）和岩样（18）沿纵向导轨（13）纵向移动，实现滚刀（4）切割岩样（18），纵向油缸（12）通过螺栓联接于底座（11）上。