一种新型的滚石冲击碰撞试验系统的利记博彩app
【专利摘要】本发明属于滚石冲击碰撞破裂的室内试验装置，旨在提供一种新型的滚石冲击碰撞试验系统。本发明包括加载架、加载电机、丝杆升降机、测力传感器、弹簧加载套、导向套、弹簧导向杆、弹簧、试件加载头、试件夹具、气缸、试件碰撞板、支架和高速摄像机；所述加载电机包括交流电机、联接器；所述丝杆升降机包括蜗轮、蜗杆和丝杆，其中蜗杆与联接器相连接；本发明的有益效果是：原理简单、精度高，能适应不同的试验条件，操作简单；通过加载电机、升降机、弹簧和夹具的共同作用，能为试样提供足够的撞击速度，根据弹簧压缩量的不同可以提供不同的撞击速度；调整撞击板的倾斜角度可以提供不同的撞击角度；高速摄像机能够分析岩石撞击破裂特征。
【专利说明】一种新型的滚石冲击碰撞试验系统
【技术领域】
[0001] 本发明属于滚石冲击碰撞破裂的室内试验装置，具体涉及一种新型的滚石冲击碰 撞试验系统。
【背景技术】
[0002] 边坡滚石（Rockfall)是山区常见的一类地质灾害，已造成巨大的经济损失和人 员伤亡。准确预测滚石的飞行轨迹、影响范围和冲击力大小对于滚石灾害的评价和防护设 计极其重要。目前主要采用的现场试验研究，存在花费大、操作困难、影响因素多、结果误差 大、机理不明等问题。而室内试验一般利用重力下落冲击或摆式冲击：重力下落冲击所需空 间大，无法提供较大的冲击速度；摆式冲击操作复杂，设备价格昂贵，且难以控制撞击角度。 针对这些问题，需要研发一种能提供较大冲击速度和任意冲击角度的室内滚石冲击碰撞试 验仪器。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种新型的滚石冲击 碰撞试验系统。
[0004] 为解决技术问题，本发明的解决方案是：
[0005] 提供一种新型的滚石冲击碰撞试验系统，包括加载架、加载电机、丝杆升降机、测 力传感器、弹簧加载套、导向套、弹簧导向杆、弹簧、试件加载头、试件夹具、气缸、试件碰撞 板和支架；所述加载电机包括交流电机、联接器，所述交流电机的转子与联接器相连接；所 述丝杆升降机包括蜗轮、蜗杆和丝杆，其中蜗杆与联接器相连接；所述弹簧加载套为顶部密 封的无缝钢管，导向套包括圆盘和中空无缝钢管，且圆盘与中空无缝钢管之间螺纹连接，弹 簧导向杆是由无缝钢管和位于底部的T型头连接而成；所述加载电机与丝杆升降机通过联 接器相连，丝杆升降机通过联接器带动丝杆升降机的蜗杆转动，蜗杆带动蜗轮转动，蜗轮中 心的内螺纹与丝杆的外螺母相互匹配连接，进而带动丝杆上下运动；所述丝杆升降机的丝 杆下端通过测力传感器与弹簧加载套相连接，通过测力传感器控制加载大小，进而控制弹 簧的压缩量；所述丝杆升降机固定安装在加载架顶端，导向套嵌固在加载架顶端的圆孔中； 所述弹簧加载套底端嵌套在导向套与弹簧导向杆之间，所述弹簧导向杆嵌套在弹簧中，且 弹簧延伸到弹簧导向杆底端的T型头，所述弹簧导向杆底端的T型头与试件加载头顶端的 T型头相连；所述试件加载头主体呈圆柱形，其底端设有圆弧钢板，用于与圆柱状试件侧面 紧密接触；所述试件加载头下方设有试件夹具，用于夹持试件；所述气缸活塞杆的一端与 活塞相连，另一端与试件夹具相连；通过气缸进气和排气推动活塞运动，进而推动试件夹具 运动，控制试件夹具的松紧；所述四根支架分别与试件碰撞板铰接，且四根支架底端铰接固 定在加载架底部，所述试件碰撞板中部底面下设有轴承，通过调节四根支架的角度和有效 长度使得试件碰撞板绕着轴承进行转动以形成不同倾斜角度。
[0006] 本发明中，所述加载架的侧面安装有防爆玻璃，避免冲击碰撞碎片对人员和设备 造成损伤。
[0007]本发明中，所述加载架底部一侧安装有高速摄像机，其另一侧安装有三级阶梯的 工作台阶。
