有效地促进裂纹的发展冲击与静压的组合能明显提高岩石的破碎效果61.目前，用于进行破岩试验的装置有以下几种冲击式破岩机械如凿岩机，旋转式破岩机械如电煤钻截煤机和联合掘进机，旋转冲击式破岩机械如潜孔钻牙轮钻和具收稿日期2003基金项目国家自然科学基金资助项目5，174056有外回转转奸机构的凿岩机以及各种压力试验机落锤冲心或祀布金逊扣装置所有这些装置都不能于进行多参数耦合静甩冲击切削组合破岩研究。为此，作者研制了动静组合载荷作用下多功能的岩石破碎试验台，以期进步研究不同动静载荷耦合条件下的岩破碎效果，1试验原理及装置1.1试验原理试验加载原理1.实验时将刀具置于岩石面，通过3个不同的加载装置分别对刀具施加垂直静载荷冲击载荷和水平切削力，岩石因受轴向力冲七力厂和水平切削力厂，的共同作用而破碎。若垂直静压很小，只能使刀尖贴近试样面，则试样只受垂直方向的冲击载荷和水平切削力静压可变且不能忽略，则其破岩模式属于冲击与静切削破碎组合模式。相反，若水平切削力小，只能使刀具断断续续地前进，而对实质性破岩不起作用，则其破岩模式为冲击静压破碎。类似地，若冲击力或静压力为零。则其属静力压入或冲击压碎试验。，1.2轴向静压加载装置静压加载装置主要由机架1施加轴向载荷的油缸2和升降横梁5等组成2.2个垂直油缸端铰链于机架的上横梁，另端对称铰链于升降横梁上。通过油泵加卸压，由活塞杆推动横梁下降上升，将静压加载于刀头上或将刀头提起。
升降横梁上可布置1个或多个切削刀具，实现单刀凿入或多刀同时凿入。轴向压力可调，最大达4.4105作用在头上的实小我荷含升降横梁1机架；2轴向加压油缸；3冲击杆传动装置；4冲击托5升降横梁；6刀具夹；7冲击调速电机；8皮带传动装置；9平移切削油缸；轨轮车；岩样；12导轨自重由应变片电桥及相应的测试系统实测确定。
由厂刀具横向位迓相对固沾故试样移动由水肀推进油缸3实现。
13水平切削装置水平切削装迓由机架。1水平推进油缸9轨轮乍和导轨12等纟成。岩石装载于轨轮车上，由铰链于小车上的水平油缸通过油泵加卸压，推动回拉轨轮车在导轨上作水平移动，产生相对于刀几的切削运动当刀具岩6时。该装置给刀具施加水甲切削力迎过调节油卡来调节切削力，通过调节供油量来调节切削速度。在单刀切削时，借助千斤顶或人工横移岩石可获得所需切削间距，最大水平推力达2.25 1.4冲击加载机构冲击加载机械或冲击杆传动装置3.
该装置主要组成部件为机架1调速电机2皮带传动机构3齿轮传动机构4链轮传动机构5托销6冲击杆锤7配重8等。它由调速电机通过皮带传动和齿轮传动驱动链轮回转，由链轮带动链条回转。
在链条上配有托销当托销跟随链条上升由它托起十字形冲击杆上升，当它运行至最高位置时，托销与十字形冲击杆的横杆脱离，让冲击杆自由落，冲击刀具杆以及与其下端连接的切削刀头，将冲击力传递给刀头，实现对岩石的冲击破碎。十字形杆上端可加不同质量的配件，以，加冲击杆的1机体；2调速电机；3皮带传动机构；4齿轮传动机构；5链轮传动机构；6托销；7十字形冲击杆冲锤；8配重质量来调节冲击能的大小，此外还可调节升降横梁冲击高度并调节冲击能的大小；冲击能的大小既可按自由落体或波动理论计算，也可由应变片和电测系统测定，冲击频率由调违电机调节，这可使该装置提供不能级和+同频率的冲击能1.5切削刀具结构刀具实骀装置4.该装置通过法兰5及螺栓8固定在升降横梁上，主要由刀头2碟形弹簧3刀具杆4等组成。刀头硬质合金压头中南圆柱形，00压头湖南飞蝶硬质合金材料厂生产，I10；或硬质合金；2刀头；3碟形弹簧；4刀具杆；5法兰盘；6冲击杆；7升降横梁；8连接螺栓；9传感器分别测量静载及冲击应力波；1.6测试系统多功能试验台的测试系统包括静态测试系统和动态测试系统。静态测试包括测试轴向静压力和水平推力，动态测试包括测试冲击产生的入射应力波和反射波，通过2个制测力传感器，分，测试刀具水平切削力和轴向玉力在刀凡连接杆和冲击杆上分别贴有应变片，测量冲击入射应力波和反射波。
测量仪器采用，3840应变放大器动态应变仪，东华测试技术开发有限公司生产和，5932数据采集记录分析仪。各测试通道输出的信号先经数据采集记录分析仪采集。妗动态应变放大器放大。进入数据采集分析软件进行分析计戴在计算机屏幕1显刀具力的动态波形及刀具力的最大值最小5.
