一种分离式霍普金森压杆围压设备的辅助提升及固定装置的制作方法

本发明涉及岩土工程领域，具体是一种分离式霍普金森压杆围压设备的辅助提升及固定装置。

背景技术：

随着工程岩体深度的不断增加，岩体处于“三高一扰动”的恶劣环境带来的问题日益突出，即高地应力、高地温、高岩溶水压及工程扰动，特别是高应力导致岩爆灾害频发，对深部地下工程建设提出了严峻的挑战。深部岩体工程施工过程中，工作面附近岩体经常处于频繁的爆破动力扰动中，而上述动力扰动可简化为典型的冲击荷载。在工程中，一方面是利用爆破冲击荷载来达到高效破岩、诱导致裂提高深部岩体透气性等，另一方面冲击荷载同样会改变岩体的力学特征及结构特征。因此，在冲击荷载与高地应力联合作用下，岩爆发生的机制会更加复杂。

实验室中常利用分离式霍普金森压杆模拟冲击荷载，并通过围压设备施加围压模拟高地应力。实验过程中，试样通过套管套裹于围压设备内部，并用底座固定在霍普金森压杆原设备支架上，当进行无围压实验即仅施加冲击荷载时还需将围压设备拆除。传统方法是一到两人将固定螺母拧松并卸下，然后合力将围压设备抬离移除，极大的耗费人力及安装时间。因此为节约人力和时间，使实验过程更加自动化，对分离式霍普金森压杆围压设备的提升及固定辅助装置的研究尤为必要。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种分离式霍普金森压杆围压设备的辅助提升及固定装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种分离式霍普金森压杆围压设备的辅助提升及固定装置，包括一个倒L型支架和提升主体，所述倒L型支架包括钢立柱和支撑横梁，钢立柱的底部焊接有圆形垫板并且圆形垫板通过地锚栓固定在室内的地槽处，提升主体包括连接柱、线缆、提升杆、第一传动齿轮、第二传动齿轮和固定圆盘，支撑横梁上设置有有凹槽轨道，连接柱的顶部滑动安装在凹槽轨道内并且连接柱的内部开有中空槽孔，第一传动齿轮和第二传动齿轮均安装在中空槽孔的顶部并且第一传动齿轮和第二传动齿轮紧密啮合，第一传动齿轮与电机的旋转输出端相连，第二传动齿轮与线缆的顶端相连，线缆的另一端通过铰接口与提升杆相铰接，固定圆盘焊接在提升杆的底部并且固定圆盘的四周开有对称孔，固定圆盘通过螺栓与霍普金森压杆的围压设备相连，连接柱和提升杆形成套管结构。

作为本发明进一步的方案：钢立柱的顶部设置有凹型槽孔，支撑横梁的左端设置有凸型圆杆，支撑横梁通过凸型圆杆和凹型槽孔的配合与钢立柱相铰接并且凸型圆杆和凹型槽孔之间采用高强螺栓固定，凸型圆杆通过电线与外接电机相连。

作为本发明进一步的方案：连接柱的顶部设置有圆饼状的卡装部件，连接柱通过卡装部件与凹槽轨道滑动相连。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本装置设计合理，能完成围压装置的转动、前后及上下移动，可精准定位围压设备安装位置；连接柱和提升杆的套管结构可避免操作过程中围压设备的晃动，并在实验中起到固定围压设备的作用，本装置为全自动操作，一个人可快速完成分离式霍普金森压杆围压设备的提升、安装固定及拆卸等操作，实验过程更加自动化，极大地节约了人力和时间。

