本發(fā)明涉及試驗設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種動壓巷道支護試驗設(shè)備及方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的動壓巷道支護試驗設(shè)備為內(nèi)外框架式結(jié)構(gòu)，內(nèi)框架可沿外框架垂直方向上下移動，試件尺寸為1800mm×1400mm×200mm，安裝在內(nèi)框架內(nèi)部。現(xiàn)有的動壓巷道支護試驗設(shè)備不含試件的重量大約為10噸，包含試件重量約為11噸。如圖1和圖2所示的，現(xiàn)有的動壓巷道支護試驗設(shè)備包括如圖1、圖2所示的內(nèi)框架和如圖3、圖4所示的外框架；其中內(nèi)框架包括：靜載油缸2、動載油缸1、支護3，其中支護3為口字形框架，中心設(shè)有用于容置試件4的開口。其中外框架為口字形，且外框架底壁上設(shè)有支撐座5以支撐內(nèi)框架。這種機構(gòu)的動壓巷道支護試驗設(shè)備能夠通過內(nèi)框架對試件4進行加力試驗，但是在實際使用中發(fā)現(xiàn)這種試驗的效果并不理想。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的動壓巷道支護試驗設(shè)備結(jié)構(gòu)不合理導(dǎo)致最終試驗結(jié)果不夠準(zhǔn)確的問題，本發(fā)明實施例要解決的技術(shù)問題是提出一種結(jié)構(gòu)合理且試驗結(jié)果更為精確地動壓巷道支護試驗設(shè)備及方法。

為了解決上述問題，本發(fā)明實施例提出了一種動壓巷道支護試驗設(shè)備，包括用于容置試件的內(nèi)框架和外框架，其中所述內(nèi)框架的外形與所述外框架相適配以嵌套在所述外框架內(nèi)；其中所述外框架設(shè)有沿豎直方向支撐內(nèi)框架的豎直動態(tài)油缸，所述豎直動態(tài)油缸包括油缸本體和球頭座，所述球頭座固定在油缸本體的動力輸出軸上，且所述動力輸出軸上設(shè)有力傳感器以根據(jù)力傳感器的測量值確定油缸本體的動力輸出值以沿豎直方向動態(tài)支撐所述內(nèi)框架；其中所述外框架的兩個側(cè)壁上分別設(shè)有用于支撐內(nèi)框架的至少一個均布加載器，所述均布加載器

包括如圖1、圖2所示的內(nèi)框架和如圖3、圖4所示的外框架；其中內(nèi)框架包括：靜載油缸1、動載油缸2、支護3，其中支護3為口字形框架，中心設(shè)有用于容置試件4的開口。其中外框架為口字形，且外框架底壁上設(shè)有支撐座以支撐內(nèi)框架。

本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下：上述技術(shù)方案提出了一種動壓巷道支護試驗設(shè)備及方法，能夠更為精確的對巖石(尤其是煤巖)進行試驗。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有的動壓巷道支護試驗設(shè)備的內(nèi)框架的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的側(cè)視圖；

圖3為現(xiàn)有的動壓巷道支護試驗設(shè)備的外框架的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為現(xiàn)有的內(nèi)框架裝配在外框架內(nèi)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例的內(nèi)框架的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為內(nèi)框架的一個均布加載器組的局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為內(nèi)框架的單個均布加載器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明實施例的內(nèi)框架與外框架裝配在一起的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為底部動態(tài)油缸的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖標(biāo)記說明：

1、靜載油缸；

2、動載油缸；

3、支護；

4、試件；

5、均布加載器組；

6、豎直支撐機構(gòu)；

7、水平支撐機構(gòu)；

8、底部動態(tài)油缸。

具體實施方式

為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例進行詳細(xì)描述。

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的試件、內(nèi)框架、外框架在發(fā)生位移時容易因碰撞導(dǎo)致?lián)p壞的問題，提出了一種動壓巷道支護試驗設(shè)備，能夠?qū)υO(shè)備內(nèi)框架及試件進行位移或加速度的正弦波、余弦波、三角波、方波等波形進行動態(tài)加載，以動態(tài)調(diào)整內(nèi)框架。