2试验参数计算2.1轴向压力厂由于升降横梁上板面与轴向加压油缸铰接，两端均由机架立柱导向，所以轴向压力是2个轴向油缸在克服横梁与立柱之间的摩擦阻力之后再加载于切削刀具的。切削刀具的轴向压力凡可用下式计横梁及刀具组装件的重力，队为升降横梁运动时小，摩擦阻力可忽略不计。
根据波动理论，当冲击应力波传到岩面时，压头与岩石接触所需合理轴向力7为传递系数，030.2；6为冲锤重力，1为冲击速度当进行冲击+静压组合加载时，静压参与实质性破岩，取尸于是，油缸油压为若只求刀头接触岩石而单纯依靠冲击作用破岩，则取=广，由此得油缸油压为2.2切削力厂试柞装载于轨轮台车轨轮车与水1推进油缸是铰接相连，由水平油缸的活塞推动小车及岩样前游辱才崤51岩疗作货削运动，切剀力。的计算式为径，为滚动摩擦因数1为小乍及心试样重力，1分析式5可知，水平切削力是通过调节两轴向油缸油压和水平油缸油压得到的。
2.3冲击能单次冲上凿入或者衫次冲击凿时。冲上功4和凿碎比功的关系如阁6所小可很小时。
很大，岩石难以凿碎；而当相当大时，在个不大的范旧内起伏变化通过付实测结果进行分析，可以将曲线分成3部分在冲击功很小的区域为伤痕区，在这个小范围内冲击功不足以使岩石产生崩碎坑，凿下的岩粉很细，比功很大；在过渡区域，破碎比功，常常是变化不定的，只有当冲击功超过临界冲击功，后，凿碎比功进入个相对稳定的区域。根据6可以选择临界单次冲击功，作为实际设计依据。
由文献3可知，临界冲击功和岩石的性质及凿刃的长短有关对于般岩了1择1刃长上的冲1功超过1凿岩比功可以认为是个变化+大的稳定值由于实验选用的刀具刃长为。
因此，确定临界冲击功为13.4.
2.4冲击频率冲击频率与冲锤的冲击速度冲击厅程叻削速度调速电机转速刀齿的抗疲劳强度等多个因素相关，其值与冲击能的有效利用程度和破岩效果密切相关。当冲击速度设定后，即冲击行程定时，冲击频率与调速电机转速和水平推迸速度相匹配，5；1为切削速度，加为单位，间内每转的冲击次数，次由式7可知，当切削速度定时，回转速度越大，冲击频率越；反之，冲击频率越低。若转速定，则切削速度越快，冲击频率越低；反之，冲击频率越。
由于冲击频率还受冲击机械本身结构性能的影响和限制，所以必须考虑机械的最大冲击频率。冲击实验机的机械传动系统7抑。首先由调速电机带动主动皮带轮1运转，由皮带2从动带轮3带动位于同轴上的小齿轮4运转。小齿轮或通过惰轮6再带动大齿轮5传动，使之同轴上的链轮7转动，然后链条随之运转这样。位于链轮上的托1；不断地托起冲锤和脱离冲锤，完成冲1.钻岩工作。当冲锤下落时间小于链条托销空载运行即提升冲锤前时间时，冲锤产生空打；当冲锤下落时间大于链条托销空载运行时间时，将出现冲锤在冲击刀具之后仍滞留在刀具杆上的现象。因此，只有当落时间和提升，间相等时。冲锤才既不出现空打也不会出现冲锤滞留情况。
链轮托销空载运行时间。即从脱离冲锤到托起冲锤的时间为⑴为链轮传动速度。W=1；山为主动皮带轮直径；心为从动皮带轮直径；心为小齿轮直径；心为大凶轮直径；5为链轮直径，7为电机转速，可，冲锤下落时间只有大于或等于链条托销空载运行时间，即8，以调速电机最大转速为755.，最大冲击频率为160次如。因此，只有当电机转速不超过临界值，即电机转速755 1.士1时，冲锤就不会出现空打现象，且冲击频率与电机转速的关系1主动带轮；2皮带；3从动带轮；4小齿轮；5大齿轮；6惰轮；7链轮3试验装贯可行性验证为了验证该试验装置的可行性，通过改变轴压冲击能水平切削力刀具角度和切削速度，在实验装置上对花岗岩砂锌槭约，胁煌，釉靥跫，压切削破岩模式下的结果。可，3种试样的切削深度均随静压的增加而增加，但强度大的岩石切削深度，加速率慢，强度低的岩石切削深度增加速率快花4岩和砂浆块在静压与冲击切削破岩模式厂其冲击能对切深的影响曲线9.可，花闪石的切深随冲击能的增加而增加，但其，加速率比低强度的砂浆块切深增加速率慢。试验结果明，试验台工作参数可控，数据可靠，能较好地进行嗔静载侃成动载荷以及动静态组合载荷作用下的切深mm 8.杳游客贫湮，加客水1洼湮讲2容胬浒；2洼湮讲斜3雎4塍疼3.煞陛，滞咎，哪降亦地薄菊政跑逮，茗班伞湮遐澍地猫渖斗，陆3.潲，嘟髁潲茗班结髁潲峭黎谦接益湮潲。炉知泔，戽铷潘铒。
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