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申请/专利权人：东北大学;北方重工集团有限公司

摘要：一种用于深部工程机械破岩装备设计过程的落锤试验装置，属于岩石动态性能测试技术领域，包括落锤冲击执行机构、液压缓冲吸能机构、液压站、主控台及电气柜；液压缓冲吸能机构通过油路与液压站相连；电气柜与落锤冲击执行机构、液压站及主控台电连接，电气柜为装置内所有电气元件供电；主控台与落锤冲击执行机构和液压站电连接，主控台作为落锤冲击执行机构和液压站的指令发送终端和数据采集与处理终端。本发明能够模拟深部工程机械破岩过程，可获取岩石破碎时刀具、岩石和液压传动系统的动力学参数，可用于明确刀具设计参数与岩石破碎效果之间的关系以及动态应力波谱对液压传动系统的影响，为深部工程机械破岩装备设计过程提供有效指导。

主权项：1.一种用于深部工程机械破岩装备设计过程的落锤试验装置，其特征在于：包括落锤冲击执行机构、液压缓冲吸能机构、液压站、主控台及电气柜；所述液压缓冲吸能机构设置在落锤冲击执行机构底部，液压缓冲吸能机构通过油路与液压站相连；所述电气柜与落锤冲击执行机构、液压站及主控台电连接，电气柜作为落锤冲击执行机构、液压站及主控台内所有电气元件的供电电源；所述主控台与落锤冲击执行机构和液压站电连接，主控台作为落锤冲击执行机构和液压站的指令发送终端和数据采集与处理终端；所述落锤冲击执行机构包括框架组件、提升组件、导向组件、试样承载组件、电磁铁、配重铁饼及锤头；所述提升组件位于框架组件顶部；所述导向组件位于提升组件下方；所述试样承载组件位于导向组件底部；所述电磁铁、配重铁饼及锤头由上至下分布在导向组件上；所述框架组件包括基础底座、支撑框架及防尘罩；所述支撑框架竖直固装在基础底座顶部，所述防尘罩固定安装在支撑框架顶部；所述支撑框架上侧部设置有防护门，在支撑框架和防护门上均安装有透明防护板；在所述支撑框架上侧面固定安装有控制面板，控制面板与主控台电连接；所述提升组件包括曳引电机、曳引轮及钢丝绳；所述曳引电机水平固装在支撑框架顶板上表面，所述曳引轮同轴固连在曳引电机的电机轴上；所述钢丝绳一端缠绕连接在曳引轮上，钢丝绳另一端向下垂入支撑框架内部；所述曳引电机和曳引轮均位于防尘罩内部，曳引电机的控制端与主控台电连接；所述曳引电机内部的转子配置有编码器，编码器的数据输出端与主控台电连接；所述导向组件包括导向柱、第一导向架及第二导向架；所述导向柱竖直设置且数量为四根，四根导向柱沿圆周方向均匀分布；所述导向柱顶端与支撑框架顶板固定连接，导向柱底端与支撑框架底板固定连接；所述第一导向架采用十字形平面结构，第一导向架的四条支臂分别连接在四根导向柱上，在第一导向架的每条支臂端部均安装有第一直线轴承减摩滑套，第一导向架的支臂通过第一直线轴承减摩滑套与导向柱滑动连接；所述钢丝绳的下垂端固定连接在第一导向架的中心处；所述第二导向架采用十字形平面结构，第二导向架位于第一导向架正下方，第二导向架的四条支臂分别连接在四根导向柱上，在第二导向架的每条支臂端部均安装有第二直线轴承减摩滑套，第二导向架的支臂通过第二直线轴承减摩滑套与导向柱滑动连接；所述配重铁饼通过螺接方式固定设置在第二导向架中心处上表面，配重铁饼的数量根据冲击能量的大小进行确定