[0008]本发明中，令试件的质量为M，试件夹具到试件撞击板的距离为H，弹簧的弹性系 数为K，试件下落前的撞击速度为V，测力传感器的示数为F ;
[0009] 其相互之间满足数学关系式：
[0011]其中，F的单位为N，M的单位为kg，K的单位为N/m,重力加速度g的单位为m/s2， V的单位为m/s。
[0012]本发明的原理是：利用加载电机压缩弹簧将动能转化为弹性势能，然后松开夹持 滚石的试件夹具，弹簧推动滚石试样下落，将弹簧弹性势能和岩石试件的重力势能转化为 岩石试件的动能，提供足够的撞击速度。
[0013] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0014] 原理简单、精度高，能适应不同的试验条件，操作简单；通过加载电机、升降机、弹 簧和夹具的共同作用，能为试样提供足够的撞击速度，根据弹簧压缩量的不同可以提供不 同的撞击速度；调整撞击板的倾斜角度可以提供不同的撞击角度；高速摄像机能够分析岩 石撞击破裂特征。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1是本发明仪器的前视示意图；
[0016] 图2为本发明仪器的侧视示意图；
[0017] 图3是本发明仪器上半部分的前视示意图；
[0018] 图4是本发明仪器下半部分的前视示意图；
[0019] 图5是图3中A部分的局部放大示意图；
[0020] 图6是图3中B部分的局部放大示意图；
[0021] 图7是试件加载头示意图；
[0022] 图8是试件撞击板示意图；
[0023] 附图标记：加载电机1、丝杆升降机2、测力传感器3、弹簧加载套4、导向套5、弹簧 导向杆6、弹簧7、试件加载头8、试件9、试件夹具10、气缸11、加载架12、工作台阶13、试件 碰撞板14、圆弧钢板15、轴承16、支架17、高速摄像机18。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图，对本发明作进一步的详细说明，以下的具体实施例可以使本专业 领域的技术人员更全面的了解本发明，但不以任何方式限制本发明。
[0025] 如图1?8所示，本发明提供一种新型的滚石冲击碰撞试验系统的具体实施例，包 括加载架12、加载电机1、升降机2、测力传感器3、弹簧7加载套4、导向套5、弹簧7导向杆 6、弹簧7、试件加载头8、试件夹具10、气缸11、试件碰撞板14和支架I7,所述加载电机1包 括交流电机、联接器，所述交流电机的转子与联接器相连接；所述丝杆升降机2包括蜗轮、 蜗杆和丝杆，其中蜗杆与联接器相连接；所述弹簧加载套4为顶部密封的无缝钢管，导向套 5包括圆盘和中空无缝钢管，且圆盘与中空无缝钢管之间螺纹连接，弹簧导向杆6是由无缝 钢管和位于底部的T型头连接而成；所述加载电机1通过联接器与丝杆升降机2相连，且丝 杆升降机通过该联接器带动丝杆升降机 2的蜗杆转动，蜗杆带动蜗轮转动，蜗轮中心的内 螺纹与丝杆的外螺母相互匹配连接,进而带动丝杆的上下运动；弹簧加载套4与丝杆升降 机2之间的连接关系是丝杆升降机2的丝杆下端与测力传感器3连接，测力传感器3下端 与弹簧加载套4连接，通过测力传感器3控制加载大小，进而控制弹簧 7的压缩量；所述升 降机2固定安装在加载架12顶端，导向套5嵌固在加载架12顶端的圆孔中；所述测力传感 器3 -端与丝杆升降机2的丝杆相连，测力传感器3另一端与弹簧加载套44顶端相连，所 述弹簧加载套4底端嵌套在导向套5与弹簧导向杆6之间，所述弹簧导向杆6嵌套在弹簧7 中，且弹簧7延伸到弹簧导向杆6底端的T型头，所述弹簧导向杆6底端的T型头与试件加 载头8顶端的T型头相连；所述试件加载头8主体呈圆柱形，其底端设有圆弧钢板15,用于 与圆柱状试件9侧面紧密接触；所述试件加载头8下方设有试件夹具10,用于夹持试件9 ; 所述气缸11与试件夹具10之间的连接关系为气缸11活塞杆一端与气缸11的活塞相连， 另一端与试件夹具10相连；通过气缸11进气和排气推动活塞运动，进而推动试件夹具10 运动，控制试件夹具10的松紧。
