变角度散体充填材料试验装置的制作方法

本发明涉及充填体的承压性能试验领域，具体为一种变角度散体充填材料试验装置。

背景技术：

1、充填体的承压性能是充填开采控制岩层移动与地表沉陷的关键因素。承压性能越好，压缩率越小，对岩层移动与地表的沉陷变形控制越好。现有的充填材料承压性能测试试验装置进行的是水平条件下的钢筒压实试验，具有一定的参考价值，但实际煤层赋存多为有一定角度的倾斜状态，经过充填开采后的散体充填材料处于倾斜受压条件。为研究倾斜煤层充填开采后散体充填材料的承压力学性能，需要研究一种变角度的散体充填材料试验装置。

2、经过检索，现有授权公告号为cn109883838b的中国专利，公开了一种变角度散体充填材料试验装置，包括变角结构、压实箱体、底座三个部分。变角结构包括由导杆、齿插板、承压变角板构成的主动角度设定装置，以及由变角压头和夹持套块组成的从动角度施压装置两部分。

3、因此，基于上述检索以及结合现有的充填材料试验装置，只能改变材料整体角度，即材料上下表面的角度同时变化，但是材料的受力方向固定，压力角度和材料角度同步变化，无法实现当材料角度固定，而压力角度变化的情况下，材料的受力情况，检测效果单一，并且装置中缺少保护装置，如果设备内部压力过大会造成设备损坏，还存在上下料不便的情况，完成一次检测后，再进行一次的检测时，不便于将先前的材料排出，给连续使用造成影响，尤其是对材料角度做出变化时，需要人力变化，重复操作，因此，基于上述问题，本申请提供了一种变角度散体充填材料试验装置。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了变角度散体充填材料试验装置，具备材料本身角度和材料受力角度分别变化等优点，解决了检测效果单一等系列问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：变角度散体充填材料试验装置，包括变角度底架组件及其上安装的材料填充装置，所述变角度底架组件包括固定在地面的矩形底架，所述矩形底架一体化连接有斜底架，所述斜底架底端固定连接有支撑柱，所述矩形底架和斜底架的侧壁上分别穿设有水平滑槽和斜滑槽，所述矩形底架的中间设置有底座，所述水平滑槽内滑动安装有滑块，所述水平滑槽内设置有滚轮，所述滑块和滚轮均和底座转动连接，所述材料填充装置包括固定在底座上端的底框，所述底框上端固定设置有伸缩底座，所述伸缩底座上端固定连接有料筒，所述料筒表面的上下侧分别连接有投料口和排料口。

3、优选地，所述斜底架的上端安装有电机，所述电机的输出端连接有卷绕盘，所述卷绕盘外表面卷绕有拉绳，所述拉绳的端部与伸缩底座固定连接。

4、优选地，所述料筒的前后端均固定连接有端板，所述料筒的上侧壁穿设有弧形槽，所述料筒内设置有托料板，所述托料板的中间竖直伸缩安装有压板，所述压板的上端固定连接有半圆板，所述半圆板上转动设置有压柱，所述压柱的上端固定连接有转动板，所述底框的两侧固定设置有侧支撑板，所述侧支撑板在底座上端面固定设置，所述托料板的两端中间固定连接有转动杆，所述转动杆在侧支撑板上转动设置，所述转动板置于弧形槽内。

5、优选地，所述转动杆的上端固定连接有连接块，所述底框两侧的侧支撑板上端分别穿设有若干第一销孔和第二销孔，所述连接块通过销轴分别与第一销孔和第二销孔连接。

6、优选地，所述料筒一侧的侧支撑板上相邻第一销孔之间的夹角为20°，所述料筒另一侧的侧支撑板上相邻第二销孔之间的夹角为15°。

7、优选地，所述伸缩底座在底框内伸缩安装，所述伸缩底座底端面和底框内底部之间连接有若干支撑弹簧。

8、优选地，所述底框的侧壁穿设有矩形槽和矩形孔，所述矩形槽和矩形孔连通，所述矩形槽和矩形孔共同形成t形，所述底框内的矩形槽一侧设置有移动块，所述底框外的矩形槽一侧设置有固定绳板，所述固定绳板和拉绳固定连接。

9、优选地，所述斜底架和矩形底架的角度为45°。

10、与现有技术相比，本发明提供了变角度散体充填材料试验装置，具备以下有益效果：

11、1、该变角度散体充填材料试验装置，滑块和滚轮及其连接的底座随着水平滑槽和斜滑槽滑动过程中，滚轮首先从水平滑槽进入到斜滑槽内，而此时的滑块仍然在水平滑槽内，处于水平状态，以滚轮和滑块之间形成一定角度，因此，固定在底座上方的整个料筒结构呈一定角度，料筒内材料倾斜，方便对不同角度下材料承压力学性能的测试，角度变化范围大且为连续的，无需人工调节。

12、2、该变角度散体充填材料试验装置，旋转转动杆及其连接的托料板，托料板的中间竖直伸缩安装有压板，通过旋转托料板来调节材料上表面的角度，因此，即使材料承受的压力始终在竖直方向，改变材料上表面角度后，材料受力方向也会发生变化，且不会受到底座角度改变的影响，既能够实现改变材料上部角度，检测不同压力角度情况下材料的性能，也能够改变材料下部角度，能够实现对充填体在不同受力角度下的性能检测。

