一种负载冲击实验系统及其使用方法
【专利摘要】本发明提出了一种负载冲击实验系统，用于测试杆状连接体在受到拉力负载情况下的抗冲击能力，包括：顶梁；底座；立柱，其设置在顶梁和底座之间，用于支撑顶梁和底座；悬吊装置，其设置在顶梁上，用于固定杆状连接体的一端；张拉预紧装置，其设置在底座上，用于固定杆状连接体的另一端，并且为杆状连接体提供拉力负载；承重托盘，其用于为杆状连接体提供着力点；重锤，其用于向承重托盘施加冲击力。通过本发明进行负载冲击实验，将更加符合现场使用实际规律，真实测试出杆状连接体受到复合应力情况下承受冲击能力，给现场施工提供真实准确的参考数据。
【专利说明】一种负载冲击实验系统及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及测试受到拉力负载的杆体或绳索体受到瞬间冲击时的承载能力的【技术领域】，具体是指一种负载冲击实验系统及其使用方法。
【背景技术】
[0002]负载冲击实验系统是国内外全新实验方法，同时符合矿井现场冲击产品实验性倉泛。
[0003]负载冲击实验系统就是在原有冲击实验系统上加上加载设备，使得冲击实验符合现场实际。矿井现场的锚杆或锚索支护产品(杆体试验品)在受到冲击载荷时，并不是向现有冲击实验，锚杆或锚索等杆体试验品是空载荷的(即不受到拉力载荷)，一般现场锚杆或锚索等杆体试验品受有10-20吨预紧力或巷道支护的岩石压力。在实际应用中受负载的锚杆或锚索抗冲击力远远小于空载锚杆或锚索的抗冲击能力。导致实验数据和现场应用不符合，现急需改进实验系统，使得实验系统符合现场应用。
【发明内容】
[0004]本发明提出一种负载冲击实验系统及其使用方法，用于测试杆状连接体在受到拉力负载情况下的抗冲击能力，解决现有技术不能在杆状连接体受到拉力负载情况下测试抗冲击能力的问题。
[0005]本发明基本思想是:在重锤冲击试验机底座安装张拉预紧装置，用于对杆状连接体施加预定拉力，将锚杆或锚索等杆状连接体试验试样在未受冲击时，施加预紧力，使得试样受到与现场应用相同载荷(即锚杆或锚索先受到10-20吨预紧拉力)；这样再测试这个受拉力负载的锚杆或锚索等杆状连接体试验试样所承受冲击载荷，将更符合现场实际情况。
[0006]本发明的技术方案是这样实现的:
[0007]—种负载冲击实验系统，用于测试杆状连接体在受到拉力负载情况下的抗冲击能力，包括:顶梁；底座；立柱，其设置在顶梁和底座之间，用于支撑顶梁和底座；悬吊装置，其设置在顶梁上，用于固定杆状连接体的一端；张拉预紧装置，其设置在底座上，用于固定杆状连接体的另一端，并且为杆状连接体提供拉力负载；承重托盘，其用于为杆状连接体提供着力点；重锤，其用于向承重托盘施加冲击力。
[0008]在优选的方案中，顶梁、立柱和底座形成负载冲击实验系统框架；重锤依靠重力沿杆状连接体的延伸方向向承重托盘施加冲击力。
[0009]在优选的方案中，杆状连接体为锚杆、锚索、杆材或绳索。
[0010]在优选的方案中，张拉预紧装置为具有中空腔结构液压千斤顶，包括:液压缸，锥形锁紧装置，连接支承座以及与连接支承座连接的壁部；连接支承座和壁部形成所述中空腔结构，锥形锁紧装置与液压缸连接并且延伸到所述中空腔结构中，锥形锁紧装置包括允许杆状连接体穿过的空腔；张拉预紧装置在处于锁紧状态时，握持杆状连接体，并且向杆状连接体提供拉力负载。
[0011]在优选的方案中，锥形锁紧装置包括:弹簧座，与弹簧座连接的连接外套，一端设置在弹簧座内的推力弹簧以及与推力弹簧另一端连接的锥形夹片；推力弹簧在松弛状态下推动锥形夹片，锥形夹片卡在连接外套上，同时向杆状连接体提供轴向拉力负载。
[0012]在优选的方案中，所述的负载冲击实验系统还包括与壁部连接的活塞，液压缸包括第一液压腔和第二液压腔，第一液压腔和第二液压腔能够使活塞向相反的两个方向来回运动。
[0013]在优选的方案中，承重托盘上设置有用于检测受力大小的应变片或压力传感器。
[0014]在优选的方案中，悬吊装置上设置有用于检测受力大小的应变片或拉力传感器。
[0015]一种上述负载冲击实验系统的使用方法，包括如下步骤:
[0016]I)将杆状连接体一端固定在悬吊装置上，另一端固定在张拉预紧装置上；
[0017]2)将承重托盘设置在杆状连接体并且锁定承重托盘；
[0018]3)通过张拉预紧装置向杆状连接体提供拉力负载；
[0019]4)释放重锤，使重锤落在承重托盘上向承重托盘施加冲击力；
[0020]5)检测杆状连接体的状态。
[0021]在优选方案中，在悬吊装置和承重托盘上设置有应变片，在步骤5后执行步骤6:
[0022]6)观测悬吊装置和承重托盘上的应变片转化出的力学性质曲线分析杆状连接体在复合应力情况下抗冲击性。
[0023]本发明的有益效果为:
[0024]通过本发明进行负载冲击实验，将更加符合现场使用实际规律，真实测试出杆状连接体受到复合应力情况下承受冲击能力，给现场施工提供真实准确的参考数据。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本发明实施例的负载冲击实验系统的结构示意图；
[0027]图2为图1所示张拉预紧装置在松弛状态下的示意图；
[0028]图3为图2所示张拉预紧装置在锁紧状态下的示意图。
[0029]附图标记说明:
[0030]顶梁101、立柱102、底座103、悬吊装置104、张拉预紧装置105、重锤106、杆状连接体107、承重托盘108、连接支承座201、液压缸202、锥形锁紧装置203、壁部204、锥形夹片301、推力弹簧302、连接外套303、活塞304、弹簧座305、第一液压腔306和第二液压腔307。
【具体实施方式】
[0031]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0032]参见图1至图3本实施例提供一种负载冲击实验系统，用于测试杆状连接体107在受到拉力负载情况下的抗冲击能力，包括:顶梁101 ;底座103 ;立柱102，其设置在顶梁101和底座103之间，用于支撑顶梁101和底座103 ;悬吊装置104，其设置在顶梁101上，用于固定杆状连接体107的一端；张拉预紧装置105，其设置在底座103上，用于固定杆状连接体107的另一端，并且为杆状连接体107提供拉力负载；承重托盘108，其用于为杆状连接体107提供着力点；重锤106，其用于向承重托盘108施加冲击力。优选的，杆状连接体107为锚杆、锚索、杆材或绳索。
[0033]可以通过改变重锤106的重量或相对承重托盘108的高度来改变冲击力大小。通过判断杆状连接体107是否破损、断裂等状态来检验杆状连接体107的冲击力承受能力，由于这种检验是在杆状连接体107受到拉力负载状态下进行的，所以结果将更加符合实际，更为准确。优选的，承重托盘108上设置有用于检测受力大小的应变片或压力传感器；悬吊装置上设置有用于检测受力大小的应变片或拉力传感器。可以通过应变片形变测量来检验杆状连接体107受力情况和冲击情况。
[0034]优选的，顶梁101、立柱102和底座103形成负载冲击实验系统框架；重锤106依靠重力沿杆状连接体107的延伸方向向承重托盘108施加冲击力。
[0035]优选的，张拉预紧装置105为具有中空腔结构液压千斤顶，包括:液压缸202，锥形锁紧装置203，连接支承座201以及与连接支承座201连接的壁部204 ;连接支承座201和壁部204形成中空腔结构，锥形锁紧装置203与液压缸202连接并且延伸到中空腔结构中，锥形锁紧装置203包括允许杆状连接体107穿过的空腔；张拉预紧装置105在处于锁紧状态时，握持杆状连接体107，并且向杆状连接体107提供拉力负载。
[0036]具体的，锥形锁紧装置203包括:弹簧座305，与弹簧座305连接的连接外套303，一端设置在弹簧座305内的推力弹簧302以及与推力弹簧302另一端连接的锥形夹片301 ；推力弹簧302在松弛状态下推动锥形夹片301，锥形夹片301卡在连接外套303上，同时向杆状连接体107提供轴向拉力负载。在松弛状态下，连接支承座201上包括的凸起顶住锥形夹片301，使推力弹簧302压缩，锥形夹片301与连接外套303分离，同时松开杆状连接体107。杆状连接体107通过弹簧302推力和液压缸202拉力共同作用锥形夹片301锁紧握持，拉力负载的大小可以由液压缸202的第二液压腔307液压力来决定。
[0037]优选的，本实施例还包括与壁部204连接的活塞304，液压缸202包括第一液压腔306和第二液压腔307，第一液压腔306和第二液压腔307能够使活塞304向相反的两个方向来回运动。向第一液压腔306注入压力时，弹簧座305和液压缸202上升，连接支承座201与底座103连接固定不动(活塞304也固定不动)，同时连接支承座201上的凸起压紧推动锥形夹片301收缩，锥形夹片301推动弹簧302并沿连接外套303的内部锥形腔收缩，达到接支承座201上的凸起推力作用锥形夹片301松开杆状连接体107的效果；向第二液压腔307注入压力时，弹簧座305和液压缸202下降，带动弹簧座305和锥形锁紧装置203逐渐远离连接支承座201，使连接支承座201上的凸起和锥形夹片301分开，达到弹簧302推力和液压缸202拉力共同作用锥形夹片301夹紧握持杆状连接体107的效果。
[0038]本发明实施例还提供一种上述负载冲击实验系统的使用方法，包括如下步骤:
[0039]I)将杆状连接体107 —端固定在悬吊装置104上，另一端固定在张拉预紧装置105 上；