附图说明

图1为分离式霍普金森压杆围压设备的辅助提升及固定装置的结构示意图。

图2为分离式霍普金森压杆围压设备的辅助提升及固定装置中钢立柱的正视图。

图3为分离式霍普金森压杆围压设备的辅助提升及固定装置中钢立柱的俯视图。

图4为分离式霍普金森压杆围压设备的辅助提升及固定装置中支撑横梁的正视图。

图5为分离式霍普金森压杆围压设备的辅助提升及固定装置中支撑横梁的侧视图。

图6为分离式霍普金森压杆围压设备的辅助提升及固定装置中支撑横梁的俯视图。

图7为分离式霍普金森压杆围压设备的辅助提升及固定装置中提升主体的正视图。

图8为分离式霍普金森压杆围压设备的辅助提升及固定装置中提升主体的俯视图。

图9为分离式霍普金森压杆围压设备的辅助提升及固定装置中传动齿轮的结构图。

图10为分离式霍普金森压杆围压设备的辅助提升及固定装置中传动齿轮的正视图。

图11为分离式霍普金森压杆围压设备的辅助提升及固定装置中传动齿轮的侧视图

其中：1—地锚栓，2—圆形垫板，3—钢立柱，4—高强螺栓，5—控制按钮，6—凸型圆杆，7—支撑横梁，8—横梁凹槽轨道，9—连接柱，10—线缆，11—提升杆，12—第一传动齿轮，13—第二传动齿轮，14—螺栓，15—固定圆盘，16—输入杆，17—围压设备。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1-11，一种分离式霍普金森压杆围压设备的辅助提升及固定装置，包括钢立柱3、支撑横梁7、连接柱9、线缆10、提升杆11、第一传动齿轮12、第二传动齿轮13和固定圆盘15，钢立柱3底部焊有圆形垫板2（圆形垫板2的四周对称开孔），利用地锚栓1通过圆形垫板2将钢立柱3固定于实验室内地槽，钢立柱3顶部开有凹槽；支撑横梁7左端设有凸型圆杆6，通过凹槽及凸型圆杆6将支撑横梁7与钢立柱3紧密连接，共同构成倒L型支架，凸型圆杆6通过电线连接外接小型电机，可实现支撑横梁7以钢立柱3为轴进行水平转动，凸型圆杆6与钢立柱3顶部的凹槽均开有圆孔，当支撑横梁7停止转动时，利用高强螺栓4将其固定于钢立柱3的凹槽内，避免冲击试验时支撑横梁7晃动；支撑横梁7底部设有凹槽轨道8，连接柱9顶部卡装在凹槽轨道8中，利用电机可实现提升主体沿凹槽轨道8滑动，连接柱9顶端的卡装部位为圆饼状，可实现连接柱9在凹槽轨道8中以自身为轴转动；连接柱9内部设有圆柱中空槽孔，中空槽孔顶部安装了第一传动齿轮12和第二传动齿轮13，第一传动齿轮12和第二传动齿轮13紧密咬合，第一传动齿轮12与外接电机的旋转输出端相连，第二传动齿轮13的轮轴连接线缆10的顶端。提升杆11顶部设有铰接口，通过铰接口固定于线缆10的底端，提升杆11底部焊接固定圆盘15（四周对称开孔），连接柱9、线缆10、提升杆11、第一传动齿轮12、第二传动齿轮13和固定圆盘15连为一体，作为辅助装置的提升主体；利用四根螺栓14将霍普金森压杆的围压设备17固定于提升主体上，并通过电机控制第一传动齿轮12转动进而带动第二传动齿轮13转动，实现线缆10长度的伸缩以完成围压设备17的升降。连接柱9与提升杆11为套管结构，可有效避免围压设备17升降过程中的晃动并在冲击试验中对围压设备17起到固定作用。

本发明的工作原理是：进行围压实验操作时，通过控制按钮5实现提升主体的下降，并使用高强螺栓14将围压设备17固定于提升主体上。缩短线缆10的长度使提升主体包括围压设备17整体上升，通过控制按钮5实现支撑横梁7以钢立柱3为轴转动，使支撑横梁7与输入杆16保持相互垂直，然后利用螺栓4将支撑横梁7固定于钢立柱3的凹槽内。调节连接柱9控制其沿横梁凹槽轨道8前后移动，调节线缆10长度控制提升杆上下移动，同时适当的转动连接柱9，通过以上操作使围压设备17精准安装在输入杆16与输出杆之间并在实验过程中保持固定。实验结束后同样利用控制按钮5实现围压设备17的移动拆除，以便进行无围压冲击实验。

本装置具有操作灵活、移动便利的优点，可使围压设备17在一定空间范围内任意移动，在实验过程中可极大的节省人力和时间，同时提升主体可在实验过程中固定围压设备17，避免了在霍普金森压杆原支架上安装围压设备固定支座，使实验操作过程更简单。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。