本發(fā)明涉及礦山巖石破碎實驗裝置，特別是一種鋼彈速射沖擊破巖實驗臺。

背景技術(shù)：

沖擊是一種簡單、有效的煤礦破巖手段，能夠在短時間內(nèi)獲得較大的破碎能。一些科研單位和鑿巖機及巖石破碎機的生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)常要對巖石進行沖擊破碎試驗。

現(xiàn)有用于煤巖破碎試驗的實驗設備主要有落錘式或擺錘式?jīng)_擊實驗臺。這種實驗臺只能用于單次沖擊、且沖擊速度不大的煤巖沖擊破碎試驗，不能用于連續(xù)多次沖擊或者高速沖擊下的煤巖沖擊破碎試驗。而且，這類實驗臺對巖石的沖擊入射角度不能根據(jù)需要進行控制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種可實現(xiàn)高速連續(xù)沖擊、且對沖擊入射角度可進行控制的鋼彈速射沖擊破巖實驗臺。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的鋼彈速射沖擊破巖實驗臺，包括鋼彈發(fā)射裝置和鋼彈入射角控制裝置；

所述鋼彈發(fā)射裝置包括方形箱體；在箱體內(nèi)底面上固定有發(fā)射架；在發(fā)射架上安裝有可轉(zhuǎn)動的圓柱凸輪；圓柱凸輪由步進電機通過齒輪加速機構(gòu)驅(qū)動；圓柱凸輪與安裝在發(fā)射架上的推桿連接，將圓柱凸輪的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為推桿的前后移動；推桿的前部有U形叉，U形叉的上桿與彈丸推移桿固定連接，彈丸推移桿置于與其配合的發(fā)射管中，發(fā)射管固定在箱體的前壁上，彈丸推移桿前端有L形排氣孔；發(fā)射管的下部有排氣閥門，排氣閥門的閥體與發(fā)射管連接成一體，沿閥體的軸向有T形內(nèi)腔，T形內(nèi)腔中有可前后滑動的T形閥桿；T形閥桿的后端與所述U形叉的下桿前端焊接，T形內(nèi)腔的左端有可接通和關閉氣道與排氣孔的十字形排氣芯，十字形排氣芯與安裝在氣道中的彈簧連接；在發(fā)射管的上部有下端口與發(fā)射管內(nèi)腔相通的鋼彈室；

所述鋼彈入射角控制裝置包括橫向入射角控制裝置和縱向入射角控制裝置；

所述橫向入射角控制裝置包括兩塊分別與所述箱體的左箱壁和右箱壁鉸接的支撐板；支撐板的下端固定在支撐座上；支撐座坐落在方形箱式底座的上部；支撐座由安裝在箱式底座中的伺服電機通過齒輪減速機構(gòu)驅(qū)動，可在箱式底座的上表面轉(zhuǎn)動；

所述縱向入射角控制裝置為上端與所述箱體的后箱壁鉸接,下端與所述支撐座鉸接的液壓油缸。

本發(fā)明實驗臺的工作原理是：

彈丸由鋼彈室落入發(fā)射管中，啟動步進電機，通過齒輪加速機構(gòu)驅(qū)動圓柱凸輪快速轉(zhuǎn)動，圓柱凸輪將其轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為推桿的前后移動；推桿向前移動時，推動彈丸推移桿沿發(fā)射管的管腔前行，與彈丸觸及后將彈丸向前推移；與此同時，推桿還推動排氣閥門的T形閥桿前行，當彈丸推移桿前端的L形排氣孔與排氣閥門的出氣孔接通時，排氣閥門打開，由氣壓缸輸出的高壓氣體通過氣道和出氣孔從彈丸推移桿前端的L形排氣孔中噴出，彈丸在高壓氣體作用下從發(fā)射管中快速射出，對煤巖進行沖擊。彈丸射出后，步進電機通過圓柱凸輪和推桿帶動彈丸推移桿和T形閥桿后退、復位，排氣閥門恢復關閉狀態(tài)，下一個彈丸由鋼彈室落入發(fā)射管中，等待下次發(fā)射。

當需要調(diào)節(jié)鋼彈的橫向入射角時，保持液壓油缸不動，啟動橫向入射角控制裝置中的伺服電機，伺服電機通過齒輪減速機構(gòu)驅(qū)動坐落在箱式底座上面的支撐座緩慢轉(zhuǎn)動，通過與支撐座固定在一起的支撐板帶動鋼彈發(fā)射裝置的箱體橫向緩慢轉(zhuǎn)動，鋼彈的橫向入射角隨之改變。

當需要調(diào)節(jié)鋼彈的縱向入射角時，保持伺服電機處于關閉狀態(tài)，啟動液壓油缸，通過液壓油缸的伸縮帶動與其上端鉸接的箱體繞兩支撐板與箱體壁的鉸接點縱向轉(zhuǎn)動，鋼彈的縱向入射角隨之改變。

本發(fā)明實驗臺的有益效果：

1、利用高壓氣體和本發(fā)明中的鋼彈發(fā)射裝置可實現(xiàn)用鋼彈對巖石進行高速連續(xù)沖擊；并通過改變步進電機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)鋼彈的沖擊頻率，從而為實驗室開展煤巖的連續(xù)多次沖擊或高速沖擊實驗提供專用實驗設備。

