一种测定在不同形貌基底下薄喷材料界面粘附力的装置

本发明涉及实验设备，具体涉及一种测定在不同形貌基底下薄喷材料界面粘附力的装置。

背景技术：

1、在煤矿巷道支护及隧道支护中，锚喷支护作为一种经济有效的方法得到广泛的应用。但随着挖掘机械化程度提高及开挖深度的增加，传统锚喷技术带来的挖掘效率低、粉尘浓度高和回弹率高等问题日益突出。薄喷技术作为一种新型的岩石支护与修复技术逐渐进入大众视野，相比于传统的锚喷技术，薄喷材料粘附力更强、封闭性更好，产尘量更低，而且对岩石裂隙具有一定的修复能力。

2、薄喷材料的粘结性能是衡量薄喷技术支护效果的重要标准。目前薄喷材料的粘结性能研究多在实验室进行，使用涂层附着力测定仪测定薄喷材料与受喷基底的粘附力。受喷基底多采用大理石板、花岗岩板等，基底来源多为市场购买的已经打磨相对光滑的岩板，其表面形貌难以控制，这就导致了并不能很好的模拟施工现场的岩石壁面，并不能研究不同基底形貌对薄喷材料粘结能力的影响。而且，拉拔试验多是人工操作，增加了人力成本，人工的一些不当操作也可能造成实验误差。除此之外，由于薄喷材料中掺有聚合物，某些聚合物具有刺激性气味，虽然毒性很低，但终究会危害实验人员的身体健康，存在安全隐患。因此急需一种能够打磨成不同光滑程度并进行粘结能力测试的测试装置。

技术实现思路

1、本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种测定在不同形貌基底下薄喷材料界面粘附力的装置，能够打磨成不同缝隙大小的基地形貌，尽可能模拟原始状态下的岩石壁面，尽可能避免产生误差。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种测定在不同形貌基底下薄喷材料界面粘附力的装置，包括左右间隔设置的支撑架，两个所述支撑架之间设有工作台，所述支撑架相对的一侧设有用于安装工作台的侧边的移动沟槽，所述移动沟槽上下延伸的高度大于工作台的厚度，所述移动沟槽内设有位于工作台下方的高度调节液压缸，所述高度调节液压缸用于调整工作台高度，所述工作台上设有用于固定石材基底的紧固件；

3、还包括打磨机构、喷浆机构和拉拔机构，所述打磨机构、喷浆机构和拉拔机构均包括工作臂，所述打磨机构的工作臂上设有多个打磨轮，所述喷浆机构的工作臂上设有多个用于喷出薄喷材料的喷头，所述拉拔机构的工作臂上设置有多个用于检测薄喷材料粘附力的拉拔仪；

4、两个所述支撑架之间相对设有位于移动沟槽上方的水平滑槽，两侧的所述水平滑槽内均滑动连接有用于带动工作臂移动的移动夹具，所述移动夹具包括移动底座，所述移动底座配备有移动机构，所述移动底座上设有用于夹紧工作臂的夹爪，所述夹爪配备有夹紧电机，通过移动底座带动工作臂前后移动，从而在石材基底上进行打磨、喷浆和拉拔测试；

5、所述喷浆机构还包括喷浆范围限制板，所述喷浆范围限制板用于在进行喷浆时安装在石材基底上，所述喷浆范围限制板上开设有若干个受喷孔，所述受喷孔用于存储薄喷材料，并为薄喷材料定型。

6、上述方案中：两个所述支撑架上对应打磨机构、喷浆机构和拉拔机构均单独设置有竖向的收纳滑槽，所述收纳滑槽底部均与水平滑槽连通，所述工作臂的两端分别滑动连接在对应的收纳滑槽内；且每个收纳滑槽的顶部均设有升降机构，所述升降机构的末端设有电磁铁，所有工作臂的端部均设有能够被电磁铁吸附的被磁吸件，通过所述升降机构带动打磨机构、喷浆机构和拉拔机构在收纳滑槽内上下移动；