[0026] 所述试件碰撞板14与四根支架17之间相互铰接，且四根支架17底端铰接固定在 加载架12底部，所述试件碰撞板14中部底面下设有轴承16,通过调节四根支架17的角度 和有效长度使得试件碰撞板Η绕着轴承16进行转动以形成不同倾斜角度。
[0027] 所述试件碰撞板14的外围安装有防爆玻璃。所述加载架底部一侧安装有高速摄 像机18,其另一侧安装有三级阶梯的工作台阶13。
[0028] 其中：试件9的质量为M，试件夹具10到试件撞击板14的距离为H，弹簧7的弹性 系数为K，试件9下落前的撞击速度为V，测力传感器3的示数为F ;
[0029] 其相互之间满足数学关系式：
[0030]
【权利要求】
1. 一种新型的滚石冲击碰撞试验系统，包括加载架、加载电机、升降机、测力传感器、弹 簧加载套、导向套、弹簧导向杆、弹簧、试件加载头、试件夹具、气缸、试件碰撞板和支架； 所述加载电机包括交流电机、联接器，所述交流电机的转子与联接器相连接；所述丝杆 升降机包括蜗轮、蜗杆和丝杆,其中蜗杆与联接器相连接；所述弹簧加载套为顶部密封的无 缝钢管，导向套包括圆盘和中空无缝钢管，且圆盘与中空无缝钢管之间螺纹连接，弹簧导向 杆是由无缝钢管和位于底部的Τ型头连接而成； 所述加载电机与丝杆升降机通过联接器相连，丝杆升降机通过该联接器带动丝杆升降 机的蜗杆转动，蜗杆带动蜗轮转动，蜗轮中心的内螺纹与丝杆的外螺母相互匹配连接，进而 带动丝杆上下运动；所述丝杆升降机的丝杆下端通过测力传感器与弹簧加载套相连接，通 过测力传感器控制加载大小，进而控制弹簧的压缩量；所述丝杆升降机固定安装在加载架 顶端，导向套嵌固在加载架顶端的圆孔中； 所述弹簧加载套底端嵌套在导向套与弹簧导向杆之间，所述弹簧导向杆嵌套在弹簧 中，且弹簧延伸到弹簧导向杆底端的Τ型头，所述弹簧导向杆底端的Τ型头与试件加载头顶 端的Τ型头相连；所述试件加载头主体呈圆柱形，其底端设有圆弧钢板，用于与圆柱状试件 侧面紧密接触；所述试件加载头下方设有试件夹具，用于夹持试件；所述气缸活塞杆的一 端与活塞相连，另一端与试件夹具相连；通过气缸进气和排气推动活塞运动，进而推动试件 夹具运动，控制试件夹具的松紧；所述四根支架分别与试件碰撞板铰接，且四根支架底端铰 接固定在加载架底部，所述试件碰撞板中部底面下设有轴承，通过调节四根支架的角度和 有效长度使得试件碰撞板绕着轴承进行转动以形成不同倾斜角度。
2·根据权利要求1中所述的滚石冲击碰撞试验系统，其特征在于，所述加载架的侧面 安装有防爆玻璃。
3. 根据权利要求1中所述的滚石冲击碰撞试验系统，其特征在于，所述加载架底部一 侧安装有高速摄像机，其另一侧安装有三级阶梯的工作台阶。
4. 根据权利要求1?3中任一项所述的滚石冲击碰撞试验系统，其特征在于，令试件的 质量为Μ，试件夹具到试件撞击板的距离为Η，弹簧的弹性系数为Κ，试件下落前的撞击速度 为V，测力传感器的示数为F ; 其相互之间满足数学关系式： \\?Κ 6 . 其中，F的单位为Ν，Μ的单位为kg，Η的单位为m，Κ的单位为N/m，重力加速度g的单 位为m/s2，V的单位为m/s。
【文档编号】G01M7/08GK104215420SQ201410441054
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月1日 优先权日:2014年9月1日
【发明者】吕庆, 周春锋, 肖志鹏, 范立峰, 赵宇, 沈佳轶, 尚岳全 申请人:浙江大学