[发明专利]一种可调角度的滚刀静压破岩试验装置

说明书

本发明属于煤矿井下采掘设备截割机构研究的技术领域，具体是一种可调角度的滚刀静压破岩试验装置。解决了方便经济地调节刀具与试块之间的相对角度的问题，包括试验机框架、刀盘与传感器安装机构和可调角度试块安装机构，试验机框架包括立柱，立柱上设有以立柱为导向并可以上下升降的横梁，横梁下方设有固定在立柱上的固定横梁，固定横梁上连有一块为可调角度试块安装机构提供可靠安装支撑的圆形托板，刀盘与传感器安装机构安装在横梁上，可调角度试块安装机构固定在固定横梁上。本发明装置结构简单、试验参数调整方便灵活，可以快速有效地进行不同类型盘型滚刀在不同空间角度下对岩石破碎过程的试验研究。

技术领域

本发明属于煤矿井下采掘设备截割机构研究的技术领域，具体是一种可调角度的滚刀静压破岩试验装置。

背景技术

现在煤矿巷道掘进使用的主要设备为悬臂式掘进机，截割机构一般为纵轴或横轴式，多用镐形截齿。镐形截齿的工作原理类似镐尖楔入岩体，需要克服煤岩的抗压强度，所需能量较大，磨损较重。随着掘进工作面硬岩比例逐渐增多，煤岩抗压强度相比以前有很大的提高，造成该类掘进机破岩效率相对降低，镐形截齿消耗量逐步增加，经济性降低。而目前主要应用于铁路和水利隧道施工的全断面掘进机多采用盘型滚刀，其利用刀片的挤压和劈裂原理完成破岩，主要克服煤岩的抗压和抗拉强度，对于硬岩破碎效率高且刀具磨损量相对较小，但由于全断面掘进机造价高，体积大，目前较少在煤矿井下使用。因此开发一种基于盘型滚刀的悬臂式掘进机的新型掘进设备，对煤矿开拓效率和经济性的提高具有重要的价值。本发明一种可调角度的滚刀静压破岩试验装置，通过研究不同类型盘型滚刀在不同角度破碎岩石效果的受力情况和效率，达到选取合适的空间位置参数并进行新型掘进设备截割机构设计的目的。

目前美国科罗拉多矿业学院、中南大学、上海交通大学、东北大学、中铁隧道、煤矿深井建设国家工程试验室等都建有盘型滚刀直线或回转冲击滚压破碎验台，其主要特点是可以对一把或多把刀具在行进过程中对岩石滚压破碎的效果进行试验，但是刀具和岩石间的相对角度多为固定或者需要更换不同类型的刀具托盘，试验工作量和花费较高。

发明内容

本发明主要是为了解决方便经济地调节刀具与试块之间的相对角度，实现静压作用下不同刀具在不同截割角度等条件下破碎岩石的性能分析研究，得出盘型滚刀滚切破碎岩石时刀具所受三个方向的力和磨损情况，从而得到合适的刀具空间安装信息，并对刀具的破岩效率和磨损情况进行优化，提高采掘设备截割机构的整体性能，提供一种可调角度的滚刀静压破岩试验装置。

本发明采取以下技术方案：一种可调角度的滚刀静压破岩试验装置，包括试验机框架、刀盘与传感器安装机构和可调角度试块安装机构，试验机框架包括立柱，立柱上设有以立柱为导向并可以上下升降的横梁，横梁下方设有固定在立柱上的固定横梁，固定横梁上连有一块为可调角度试块安装机构提供可靠安装支撑的圆形托板，刀盘与传感器安装机构安装在横梁上，可调角度试块安装机构固定在固定横梁上。

进一步的，刀盘与传感器安装机构包括上固定块、刀架主体、三向力传感器、刀具连接块和盘型滚刀刀具，上固定块设置在试验机框架主体的横梁顶部，刀架主体上设有缺口，刀架主体的缺口部分插入试验机框架主体横梁的中间部位，上固定块和刀架主体连接，刀架主体底部连接有三向力传感器，三向力传感器下部设有刀具连接块，刀具连接块底部安装有盘型滚刀刀具。

进一步的，可调角度试块安装机构包括带角度指示的铰接轴、支撑弯臂、试块安装机构底板以及试块安装部分，试块安装机构底板安装在试验机框架主体底部横梁的圆形托板中间位置，试块安装部分通过带有数字刻度的铰接轴与试块安装机构底板连接在一起，支撑弯臂两端分别安装在试块安装部分和试块安装机构底板上，试块安装部分底部设有试块支撑装置。

进一步的，试块安装部分包括试块侧板、岩石试块、试块底板和试块固定杆，岩石试块由试块固定杆固定在试块底板，岩石试块一侧设有与支撑弯臂连接的试块侧板，试块底板和试块安装机构底板上设有可放置试块支撑装置的插槽。