一种支护结构模拟地震波冲击特性测试装置及测试方法与流程

本发明涉及试验机，具体涉及一种支护结构模拟地震波冲击特性测试装置及测试方法。

背景技术：

1、在地下采矿中巷道采用支护结构，随着巷道加深，围岩对支护系统压力不断增大。支护系统不仅需要具有较高的支护阻力，还要具备良好的抗冲击能力。在地震、岩爆等自然灾害下，支护系统受到地震波作用，产生较大位移和形变易引起变形或倒塌。

2、目前针对巷道支护系统在动载瞬时激振冲击变形能力仍缺乏有效的试验测试装置，现有的测试装置均只是测试支护结构的抗拉或抗压性能，因此需要一种可以全方面模拟地震条件下巷道支护系统抗冲击的特性的实验装置。

3、因此，针对上述问题，提出一种支护结构模拟地震波冲击特性测试装置及测试方法来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术的不足，研制一种支护结构模拟地震波冲击特性测试装置及测试方法，该发明可以在三个方向自由加载，对支护结构加载到一定力值后，瞬时释放，对框架结构产生激震，通过布置在框架上的传感器记录动态响应信号，根据试验信号对支护结构内力和振动进行分析，了解结构的薄弱环节，为抗震设计提供依据。

2、本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

3、一种支护结构模拟地震波冲击特性测试装置，包括：

4、工作台和支护结构框架，所述支护结构框架设置在工作台上；

5、移动组件，包括x轴移动单元、y轴移动单元和z轴移动单元，所述z轴移动单元滑动设置在y轴移动单元上，所述y轴移动单元滑动设置在x轴移动单元上，所述x轴移动单元设置在工作台上；

6、快速夹紧释放组件，滑动设置在z轴移动单元上靠近支护结构框架的一侧；

7、传感器，所述传感器设置在支护结构框架上。

8、作为优选，所述x轴移动单元包括x轴底座、x轴导轨、x轴滑块、x轴电机、x轴电机安装座、x轴丝杠和x轴丝杠固定座，所述x轴底座设置在工作台上，x轴导轨设置在x轴底座上，x轴电机安装座设置在x轴底座上，x轴电机设置在x轴电机安装座上，x轴丝杠设置在x轴电机输出端，且x轴丝杠设置平行于x轴导轨，x轴丝杠固定座设置在x轴底座上，并套设在x轴丝杠上，通过x轴丝杠和x轴导轨使得y轴移动单元能在x轴方向上左右移动，提高了装置的灵活性和实用性。

9、作为优选，所述y轴移动单元包括y轴底座、y轴导轨、y轴滑块、y轴电机、y轴电机安装座、y轴丝杠和y轴丝杠固定座，所述y轴底座上设置x轴滑块和第一丝母，x轴滑块与x轴导轨滑动连接，第一丝母与x轴丝杠螺纹连接，y轴底座在x轴丝杠作用下沿x轴导轨长度方向移动，所述y轴导轨设置在y轴底座上且垂直于x轴导轨，y轴电机安装座设置在y轴底座上，y轴电机设置在y轴电机安装座上，y轴丝杠设置在y轴电机输出端，且y轴丝杠平行于y轴导轨设置，y轴丝杠固定座设置在y轴底座上，并套设在y轴丝杠上，通过y轴导轨和y轴丝杠使得z轴移动单元能在y轴方向上前后移动，提高了装置的灵活性和实用性。

10、作为优选，所述z轴移动单元包括z轴移动座、z轴导轨、z轴滑块、z轴电机、z轴电机安装座、z轴丝杠和z轴丝杠固定座，所述z轴移动座上设置y轴滑块和第二丝母，y轴滑块与y轴导轨滑动连接，第二丝母与y轴丝杠螺纹连接，z轴移动座在y轴丝杠作用下沿y轴导轨长度方向移动，所述z轴导轨设置在z轴移动座上，且同时垂直于x轴导轨和y轴导轨，z轴电机安装座设置在z轴移动座上，z轴电机设置在z轴电机安装座上，z轴丝杠设置在z轴电机输出端，且平行于z轴导轨设置，z轴丝杠固定座设置在z轴移动座上，并套设在z轴丝杠上，通过z轴导轨和z轴丝杠使得快速夹紧释放组件能在z轴方向上下移动，提高了装置的灵活性和实用性。