[0040]2)将承重托盘108设置在杆状连接体107并且锁定承重托盘108 ；
[0041]3)通过张拉预紧装置105向杆状连接体107提供拉力负载；
[0042]4)释放重锤106，使重锤106落在承重托盘108上向承重托盘108施加冲击力；
[0043]5)检测杆状连接体107的状态。
[0044]在悬吊装置104和承重托盘108上设置有应变片时，还包括如下步骤:
[0045]6)观测悬吊装置104和承重托盘108上的应变片转化出的力学性质曲线分析杆状连接体107在复合应力情况下抗冲击性。
[0046]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种负载冲击实验系统，用于测试杆状连接体(107)在受到拉力负载情况下的抗冲击能力，其特征在于，包括:顶梁(101);底座(103);立柱(102)，其设置在顶梁(101)和底座(103)之间，用于支撑顶梁(101)和底座(103);悬吊装置(104)，其设置在顶梁(101)上，用于固定杆状连接体(107)的一端；张拉预紧装置(105)，其设置在底座(103)上，用于固定杆状连接体(107)的另一端，并且为杆状连接体(107)提供拉力负载；承重托盘(108)，其用于为杆状连接体(107)提供着力点；重锤(106)，其用于向承重托盘(108)施加冲击力。
2.根据权利要求1所述的一种负载冲击实验系统，其特征在于，顶梁(101)、立柱(102)和底座(103)形成负载冲击实验系统框架；重锤(106)依靠重力沿杆状连接体(107)的延伸方向向承重托盘(108)施加冲击力。
3.根据权利要求1所述的一种负载冲击实验系统，其特征在于，杆状连接体(107)为锚杆、锚索、杆材或绳索。
4.根据权利要求1所述的一种负载冲击实验系统，其特征在于，张拉预紧装置(105)为具有中空腔结构液压千斤顶，包括:液压缸(202)，锥形锁紧装置(203)，连接支承座(201)以及与连接支承座(201)连接的壁部(204);连接支承座(201)和壁部(204)形成所述中空腔结构，锥形锁紧装置(203)与液压缸(202)连接并且延伸到所述中空腔结构中，锥形锁紧装置(203)包括允许杆状连接体(107)穿过的空腔；张拉预紧装置(105)在处于锁紧状态时，握持杆状连接体(107)，并且向杆状连接体(107)提供拉力负载。
5.根据权利要求4所述的一种负载冲击实验系统，其特征在于，锥形锁紧装置(203)包括:弹簧座(305)，与弹簧座(305)连接的连接外套(303)，一端设置在弹簧座(305)内的推力弹簧(302)以及与推力弹簧(302)另一端连接的锥形夹片(301);推力弹簧(302)在松弛状态下推动锥形夹片(301)，锥形夹片(301)卡在连接外套(303)上，同时向杆状连接体(107)提供轴向拉力负载。
6.根据权利要求4所述的一种负载冲击实验系统，其特征在于，还包括与壁部(204)连接的活塞(304)，液压缸(202)包括第一液压腔(306)和第二液压腔(307)，第一液压腔(306)和第二液压腔(307)能够使活塞(304)向相反的两个方向来回运动。
7.根据权利要求1所述的一种负载冲击实验系统，其特征在于，承重托盘(108)上设置有用于检测受力大小的应变片。
8.根据权利要求1所述的一种负载冲击实验系统，其特征在于，悬吊装置(104)上设置有用于检测受力大小的应变片。
9.一种权利要求1-8中任一项所述的负载冲击实验系统的使用方法，其特征在于，包括如下步骤: 1)将杆状连接体(107)—端固定在悬吊装置(104)上，另一端固定在张拉预紧装置(105)上； 2)将承重托盘(108)设置在杆状连接体(107)并且锁定承重托盘(108)； 3)通过张拉预紧装置(105)向杆状连接体(107)提供拉力负载； 4)释放重锤(106)，使重锤(106)落在承重托盘(108)上向承重托盘(108)施加冲击力； 5)检测杆状连接体(107)的状态。
10.根据权利要求9所述的负载冲击实验系统的使用方法，其特征在于，在悬吊装置(104)和承重托盘(108)上设置有应变片，还包括如下步骤: 6)观测悬吊装置(104)和承重托盘(108)上的应变片转化出的力学性质曲线分析杆状连接体(107)在复合应力情况下抗冲击性。
【文档编号】G01M7/08GK104236837SQ201410424421
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】黄自伟, 韩雪峰, 林超, 盖磊, 张丽丽 申请人:尤洛卡（山东）深部地压防治安全技术有限公司
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