一种对岩芯施加可控冲击载荷的重锤装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术实施例的目的在于提出一种对岩芯施加可控冲击载荷的重锤装置，为岩石力学、土力学实验制备特定的人工开裂岩芯，其中，2个液压油缸安设于缸筒的中部区域的外侧表面，重锤安置于缸筒的内部，重锤的锤柄刚性连接于衔接杆的中部，衔接杆的两端贯穿于液压油缸的端头部位置，通过控制2个液压油缸按照预设频率进行注油与排油动作，使液压油缸的端头部带动衔接杆进行同步升降，衔接杆带动重锤进行同步升降，对位于重锤下表面的岩芯进行单次或重复性冲击，以此来达到制备裂隙在一定程度上可控的人工岩芯的目的。

A heavy hammer device for exerting controllable impact load on rock core

【技术实现步骤摘要】
一种对岩芯施加可控冲击载荷的重锤装置
本技术涉及岩石力学、土力学实验条件下的岩芯样品制备领域，尤其涉及一种对岩芯施加可控冲击载荷的重锤装置。
技术介绍
在岩土工程领域，冲击动力学一直是研究的重点与难点。科学家们为了研究自然界与工程界的岩石在承受一定量级的载荷下所表现出的力学显现与静止状态下存在的差异，通常需要可控制的对来源于特定环境下的岩芯试样施加载荷（单次或周期性地施加某一大小的冲击载荷），在试样受冲击之后，根据施加载荷的次数与大小不同，岩芯试样会产生不同数量、不同开度、不同粗糙度与角度的裂隙，对得到的试样进行各种实验室尺度下的岩石力学与土力学实验，进行数据分析与规律总结，可以对自然界的环境保护、工程进行过程中的施工提供有益指导。目前在岩芯试样制备阶段，绝大部分实验人员通常采用人力的方式进行样品裂隙加工，表现为采用人工手提的方式提升重锤，将完好的岩芯试样置于重锤之下，再将锤头落下，对试样进行撞击，因人所施加的力的大小具有个体差异，且重锤升起的高度很难精确掌握，将会使试样产生不可控的裂隙，对后续实验的进行产生不同程度的消极影响，且这一过程费时费力。为了解决这一问题，迫切需要研制一种对岩芯施加可控冲击载荷的重锤装置，使之可以按照实验人员的预设对岩芯试样施加冲击载荷，产生特定人工开裂岩芯。
技术实现思路
本技术实施例的目的在于提出一种对岩芯施加可控冲击载荷的重锤装置，为岩石力学、土力学实验制备裂隙（数量、开度、粗糙度和角度）在一定程度上可控的人工岩芯。其中，2个液压油缸安设于缸筒的中部区域的外侧表面，重锤安置于缸筒的内部，重锤的锤柄刚性连接于衔接杆的中部，衔接杆的两端贯穿于液压油缸的端头部位置，通过控制2个液压油缸按照预设频率进行注油与排油动作，使液压油缸的端头部带动衔接杆进行同步升降，衔接杆带动重锤进行同步升降，对位于重锤下表面的岩芯进行单次或重复性冲击，以此来达到制备裂隙（数量、开度、粗糙度和角度）在一定程度上可控的人工岩芯的目的。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种对岩芯施加可控冲击载荷的重锤装置，包括有缸筒、液压油缸、重锤、衔接杆、受载板、工作台和固定支撑架，所述液压油缸安设于所述缸筒的中部区域的外侧表面，所述重锤内置于所述缸筒，所述重锤与所述衔接杆相连，所述衔接杆贯穿于所述液压油缸的端头部，所述受载板位于所述缸筒的下端截面并安设在所述工作台的上方表面，所述固定支撑架的一端焊接在所述工作台的上方表面，所述固定支撑架的另一端与所述缸筒的下部区域的外侧表面紧密贴合。优选地，所述缸筒的下部区域的正视方向开设有试样放置口，所述缸筒的中部区域与上部区域垂直于正视方向的外侧表面位置开设有条状缺口，所述衔接杆在工作的过程中可沿条状缺口上下移动。优选地，所述液压油缸的数量为2个，沿所述缸筒的中轴线对称安置；所述液压油缸的下部开设有注油管，上部开设有排油管；所述液压油缸的立柱结构为双伸缩式；所述衔接杆与所述液压油缸的端头部的连接方式为刚性连接；2个所述液压油缸在工作时同步升降。优选地，所述重锤由锤头与锤柄两部分组成，锤柄的下部焊接在锤头的上表面，锤柄与所述衔接杆的连接方式为刚性连接。