；所述电磁铁通过螺接方式固定设置在第一导向架中心处下表面，电磁铁与配重铁饼进行磁吸式连接配合；所述电磁铁的控制端连接有电缆线，电缆线垂直向上穿出支撑框架顶板，电磁铁的控制端通过电缆线与主控台电连接；所述电缆线采用螺旋式弹力电缆线；所述锤头通过螺接方式竖直固装在第二导向架中心处下表面，锤头与第二导向架之间螺接固定设置有动态力传感器，动态力传感器与主控台电连接；所述试样承载组件包括试样承台板及试样夹具；在所述试样承台板边部沿圆周方向均匀分布有四个导向孔，四根导向柱分别从试样承台板边部的四个导向孔中穿过，在导向孔内设置有第三直线轴承减摩滑套，试样承台板通过第三直线轴承减摩滑套与导向柱滑动连接；所述试样夹具包括支座、顶紧螺栓及顶紧块，所述支座固定安装在试样承台板上表面，所述顶紧螺栓水平螺接在支座上，所述顶紧块铰接在顶紧螺栓的螺杆端部，顶紧块根据形状的不同分为面顶紧块和转角顶紧块；所述试样夹具数量为八组，包括四组采用面顶紧块的试样夹具和四组采用转角顶紧块的试样夹具；所述试样承台板中心处上表面用于放置岩石试样，四组采用面顶紧块的试样夹具与岩石试样的四个侧向平面正对，四组采用转角顶紧块的试样夹具与岩石试样的四个转角正对；在所述试样承台板正上方水平设置有防冲板，防冲板采用口字形结构，在防冲板边部沿圆周方向均匀分布有四个圆孔，四根导向柱分别从防冲板边部的四个圆孔中穿过，导向柱与圆孔之间具有间隙；在所述防冲板与试样承台板的边部之间均匀设有防冲板升降调节器；在所述第二直线轴承减摩滑套的底部固定安装有防冲块，防冲块的下表面与锤头的最低点之间具有高度差，且防冲块的下表面高于锤头的最低点；在防冲块正下方的防冲板上表面竖直安装有电磁弹簧伸缩杆，电磁弹簧伸缩杆的控制端与主控台电连接；在所述防冲板上表面还安装有激光位移计，激光位移计的数据输出端与主控台电连接；所述液压缓冲吸能机构包括冲击吸能油缸、缓冲吸能筒及支撑锥台座；所述支撑锥台座竖直固装在基础底座的底板中心处上表面，支撑锥台座的小径端朝上；所述缓冲吸能筒竖直设置在支撑锥台座上方，缓冲吸能筒的下端筒口同轴套装在支撑锥台座的小径端外侧；所述冲击吸能油缸竖直设置在缓冲吸能筒上方，冲击吸能油缸通过缸筒固定连接在基础底座的顶板中心处下表面，冲击吸能油缸的活塞杆朝上延伸至支撑框架内，冲击吸能油缸活塞杆顶端通过测力传感器与试样承台板下表面中心处固定连接；所述缓冲吸能筒的上端筒口与冲击吸能油缸缸筒底端固定连接；在所述冲击吸能油缸的进油口处安装有油压传感器；在所述冲击吸能油缸的活塞杆与缸筒之间安装有位移传感器；所述油压传感器和位移传感器与主控台电连接；在所述防护门外侧的地面上架设有高速相机，通过高速相机记录锤头侵入岩石试样的深度、岩石试样破碎坑形状及尺寸；在所述岩石试样表面粘贴有电阻式应变片，电阻式应变片的信号输出端接入主控台，通过电阻式应变片测量冲击过程中岩石试样的应力；通过所述动态力传感器测量冲击过程中锤头的轴力波形；通过所述测力传感器测量冲击过程中冲击吸能油缸活塞杆承受的压力；通过所述油压传感器获取冲击吸能油缸的油压；通过所述位移传感器获取冲击吸能油缸活塞杆的位移；通过所述激光位移计测量冲击过程中第二导向架的位移。

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