CN110455661A - 一种煤岩体强度原位测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及煤岩体强度测试技术领域，尤其涉及一种煤岩体强度原位测试装置。该煤岩体强度原位测试装置包括壳体、第一导向机构、切割机构和第二导向机构，所述切割机构包括圆盘切割器以及驱动所述圆盘切割器从所述壳体中伸出的第一驱动机构，所述第一导向机构和第二导向机构均包括导向轮和推进轮，所述导向轮和推进轮对应设置于所述壳体径向的相对两侧，所述导向轮和推进轮能够分别从所述壳体中伸出。本发明提供的煤岩体强度原位测试装置，不仅便于操作和携带，而且能够直接对煤岩体的强度进行现场原位测试，测试结果更加真实准确。
Description
技术领域
本发明涉及煤岩体强度测试技术领域，尤其涉及一种煤岩体强度原位测试装置。
背景技术
煤岩体强度是岩体力学中最基本的参数。目前，煤岩体的强度测试主要采用实验室试验的方式进行测试。然而，在实验室试验测试煤岩体强度时，需要预先制备煤岩块样本，其中松软易破碎的煤岩体不易制成试件，因此操作不便。而且，由于样本已经脱离了岩体，试验过程中难以反映真实的井下煤岩状态，因此造成测试结果不够准确。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种煤岩体强度原位测试装置，解决实验室试验测试煤岩体强度存在的操作不便，测试结果不够准确的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种煤岩体强度原位测试装置，包括壳体、以及设置在所述壳体中且沿所述壳体的轴向依次布置的第一导向机构、切割机构和第二导向机构；所述切割机构包括圆盘切割器以及驱动所述圆盘切割器从所述壳体中伸出的第一驱动机构；所述第一导向机构和第二导向机构均包括导向轮和推进轮，所述导向轮和推进轮对应设置于所述壳体径向的相对两侧，所述导向轮和推进轮能够分别从所述壳体中伸出；所述圆盘切割器、导向轮和推进轮分别处于同一平面。
进一步地，所述圆盘切割器包括圆盘划痕刀以及驱动所述圆盘划痕刀转动的第二驱动机构。
具体地，所述圆盘划痕刀通过转轴与所述第一驱动机构的动力输出端转动连接。
进一步地，所述推进轮与推进弹簧的第一端相连，所述推进弹簧的第二端与推进轮安装座的第一端相连，所述推进轮安装座的第二端与所述壳体内壁相连。
具体地，所述推进轮与推进轮支座铰接，所述推进轮支座与所述推进弹簧的第一端相连。
进一步地，所述第一导向机构和第二导向机构均包括第一连杆、第二连杆和第三连杆；所述第一连杆的第一端与所述导向轮转动连接，所述第一连杆的第二端与所述推进轮安装座转动连接；所述第二连杆的第一端与所述导向轮转动连接，所述第二连杆的第二端与连接板转动连接，所述连接板与导向弹簧的第一端相连，所述导向弹簧的第二端与安装板相连，所述安装板与所述壳体内壁相连；所述第三连杆的第一端与所述连接板转动连接，所述第三连杆的第二端与连杆底座转动连接，所述连杆底座与所述壳体内壁相连。
具体地，还包括用于检测所述圆盘划痕刀转速的转速传感器，所述转速传感器设置于所述转轴上。
具体地，还包括用于检测所述第一驱动机构的驱动距离的位移传感器，所述位移传感器安装在所述第一驱动机构上。
具体地，还包括用于检测所述第一驱动机构的驱动力的力传感器，所述力传感器安装在所述第一驱动机构上。
具体地，所述第一导向机构与所述第二导向机构对称设置。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：