11、作为优选，所述快速夹紧释放组件包括快速夹紧平台、底板、动力件、固定座、连接板、夹钳体和夹钳头；所述快速夹紧平台上设置z轴滑块和第三丝母，z轴滑块与z轴导轨滑动连接，第三丝母与z轴丝杠螺纹连接，快速夹紧平台在z轴丝杠作用下沿z轴导轨长度方向移动；所述底板设置在快速夹紧平台上，动力件通过固定座设置在底板上，连接板设置在动力件的输出端，夹钳体关于连接板对称设置，夹钳体的一端设置在连接板上，另一端设置夹钳头，以实现将支护结构框架快速夹紧和释放，提高了装置测试的效率。

12、作为优选，所述夹钳体包括连接块、摆动杆和销轴，所述连接块一端设置在连接板上，另一端活动连接摆动杆，所述摆动杆通过销轴设置在底板上，且摆动杆远离连接块的一端设置夹钳头，以实现灵活夹紧和释放支护结构框架。

13、作为优选，所述支护结构框架靠近移动组件的一侧设置夹紧块，夹紧块靠近移动组件的一侧设置拉轴，以方便快速夹紧释放组件夹紧支护结构框架，提高了装置的实用性。

14、作为优选，所述夹钳头相对的夹持面上设置对应拉轴的夹紧槽，以夹紧拉轴，增大与拉轴的接触面积，提高了夹紧时的牢固性和稳定性。

15、作为优选，所述传感器设置在支护结构框架上靠近被拉伸部位的位置，方便传感器准确测量支护结构框架特性的变化，提高了装置测试的准确性。

16、作为优选，所述支护结构框架包括多个。

17、一种测试方法，包括如上任一所述的一种支护结构模拟地震波冲击特性测试装置，包括以下步骤：

18、步骤一：选取待测支护结构框架，将其安装于工作台上，将传感器安装在靠近支护结构框架被拉伸的部位，传感器与计算机连接；

19、步骤二：通过移动装置的y轴移动单元、z轴移动单元和快速夹紧释放组件，使得快速夹紧释放组件的夹钳头将支护结构框架上的拉轴夹紧；

20、步骤三：设定装置的拉伸位移，通过移动组件缓慢地将支护结构框架拉伸加载至设定值；

21、步骤四：到达设定值后控制夹钳头松开拉轴，支护结构框架被瞬间释放，自由振动，传感器将数据收集，计算器自动记录激震动态响应数据。

22、
技术实现要素：
中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案具有如下优点：

23、1、本发明通过设置x、y、z轴移动单元，使得装置在三个方向均可加载，也可以在特定角度进行加载，模拟的激振更全面，提高了装置的实用性；

24、2、本发明通过设置在支护结构框架上的传感器记录各个方向的震动参数，然后由计算机自动进行数据处理和分析，提高了测试的效率；

25、3、本发明结构简单，操作步骤容易，通过简化的支护结构框架使得数据分析更方便，提高了装置的实用性。

技术特征：

1.一种支护结构模拟地震波冲击特性测试装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种支护结构模拟地震波冲击特性测试装置，其特征在于：所述x轴移动单元（2）包括x轴底座（201）、x轴导轨（202）、x轴滑块（207）、x轴电机（203）、x轴电机安装座（204）、x轴丝杠（205）和x轴丝杠固定座（206），所述x轴底座（201）设置在工作台（1）上，x轴导轨（202）设置在x轴底座（201）上，x轴电机安装座（204）设置在x轴底座（201）上，x轴电机（203）设置在x轴电机安装座（204）上，x轴丝杠（205）设置在x轴电机（203）输出端，且x轴丝杠（205）设置平行于x轴导轨（202），x轴丝杠固定座（206）设置在x轴底座（201）上，并套设在x轴丝杠（205）上。