7、所述水平滑槽的顶部对应每个收纳滑槽的前后两侧均设有光线发射器，所述移动底座的前后两侧对应光线发射器设有光线接收器，当前后两侧的光线接收器同时均接收到光线发射器的光线时，移动底座停止，使得夹爪能够正好位于收纳滑槽的正下方。能够通过收纳滑槽将打磨机构、喷浆机构和拉拔机构固定在支撑架上，并通过电磁铁进行抓取和切换不同工序所需的工作臂。

8、上述方案中：所述升降机构为升降液压缸，所述升降液压缸配备有进液管和排液管，所述进液管上设有单向阀；

9、还包括主控机，所述升降机构升降驱动输入端均连接主控机升降驱动输出端，所述光线接收器的到位检测信号输出端连接主控机到位检测信号输入端，所述移动机构移动信号输入端连接主控机移动信号输出端；

10、所述电磁铁驱动信号输入端连接主控机驱动信号输出端，所述夹紧电机夹紧驱动输入端连接主控机夹紧驱动输出端，所述拉拔仪检测信号输出端连接主控机检测信号输入端。能够通过主控机控制，提高设备自动化程度，智能高效，工作效率高。

11、上述方案中：所述工作台的下方还设有废液箱，所述废液箱上设有排液口；

12、所述喷浆机构的工作臂内部中空设置，形成供液通道，每个所述喷头均与供液通道连通，所述喷浆机构的工作臂上设有供液通道的进料口，所述进料口通过供液管与存储有薄喷材料的储液罐连通，提高喷浆效率。

13、上述方案中：所述打磨机构工作臂的底侧凹设有用于安装打磨轮的缺口，所有的打磨轮均安装在缺口内，且所有的打磨轮均配备有拼接转轴，所有的拼接转轴通过拼接结构同轴连接在一起，形成一串打磨轮，所述缺口的一侧安装有打磨电机，所述打磨电机的输出端与一侧边缘的拼接转轴端部固定在一起，所述缺口的另一侧设有供另一侧边缘的拼接转轴端部安装的安装孔。能够通过不同的

14、上述方案中：所述拼接结构包括分别设置在相邻的两个拼接转轴的拼接端上的花键轴和花键套，通过花键轴和花键套将相邻的两个拼接转轴花键连接在一起。采用花键连接，能够满足对打磨轮的转动，同时，减少打磨电机的数量，结构更加简单，满足安装需求。

15、上述方案中：所述打磨机构配备有多组不同打磨刃尖的打磨轮，所述打磨轮可拆卸连接在拼接转轴上，所述拼接转轴外延其周向凸设有一圈安装裙边，所述打磨轮的中部设有供拼接转轴穿过的通孔，所述打磨轮抵靠在安装裙边上后，通过安装螺栓固定在安装裙边上；

16、所述打磨机构的工作臂上还设有防尘喷淋头，所述防尘喷淋头外接有水源。设置有多种不同打磨刃尖的打磨轮，能够模拟不同缝隙大小的岩石壁面，能够更全面的研究不同形貌基地的粘附力的变化。设置的防尘喷淋头能够尽可能减少在打磨过程中产生的灰尘。

17、上述方案中：所述喷浆范围限制板为多个，且厚度均不相同。能够形成不同厚度的薄喷材料，从而能够研究不同厚度的薄喷材料的粘附力的变化。

18、上述方案中：所述拉拔仪的数量与受喷孔的列数相同，且拉拔机构配备有若干组拉拔单元，所述拉拔单元用于安装在成型后的薄喷材料上。

19、综上所述，本发明的有益效果是：提高自动化程度，进一步减少人力成本，而且实验装置中安装的打磨轮，可以控制打磨受喷基底，可以在石材基底上制备不同形状、不同深度、不同宽度的表面裂隙，探究薄喷材料在不同形貌受喷面的粘附力。设置的高度调节液压缸，能够调整工作台的高度，从而靠近或远离打磨轮，从而形成不同深度、宽度的裂隙，还能调整工作台与喷头之间的间距，以测试喷浆距离对薄喷材料粘附力的影响，研究更加全面。