本发明提供的煤岩体强度原位测试装置，能够直接伸入至煤岩体钻孔中进行测试，在测试时，导向轮和推进轮分别从壳体中伸出并与钻孔壁滚动接触，从而使得测试装置能够在钻孔中推进移动，通过第一驱动机构驱动圆盘切割器从壳体中伸出并与钻孔壁接触，通过圆盘切割器对煤岩体进行旋转切割，进而实现对煤岩体的强度测试，不仅便于操作和携带，而且能够直接对煤岩体的强度进行现场原位测试，测试结果更加真实准确。
附图说明
图1是本发明实施例煤岩体强度原位测试装置的结构示意图。
图中：1：壳体；2：圆盘切割器；3：第一驱动机构；4：导向轮；5：推进轮；6：推进轮支座；7：推进弹簧；8：推进轮安装座；9：第一连杆；10：第二连杆；11：第三连杆；12：连接板；13：导向弹簧；14：安装板；15：连杆底座；16：转速传感器；17：深度传感器；18：控制器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。
如图1所示，本发明实施例提供一种煤岩体强度原位测试装置，包括壳体1、以及分别设置在壳体1中的第一导向机构、切割机构和第二导向机构，其中第一导向机构、切割机构和第二导向机构沿壳体1的轴向依次设置。
切割机构包括圆盘切割器2以及驱动圆盘切割器2从壳体1中伸出的第一驱动机构3。在壳体1上设有供圆盘切割器2通过的第一通孔。也即，在初始状态下，驱动圆盘切割器2被收纳在壳体1中。在工作时，第一驱动机构3能够驱动圆盘切割器2从壳体1中伸出，并且在第一驱动机构3的驱动作用下，使圆盘切割器2与煤岩体接触，从而通过圆盘切割器2对进行煤岩体旋转切割操作。
第一导向机构和第二导向机构均包括导向轮4和推进轮5，导向轮4和推进轮5对应设置于壳体1径向的相对两侧，而且导向轮4和推进轮5能够分别从壳体1中伸出。在壳体1上分别设有供导向轮4通过的第二通孔以及供推进轮5通过的第三通孔。也即，在初始状态下，导向轮4和推进轮5分别被收纳在壳体1中。在工作时，导向轮4和推进轮5分别从壳体1中伸出，并且导向轮4和推进轮5能够分别与煤岩体的钻孔壁滚动接触，不仅起到了固定测试装置的作用，而且便于测试装置在煤岩体的钻孔中推进移动，进而保证了圆盘切割器2对煤岩体的切割效果。
其中，圆盘切割器2、导向轮4和推进轮5分别处于同一平面。也即，各导向轮4的移动路线在一条直线上，各推进轮5的移动路线在一条直线上，并且圆盘切割器2的划痕方向与推进轮5的移动路线相一致。通过在圆盘切割器2的两侧分别设置第一导向机构和第二导向机构，能够为圆盘切割器2的切割操作提供基点，保证了圆盘切割器2对煤岩体的切割效果。
本申请实施例所述的煤岩体强度原位测试装置，能够直接伸入至煤岩体钻孔中进行测试，在测试时，将测试装置推入煤岩体钻孔中，通过导向轮4和推进轮5分别与钻孔壁进行滚动接触，通过第一驱动机构驱动圆盘切割器2从壳体1中伸出并与钻孔壁接触，通过圆盘切割器2对煤岩体进行旋转切割，进而实现对煤岩体的强度测试。
本申请实施例所述的煤岩体强度原位测试装置，操作简单，便于携带，能够直接对煤岩体的强度进行现场原位测试，测试结果更加真实准确。
在一种优选设置中，第一导向机构与第二导向机构对称设置在切割机构的两侧。
具体来说，第一驱动机构3可以采用气缸、油缸或直线电机。当然，第一驱动机构3也可以根据实际使用需求采用其他结构形式，只要能够满足对圆盘切割器2的驱动需求即可。
具体来说，壳体1采用圆柱筒体结构。
进一步来说，圆盘切割器2包括圆盘划痕刀以及驱动圆盘划痕刀转动的第二驱动机构。其中，圆盘划痕刀通过转轴与第一驱动机构3的动力输出端301转动连接。
也即，圆盘划痕刀能够相对于第一驱动机构3的动力输出端301进行转动，第二驱动机构能够驱动圆盘划痕刀实现转动，进而实现对煤岩体的旋转切割，从而在煤岩体上进行划痕。而第一驱动机构3的动力输出端301的伸缩动作，能够带动圆盘切割器2伸出壳体1或收缩在壳体1内部。