3.根据权利要求2所述的一种支护结构模拟地震波冲击特性测试装置，其特征在于：所述y轴移动单元（3）包括y轴底座（301）、y轴导轨（302）、y轴滑块（307）、y轴电机（303）、y轴电机安装座（304）、y轴丝杠（305）和y轴丝杠固定座（306），所述y轴底座（301）上设置x轴滑块（207）和第一丝母，x轴滑块（207）与x轴导轨（202）滑动连接，第一丝母与x轴丝杠（205）螺纹连接，y轴底座（301）在x轴丝杠（205）作用下沿x轴导轨（202）长度方向移动，所述y轴导轨（302）设置在y轴底座（301）上且垂直于x轴导轨（202），y轴电机安装座（304）设置在y轴底座（301）上，y轴电机（303）设置在y轴电机安装座（304）上，y轴丝杠（305）设置在y轴电机（303）输出端，且y轴丝杠（305）平行于y轴导轨（302）设置，y轴丝杠固定座（306）设置在y轴底座（301）上，并套设在y轴丝杠（305）上。

4.根据权利要求3所述的一种支护结构模拟地震波冲击特性测试装置，其特征在于：所述z轴移动单元（4）包括z轴移动座（401）、z轴导轨（402）、z轴滑块（407）、z轴电机（403）、z轴电机安装座（404）、z轴丝杠（405）和z轴丝杠固定座（406），所述z轴移动座（401）上设置y轴滑块（307）和第二丝母，y轴滑块（307）与y轴导轨（302）滑动连接，第二丝母与y轴丝杠（305）螺纹连接，z轴移动座（401）在y轴丝杠（305）作用下沿y轴导轨（302）长度方向移动，所述z轴导轨（402）设置在z轴移动座（401）上，且同时垂直于x轴导轨（202）和y轴导轨（302），z轴电机安装座（404）设置在z轴移动座（401）上，z轴电机（403）设置在z轴电机安装座（404）上，z轴丝杠（405）设置在z轴电机（403）输出端，且平行于z轴导轨（402）设置，z轴丝杠固定座（406）设置在z轴移动座（401）上，并套设在z轴丝杠（405）上。

5.根据权利要求4所述的一种支护结构模拟地震波冲击特性测试装置，其特征在于：所述快速夹紧释放组件（5）包括快速夹紧平台（7）、底板（501）、动力件（502）、固定座（503）、连接板（504）、夹钳体和夹钳头（508）；

6.根据权利要求5所述的一种支护结构模拟地震波冲击特性测试装置，其特征在于：所述夹钳体包括连接块（505）、摆动杆（506）和销轴（507），所述连接块（505）一端设置在连接板（504）上，另一端活动连接摆动杆（506），所述摆动杆（506）通过销轴（507）设置在底板（501）上，且摆动杆（506）远离连接块（505）的一端设置夹钳头（508）。

7.根据权利要求1所述的一种支护结构模拟地震波冲击特性测试装置，其特征在于：所述支护结构框架（6）靠近移动组件的一侧设置夹紧块（8），所述夹紧块（8）靠近移动组件的一侧设置拉轴（9）。

8.根据权利要求7所述的一种支护结构模拟地震波冲击特性测试装置，其特征在于：传感器设置在支护结构框架（6）上靠近夹紧块（8）的位置。

9.根据权利要求8所述的一种支护结构模拟地震波冲击特性测试装置，其特征在于：所述支护结构框架（6）包括多个。

10.一种测试方法，包括如以上权利要求1-9任一所述的一种支护结构模拟地震波冲击特性测试装置，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及试验机技术领域，提供了一种支护结构模拟地震波冲击特性测试装置及测试方法，包括：工作台和支护结构框架，支护结构框架设置在工作台上；移动组件，包括X轴移动单元、Y轴移动单元和Z轴移动单元，Z轴移动单元设置在Y轴移动单元上，Y轴移动单元设置在X轴移动单元上，X轴移动单元设置在工作台上；快速夹紧释放组件设置在Z轴移动单元上靠近支护结构框架的一侧。本发明可以三方向自由加载，对支护结构加载到一定力值后，瞬时释放，对框架结构产生激震，通过布置在框架上的传感器记录动态响应信号，根据试验信号对支护结构内力和振动进行分析，了解结构的薄弱环节，为抗震设计提供依据。

技术研发人员：李光中,阴元峰,安常源,陈宁,李志广,石群群,孙金水,赵洪峰,邵江,于文礼,刘云龙,朱立佳
受保护的技术使用者：济南恒瑞金试验机有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15