与相关装置相比，本技术具有如下优点：（1）本技术述及的对岩芯施加可控冲击载荷的重锤装置，具有原位系统、冲击动载损伤系统、同步动作系统和及时卸载系统，设计合理，安装简单；（2）用2个液压油缸的同步注油与排油动作实现了重锤的提升与降落，代替了人力对重锤的提升，省时省力；（3）通过控制液压油缸的注油量与排油量控制重锤的上升位置与降落位置，通过控制液压油的注入与排放的时刻控制重锤的撞击频率，可对裂隙的数量、开度、粗糙度和角度进行一定程度上的控制；（4）装设的固定支承架可保证重锤在对岩芯试样施加冲击载荷的过程中装置的整体稳定性，不倒偏；（5）整体装置操作过程简单，平台搭设小巧方便。附图说明图1为本技术实施例的对岩芯施加可控冲击载荷的重锤装置的工作效果结构示意图。图2为本技术实施例的内部结构剖面示意图。图3为本技术实施例的缸筒的内部立体结构示意图。图中：1—缸筒；2—液压油缸；3—固定支撑架；4—工作台；5—锤柄；6—锤头；7—衔接杆；8—受载板；9—排油管；10—注油管。具体实施方式下面对本技术做进一步描述，但本技术的保护范围并不局限于以下所描述具体实施方式的范围：结合图1、图2、图3，展示了一种对岩芯施加可控冲击载荷的重锤装置，其中，岩芯不局限于岩芯，可以为人造岩芯试样等；该对岩芯施加可控冲击载荷的重锤装置，具体操作过程分为如下几个阶段。①装置安装与稳固阶段：实验员首先将重锤装置放置在工作台4上，使固定支承架3与缸筒1的下部区域的外侧表面紧密贴合，并检查安设好后的装置整体是否稳固。②重锤抬升阶段：组装完本技术后，先控制液压油缸2的注油管10输入液压油，同时保持排液管9保持闭合状态，液压油缸2的端头部同步升起，带动与之刚性相连的衔接杆7上升，锤柄5带动锤头6随衔接杆7同步上升至顶点，关闭注油管10，保持重锤在顶点位置。③放置岩芯试样阶段：将待测岩芯试样放置于受载板8的中央位置。④重锤下落（撞击）阶段：开启排油管9，使液压油排出，锤头6下落，对岩芯试样进行撞击并使之产生裂隙或裂纹，重锤撞击岩芯试样后及时卸载系统启动，即排油管9闭合的同时注油管10开启，重锤再次被抬升至顶点位置，完成撞击过程。⑤周期性施加冲击载荷阶段：若根据后续实验的需要，需要对岩芯试样重复地施加周期性冲击载荷，则重复②、④步骤，若仅需对岩芯试样施加单次载荷则无需进行本步骤。⑥冲击载荷大小调控阶段：若根据后续实验的需要，需要对岩芯试样损伤的程度进行控制，则在进行②、④步骤时需要控制注油与排油的量与速度，需要施加的冲击载荷大，则注油管10快速注油、排油管9快速排油，需要施加的冲击载荷小，则注油管10慢速注油、排油管9慢速排油。⑦结束实验：当岩芯试样受冲击后产生的裂隙、裂纹达到要求后，取走岩芯试样，通过排油管9将液压油全部排出，使重锤下落至最低位置，结束实验过程。以上所述仅为本技术示意性的具体实施方式，并非用以限定本技术的范围。为本技术的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本技术的构思和原则的前提下所做出的等同变化与修改，均应属于本技术保护的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对岩芯施加可控冲击载荷的重锤装置，其特征在于：所述对岩芯施加可控冲击载荷的重锤装置包括：/n缸筒、液压油缸、重锤、衔接杆、受载板、工作台和固定支撑架，所述液压油缸安设于所述缸筒的中部区域的外侧表面，所述重锤内置于所述缸筒，所述重锤与所述衔接杆相连，所述衔接杆贯穿于所述液压油缸的端头部，所述受载板位于所述缸筒的下端截面并安设在所述工作台的上方表面，所述固定支撑架的一端焊接在所述工作台的上方表面，所述固定支撑架的另一端与所述缸筒的下部区域的外侧表面紧密贴合。/n

【技术特征摘要】
1.一种对岩芯施加可控冲击载荷的重锤装置，其特征在于：所述对岩芯施加可控冲击载荷的重锤装置包括：
缸筒、液压油缸、重锤、衔接杆、受载板、工作台和固定支撑架，所述液压油缸安设于所述缸筒的中部区域的外侧表面，所述重锤内置于所述缸筒，所述重锤与所述衔接杆相连，所述衔接杆贯穿于所述液压油缸的端头部，所述受载板位于所述缸筒的下端截面并安设在所述工作台的上方表面，所述固定支撑架的一端焊接在所述工作台的上方表面，所述固定支撑架的另一端与所述缸筒的下部区域的外侧表面紧密贴合。


2.根据权利要求1所述的对岩芯施加可控冲击载荷的重锤装置，其特征在于：
所述缸筒的下部区域的正视方向开设有试样放置口，所述缸筒的中部...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊国伟，尚军宁，杨双博，
申请(专利权)人：樊国伟，
类型：新型
国别省市：山西;14