如圖5所示的為發(fā)明實施例的動壓巷道支護試驗設(shè)備的內(nèi)框架，所述內(nèi)框架內(nèi)固定有支護3，且試件4嵌套在支護3內(nèi)；其中所述內(nèi)框架為口字形，內(nèi)框架的兩側(cè)壁內(nèi)表面分別設(shè)有均布加載器組5，所述均布加載器組5沿水平方向延伸以將所述支護3固定在所述內(nèi)框架內(nèi)；其中所述支護3的頂部與所述內(nèi)框架的頂壁之間設(shè)有用于固定所述支護3的靜載油缸1和動載油缸2。如圖5所示的，在內(nèi)框架的每一側(cè)壁的內(nèi)表面上都設(shè)有至少一個均布加載器，所述均布加載器的動力輸出部垂直于所述支護3的側(cè)壁外表面以在所述支護3安裝在內(nèi)框架內(nèi)時動態(tài)支撐所述支護3。如圖5所示的，內(nèi)框架的每一側(cè)壁內(nèi)表面都設(shè)有至少兩個并排設(shè)置的均布加載器組5。其中每一均布加載器組5的結(jié)構(gòu)如圖6、圖7所示的，包括底座、油缸、動力輸出部。如圖4、圖5、圖8所示的，該內(nèi)框架的兩側(cè)壁底部由n個并排設(shè)置的均布加載器組5組成的水平支撐機構(gòu)7；所述內(nèi)框架的頂壁內(nèi)表面設(shè)有由兩個靜載油缸2和一個動載油缸1組成的豎直支撐機構(gòu)6。這樣通過水平支撐機構(gòu)7和豎直支撐機構(gòu)6一起實現(xiàn)水平方向和豎直方向的動態(tài)顛簸加載。如圖5所示的，每一水平支撐機構(gòu)7包括四組均布加載器組5；且如圖6所示的每一均布加載器組5包括3個獨立均布加載器。

如圖8所示的，還包括外框架，所述外框架嵌套在所述內(nèi)框架外，所述外框架底壁上設(shè)有至少一個底部動態(tài)油缸8，所述底部動態(tài)油缸8包括底部的伺服油缸、頂部的球頭座組件；其中伺服油缸設(shè)有動力輸出部，球頭座組件設(shè)置在所述動力輸出部上，且伺服油缸的動力輸出部設(shè)有力傳感器和位移傳感器。這樣就可以利用外框架上的底部動態(tài)油缸實現(xiàn)對內(nèi)框架的動態(tài)顛簸加載。

進一步的，還包括用于控制底部動態(tài)油缸8、水平支撐機構(gòu)7、豎直支撐機構(gòu)6的控制器，所述控制器連接所述底部動態(tài)油缸8、水平支撐機構(gòu)7、豎直支撐機構(gòu)6以對試件4進行力、位移閉環(huán)控制下施加動態(tài)載荷動態(tài)顛簸加載。其中力傳感器為輪輻式400kn負(fù)荷傳感器；其中輪輻式400kn負(fù)荷傳感器安裝在伺服油缸活塞端部與球頭組件相互連接，且位移傳感器用于測量動態(tài)油缸的位移數(shù)據(jù)。其中控制器通過伺服閥連接底部動態(tài)油缸以控制底部動態(tài)油缸的動力輸出值；其中伺服閥采用意大利atos高性能直動式伺服比例閥，該閥可根據(jù)輸入信號提供方向控制及流量控制，滿足不同試驗條件下的控制要求。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實施例的動壓巷道支護試驗設(shè)備做出了如下改進：

1、增加垂直方向動態(tài)油缸，對內(nèi)框架進行動態(tài)顛簸加載；

2、內(nèi)框架兩側(cè)安裝均布加載器，采用壓力閉環(huán)控制；

3、增加液壓伺服加載系統(tǒng)，對試件軸向進行力、位移閉環(huán)控制下施加動態(tài)載荷；

4、軟件升級，增加動態(tài)顛簸加載功能，良好的人機交互界面，可方便的設(shè)置各種操作指令或加載方式；

5、增加壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)，增加動態(tài)加載控制系統(tǒng)。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明實施例提供一種動壓巷道支護試驗設(shè)備及方法，所述設(shè)備包括內(nèi)框架，所述內(nèi)框架內(nèi)固定有支護，且試件嵌套在支護內(nèi)；其中所述內(nèi)框架為口字形；內(nèi)框架的兩側(cè)壁內(nèi)表面分別設(shè)有均布加載器組，所述均布加載器組沿水平方向延伸以將所述支護固定在所述內(nèi)框架內(nèi)；其中所述支護的頂部與所述內(nèi)框架的頂壁之間設(shè)有用于固定所述支護的靜載油缸和動載油缸；其中，在內(nèi)框架的每一側(cè)壁的內(nèi)表面上都設(shè)有至少一個均布加載器，所述均布加載器的動力輸出部垂直于所述支護的側(cè)壁外表面以在所述支護安裝在內(nèi)框架內(nèi)時動態(tài)支撐所述支護；內(nèi)框架的每一側(cè)壁內(nèi)表面都設(shè)有至少兩個并排設(shè)置的均布加載器組。

技術(shù)研發(fā)人員：趙海軍;郭捷;馬鳳山;盧蓉;惠鑫;劉港;曹家源
受保護的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所
技術(shù)研發(fā)日：2017.07.25
技術(shù)公布日：2017.11.14