其中，第二驱动机构可以采用旋转电机。
进一步来说，推进轮5与推进轮支座6铰接，推进轮支座6与推进弹簧7的第一端相连，推进弹簧7的第二端与推进轮安装座8的第一端相连，推进轮安装座8的第二端与壳体1内壁相连。
此外，还包括用于限制推进弹簧7处于压缩状态的第一限位机构，在第一限位机构的作用下，能够使推进弹簧7处于压缩状态，进而带动推进轮5收缩在壳体1内部。
也即，在初始状态下，推进弹簧7在第一限位机构的限位作用下处于压缩状态，此时推进轮5收缩在壳体1内部。当需要测试时，解除第一限位机构的限位作用，此时推进轮5将在推进弹簧7的弹力作用下伸出至壳体1外部。而且由于推进弹簧7的弹性作用，推进轮5能够适应不同尺寸的煤岩体钻孔，确保推进轮5能够始终与煤岩体钻孔的内壁紧密接触。
具体来说，还可以在壳体1设置第一控制开关，通过第一控制开关能够控制第一限位机构的工作状态。当打开第一控制开关时，能够启动第一限位机构对推进弹簧7的限位作用，从而使推进弹簧7处于压缩状态，进而使推进轮5收缩在壳体1内部。当关闭第一控制开关时，能够解除第一限位机构对推进弹簧7的限位作用，从而使推进弹簧7处于伸展状态，进而使推进轮5伸出壳体1外部。
进一步来说，第一导向机构和第二导向机构均包括第一连杆9、第二连杆10和第三连杆11。
第一连杆9的第一端与导向轮4转动连接，第一连杆9的第二端与推进轮安装座8转动连接。
第二连杆10的第一端与导向轮4转动连接，第二连杆10的第二端与连接板12转动连接，连接板12与导向弹簧13的第一端相连，导向弹簧13的第二端与安装板14相连，安装板14与壳体1内壁连接固定。
第三连杆11的第一端与连接板12转动连接，第三连杆11的第二端与连杆底座15转动连接，连杆底座15与壳体1内壁连接固定。
此外，还包括用于限制导向弹簧13处于压缩状态的第二限位机构，在第二限位机构的作用下，能够使导向弹簧13处于压缩状态，进而带动导向轮4收缩在壳体1内部。
也即，在初始状态下，导向弹簧13在第二限位机构的限位作用下处于压缩状态，此时导向轮4收缩在壳体1内部。当需要测试时，解除第二限位机构的限位作用，此时导向轮4将在导向弹簧13的弹力作用下伸出至壳体1外部。而且由于导向弹簧13的弹性作用，导向轮4能够适应不同尺寸的煤岩体钻孔，确保导向轮4能够始终与煤岩体钻孔的内壁紧密接触。
具体来说，还可以在壳体1设置第二控制开关，通过第二控制开关能够控制第二限位机构的工作状态。当打开第二控制开关时，能够启动第二限位机构对导向弹簧13的限位作用，从而使导向弹簧13处于压缩状态，进而使导向轮4收缩在壳体1内部。当关闭第二控制开关时，能够解除第二限位机构对导向弹簧13的限位作用，从而使导向弹簧13处于伸展状态，进而使导向轮4伸出壳体1外部。
进一步来说，可以在圆盘划痕刀的转轴上安装转速传感器16，通过转速传感器16能够检测圆盘划痕刀的转速。
进一步来说，可以在第一驱动机构3上安装位移传感器，通过位移传感器能够实时检测第一驱动机构3的驱动距离。也即，通过位移传感器能够获取第一驱动机构3的动力输出端301的伸缩距离，进而获得圆盘划痕刀沿壳体1径向的移动距离。
进一步来说，可以在第一驱动机构3上安装力传感器，通过力传感器能够实时检测第一驱动机构3的驱动力。也即，通过实时检测第一驱动机构3输出的驱动力，不仅能够获取第一驱动机构3驱动圆盘切割器2伸出壳体1时的驱动力，还能够获取第一驱动机构3驱动圆盘切割器2对煤岩体进行切割时的驱动力，进而获得圆盘切割器2对煤岩体进行切割所需的驱动力大小。
进一步来说，还可以在壳体1上安装深度传感器17，通过深度传感器17能够采集检测圆盘划痕刀在煤岩体上进行切割后的划痕深度。