13、3、该变角度散体充填材料试验装置，材料及其整个的材料填充装置受到压力时，料筒及其下端连接的伸缩底座被推入半圆板内，支撑弹簧不断被压缩，支撑弹簧被压缩的距离越大，表面材料受到的压力越大，为了保护整个装置，当材料受到一定压力时，支撑弹簧被压缩到一定距离时，此时下移的伸缩底座会推动底框侧壁上的移动块下移，与移动块连接的固定绳板随之下移，当移动块从矩形槽被推到矩形孔时，因为矩形孔的表面积大于移动块的表面积，以被推入矩形孔的移动块会直接脱离，与移动块连接的固定绳板和拉绳会直接与底框断开，整个材料填充装置及其下部的底座失去拉力，会沿着水平滑槽和斜滑槽下落，降低料筒内部的压力，防止设备损坏。

技术特征：

1.一种变角度散体充填材料试验装置，包括变角度底架组件（4）及其上安装的材料填充装置（2），其特征在于：所述变角度底架组件（4）包括固定在地面的矩形底架（10），所述矩形底架（10）一体化连接有斜底架（13），所述斜底架（13）底端固定连接有支撑柱（14），所述矩形底架（10）和斜底架（13）的侧壁上分别穿设有水平滑槽（11）和斜滑槽（15），所述矩形底架（10）的中间设置有底座（8），所述水平滑槽（11）内滑动安装有滑块（9），所述水平滑槽（11）内设置有滚轮（12），所述滑块（9）和滚轮（12）均和底座（8）转动连接，所述材料填充装置（2）包括固定在底座（8）上端的底框（20），所述底框（20）上端固定设置有伸缩底座（19），所述伸缩底座（19）上端固定连接有料筒（17），所述料筒（17）表面的上下侧分别连接有投料口（1）和排料口（3）。

2.根据权利要求1所述的变角度散体充填材料试验装置，其特征在于：所述斜底架（13）的上端安装有电机（5），所述电机（5）的输出端连接有卷绕盘（6），所述卷绕盘（6）外表面卷绕有拉绳（7），所述拉绳（7）的端部与伸缩底座（19）固定连接。

3.根据权利要求2所述的变角度散体充填材料试验装置，其特征在于：所述料筒（17）的前后端均固定连接有端板（18），所述料筒（17）的上侧壁穿设有弧形槽（16），所述料筒（17）内设置有托料板（27），所述托料板（27）的中间竖直伸缩安装有压板（28），所述压板（28）的上端固定连接有半圆板（29），所述半圆板（29）上转动设置有压柱（31），所述压柱（31）的上端固定连接有转动板（30），所述底框（20）的两侧固定设置有侧支撑板（21），所述侧支撑板（21）在底座（8）上端面固定设置，所述托料板（27）的两端中间固定连接有转动杆（22），所述转动杆（22）在侧支撑板（21）上转动设置，所述转动板（30）置于弧形槽（16）内。

4.根据权利要求3所述的变角度散体充填材料试验装置，其特征在于：所述转动杆（22）的上端固定连接有连接块（26），所述底框（20）两侧的侧支撑板（21）上端分别穿设有若干第一销孔（24）和第二销孔（25），所述连接块（26）通过销轴（23）分别与第一销孔（24）和第二销孔（25）连接。

5.根据权利要求4所述的变角度散体充填材料试验装置，其特征在于：所述料筒（17）一侧的侧支撑板（21）上相邻第一销孔（24）之间的夹角为20°，所以料筒（17）另一侧的侧支撑板（21）上相邻第二销孔（25）之间的夹角为15°。

6.根据权利要求5所述的变角度散体充填材料试验装置，其特征在于：所述伸缩底座（19）在底框（20）内伸缩安装，所述伸缩底座（19）底端面和底框（20）内底部之间连接有若干支撑弹簧（32）。

7.根据权利要求6所述的变角度散体充填材料试验装置，其特征在于：所述底框（20）的侧壁穿设有矩形槽（35）和矩形孔（33），所述矩形槽（35）和矩形孔（33）连通，所述矩形槽（35）和矩形孔（33）共同形成t形，所述底框（20）内的矩形槽（35）一侧设置有移动块（34），所述底框（20）外的矩形槽（35）一侧设置有固定绳板（36），所述固定绳板（36）和拉绳（7）固定连接。

8.根据权利要求7所述的变角度散体充填材料试验装置，其特征在于：所述斜底架（13）和矩形底架（10）的角度为45°。

技术总结
本发明涉及充填体的承压性能试验领域，公开了变角度散体充填材料试验装置，包括变角度底架组件及其上安装的材料填充装置，变角度底架组件包括固定在地面的矩形底架。相较于现有技术，本申请中，固定在底座上方的整个料筒结构呈一定角度，料筒内材料倾斜，方便对不同角度下材料承压力学性能的测试，角度变化范围大且为连续的，无需人工调节，旋转转动杆及其连接的托料板，托料板的中间竖直伸缩安装有压板，通过旋转托料板来调节材料上表面的角度，能够改变材料上部角度，检测不同压力角度情况下材料的性能，也能够改变材料下部角度，能够实现对充填体在不同受力角度下的性能检测。

技术研发人员：杨纪光,薛田喜,李广波,孙铭骏,曲维林,宋泽普,郭加仁,吴再海,王增加,荆晓东,桑来发,盛宇航,朱庚杰
受保护的技术使用者：山东黄金矿业科技有限公司充填工程实验室分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13