2、通過鋼彈入射角控制裝置可調(diào)節(jié)鋼彈的橫向和縱向入射角，以適應不同巖體沖擊破巖試驗需要。

3、本發(fā)明實驗臺結(jié)構(gòu)簡單，易于加工制造，操作使用簡便。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實驗臺的結(jié)構(gòu)示意圖(局部剖視圖)；

圖2為圖1實驗臺的外形三維立體圖；

圖3為圖1中的推桿及與推桿相接的彈丸發(fā)射組件的剖視圖；

圖4為圖3局部放大圖(排氣閥門開啟、彈丸發(fā)射時狀態(tài))。

圖中：1、發(fā)射管；2、鋼彈室，3、箱體；4、推桿；5、發(fā)射架；6、角接觸球軸承；7、圓柱凸輪；8、小齒輪；9、支撐板；10、角接觸球軸承(與支撐板和箱壁連接)；11、聯(lián)軸器；12、步進電機；13、液壓油缸；14、伺服電機；15、聯(lián)軸器；16安裝架；17、錐齒輪軸；18、錐齒輪；19、軸承座；20、箱式底座；21、輸出軸；22、支撐座；23、空心軸；24、大齒輪；25、密封圈；26、彈丸推移桿；27、T形閥桿；28、L形排氣孔；29、排氣孔；30、十字形排氣芯；31、彈簧；32、閥體；33、T形內(nèi)腔；34、軸孔；35、翼形翅；36、氣道；37、工字形進氣端蓋。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。

結(jié)合圖1至圖4，本發(fā)明實驗臺，包括鋼彈發(fā)射裝置和鋼彈入射角控制裝置。其中鋼彈發(fā)射裝置包括方形箱體3；在箱體的內(nèi)底面上固定有由三塊立板組成的發(fā)射架5；在發(fā)射架前面的兩塊立板上用角接觸球軸承6安裝可轉(zhuǎn)動的圓柱凸輪7；圓柱凸輪由安裝在箱體底面上的步進電機12通過聯(lián)軸器11、由大齒輪24和小齒輪8組成的齒輪傳動機構(gòu)驅(qū)動；圓柱凸輪與推桿4的后端連接，推桿的后端與發(fā)射架前面的兩塊立板滑動連接，圓柱凸輪將其轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為推桿的前后移動。如圖3所示，推桿的前端帶有U形叉，U形叉的上桿與彈丸推移桿26固定連接，彈丸推移桿置于與其配合的發(fā)射管1中，發(fā)射管固定在箱體的前壁上。如圖4所示，彈丸推移桿的前端有L形排氣孔28，與發(fā)射管之間設有密封圈25；發(fā)射管上部有下端口與發(fā)射管管腔相通的漏斗形鋼彈室2；發(fā)射管的下部有排氣閥門，排氣閥門的閥體32與發(fā)射管的后部成一體，沿閥體的軸向有T形內(nèi)腔33，T形內(nèi)腔中有可前后滑動的T形閥桿27；T形閥桿的后端與所述U形叉的下桿前端焊接，T形內(nèi)腔的左端有十字形排氣芯30，十字形排氣芯與安裝在氣道36中的彈簧31的一端連接，彈簧的另一端固定在氣道左端的工字形進氣端蓋37上，當推桿4前后移動時，帶動彈丸推移桿26和T形閥桿27同時移動。如圖4所示，當彈丸推移桿和T形閥桿共同前進時，T形閥桿接觸十字形排氣芯，使十字形排氣芯左移，彈簧31被壓縮，閥門打開，高壓氣體通過氣道進入排氣孔29，再經(jīng)與排氣孔接通的彈丸推移桿前端的L形排氣孔28進入發(fā)射管中，將彈丸射出。彈丸射出后，推桿4后退，帶動彈丸推移桿26和T形閥桿27同時后退，T形閥桿與十字形排氣芯脫離，十字形排氣芯在彈簧的壓力作用下右移復位，將閥門關閉，等待下一次彈丸發(fā)射。

所述鋼彈入射角控制裝置包括橫向入射角控制裝置和縱向入射角控制裝置。

其中橫向入射角控制裝置如圖1和圖2所示，包括兩塊分別與所述箱體3的左箱壁和右箱壁通過銷軸(未圖示)及角接觸球軸承10鉸接的支撐板9；支撐板的下端固定在圓柱形支撐座22上，支撐座的軸心有開有軸孔34的空心軸23，支撐座的下部有向右邊突出的翼形翅35，支撐座坐落在箱式底座20的上部；在箱式底座中右端有伺服電機14，伺服電機通過聯(lián)軸器15、由錐齒輪軸17和錐齒輪18組成的齒輪減速機構(gòu)(錐齒輪軸安裝在安裝架16上)和縱向放置、上部與所述支撐座空心軸的軸孔靠平鍵固定連接的輸出軸21(該輸出軸下端置于安裝在軸承座19中的軸承中)驅(qū)動所述支撐座在箱式底座的上表面轉(zhuǎn)動，通過與支撐座固定連接的支撐板帶動鋼彈發(fā)射裝置的箱體橫向轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)鋼彈橫向入射角的調(diào)整。

其中縱向入射角控制裝置如圖1和圖2所示，為一鉸接法蘭型液壓油缸13，液壓油缸的上端與所述箱體3的后箱壁通過絞制孔與所述箱體后壁鉸連、液壓油缸的下端與所述支撐座22下部的翼型突出部位鉸接。通過液壓油缸的伸縮帶動與其上端鉸接的箱體繞兩支撐板與箱體壁鉸接的銷軸轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)鋼彈縱向入射角的調(diào)整。