进一步来说，壳体1中还设有控制器18，控制器18分别与第一驱动机构和第二驱动机构相连。通过控制器18能够分别控制第一驱动机构和第二驱动机构的工作状态。
此外，转速传感器16、位移传感器、力传感器、深度传感器17分别与控制器18相连。
在测试时，控制测试装置沿煤岩体的钻孔匀速推进，同时圆盘划痕刀在煤岩体上进行连续切割操作。则转速传感器16、位移传感器、力传感器以及深度传感器17分别将检测数据实时传输至控制器18，控制器18对检测数据进行分析处理，进而获得煤岩体的连续强度数据，测试结果更加准确。
具体来说，壳体1可以采用铝合金制成，具有轻便、坚固、耐腐蚀等优点。
具体来说，所述第一驱动机构3、第二驱动机构以及控制器18的外壳可以采用聚碳酸酯制成，以防止出现漏电、或导电的问题。
综上所述，本发明实施例所述的煤岩体强度原位测试装置，操作简单，便于携带，能够直接对煤岩体的强度进行现场原位测试，测试结果更加真实准确。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，除非另有说明，“若干”的含义是一个或多个；“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种煤岩体强度原位测试装置，其特征在于，包括壳体、以及设置在所述壳体中且沿所述壳体的轴向依次布置的第一导向机构、切割机构和第二导向机构；所述切割机构包括圆盘切割器以及驱动所述圆盘切割器从所述壳体中伸出的第一驱动机构；所述第一导向机构和第二导向机构均包括导向轮和推进轮，所述导向轮和推进轮对应设置于所述壳体径向的相对两侧，所述导向轮和推进轮能够分别从所述壳体中伸出；所述圆盘切割器、导向轮和推进轮分别处于同一平面。
2.根据权利要求1所述的煤岩体强度原位测试装置，其特征在于，所述圆盘切割器包括圆盘划痕刀以及驱动所述圆盘划痕刀转动的第二驱动机构。
3.根据权利要求2所述的煤岩体强度原位测试装置，其特征在于，所述圆盘划痕刀通过转轴与所述第一驱动机构的动力输出端转动连接。
4.根据权利要求1所述的煤岩体强度原位测试装置，其特征在于，所述推进轮与推进弹簧的第一端相连，所述推进弹簧的第二端与推进轮安装座的第一端相连，所述推进轮安装座的第二端与所述壳体内壁相连。
5.根据权利要求4所述的煤岩体强度原位测试装置，其特征在于，所述推进轮与推进轮支座铰接，所述推进轮支座与所述推进弹簧的第一端相连。
6.根据权利要求4所述的煤岩体强度原位测试装置，其特征在于，所述第一导向机构和第二导向机构均包括第一连杆、第二连杆和第三连杆；所述第一连杆的第一端与所述导向轮转动连接，所述第一连杆的第二端与所述推进轮安装座转动连接；所述第二连杆的第一端与所述导向轮转动连接，所述第二连杆的第二端与连接板转动连接，所述连接板与导向弹簧的第一端相连，所述导向弹簧的第二端与安装板相连，所述安装板与所述壳体内壁相连；所述第三连杆的第一端与所述连接板转动连接，所述第三连杆的第二端与连杆底座转动连接，所述连杆底座与所述壳体内壁相连。
7.根据权利要求3所述的煤岩体强度原位测试装置，其特征在于，还包括用于检测所述圆盘划痕刀转速的转速传感器，所述转速传感器设置于所述转轴上。
8.根据权利要求1所述的煤岩体强度原位测试装置，其特征在于，还包括用于检测所述第一驱动机构的驱动距离的位移传感器，所述位移传感器安装在所述第一驱动机构上。
9.根据权利要求1所述的煤岩体强度原位测试装置，其特征在于，还包括用于检测所述第一驱动机构的驱动力的力传感器，所述力传感器安装在所述第一驱动机构上。
10.根据权利要求1所述的煤岩体强度原位测试装置，其特征在于，所述第一导向机构与所述第二导向机构对称设置。
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