技术特征：

1.一种测定在不同形貌基底下薄喷材料界面粘附力的装置，其特征在于：包括左右间隔设置的支撑架(1)，两个所述支撑架(1)之间设有工作台(4)，所述支撑架(1)相对的一侧设有用于安装工作台(4)的侧边的移动沟槽(3)，所述移动沟槽(3)上下延伸的高度大于工作台(4)的厚度，所述移动沟槽(3)内设有位于工作台(4)下方的高度调节液压缸，所述高度调节液压缸用于调整工作台(4)高度，所述工作台(4)上设有用于固定石材基底(13)的紧固件(14)；

2.根据权利要求1所述的一种测定在不同形貌基底下薄喷材料界面粘附力的装置，其特征在于：两个所述支撑架(1)上对应打磨机构(8)、喷浆机构(10)和拉拔机构(6)均单独设置有竖向的收纳滑槽，所述收纳滑槽底部均与水平滑槽(2)连通，所述工作臂的两端分别滑动连接在对应的收纳滑槽内；且每个收纳滑槽的顶部均设有升降机构(1-3)，所述升降机构(1-3)的末端设有电磁铁(1-4)，所有工作臂的端部均设有能够被电磁铁(1-4)吸附的被磁吸件，通过所述升降机构(1-3)带动打磨机构(8)、喷浆机构(10)和拉拔机构(6)在收纳滑槽内上下移动；

3.根据权利要求2所述的一种测定在不同形貌基底下薄喷材料界面粘附力的装置，其特征在于：所述升降机构(1-3)为升降液压缸，所述升降液压缸配备有进液管和排液管，所述进液管上设有单向阀(1-5)；

4.根据权利要求1所述的一种测定在不同形貌基底下薄喷材料界面粘附力的装置，其特征在于：所述工作台(4)的下方还设有废液箱(15)，所述废液箱(15)上设有排液口(16)；

5.根据权利要求1所述的一种测定在不同形貌基底下薄喷材料界面粘附力的装置，其特征在于：所述打磨机构(8)工作臂的底侧凹设有用于安装打磨轮(9)的缺口，所有的打磨轮(9)均安装在缺口内，且所有的打磨轮(9)均配备有拼接转轴(9-3)，所有的拼接转轴(9-3)通过拼接结构同轴连接在一起，形成一串打磨轮(9)，所述缺口的一侧安装有打磨电机(9-1)，所述打磨电机(9-1)的输出端与一侧边缘的拼接转轴(9-3)端部固定在一起，所述缺口的另一侧设有供另一侧边缘的拼接转轴(9-3)端部安装的安装孔。

6.根据权利要求5所述的一种测定在不同形貌基底下薄喷材料界面粘附力的装置，其特征在于：所述拼接结构包括分别设置在相邻的两个拼接转轴(9-3)的拼接端上的花键轴(9-4)和花键套，通过花键轴(9-4)和花键套将相邻的两个拼接转轴(9-3)花键连接在一起。

7.根据权利要求5所述的一种测定在不同形貌基底下薄喷材料界面粘附力的装置，其特征在于：所述打磨机构(8)配备有多组不同打磨刃尖的打磨轮(9)，所述打磨轮(9)可拆卸连接在拼接转轴(9-3)上，所述拼接转轴(9-3)外延其周向凸设有一圈安装裙边(9-5)，所述打磨轮(9)的中部设有供拼接转轴(9-3)穿过的通孔，所述打磨轮(9)抵靠在安装裙边(9-5)上后，通过安装螺栓固定在安装裙边(9-5)上；所述打磨机构(8)的工作臂上还设有防尘喷淋头(22)，所述防尘喷淋头(22)外接有水源。

8.根据权利要求1所述的一种测定在不同形貌基底下薄喷材料界面粘附力的装置，其特征在于：所述喷浆范围限制板(20)为多个，且厚度均不相同。

9.根据权利要求1所述的一种测定在不同形貌基底下薄喷材料界面粘附力的装置，其特征在于：所述拉拔仪(7)的数量与受喷孔(22)的列数相同，且拉拔机构(6)配备有若干组拉拔单元(7-3)，所述拉拔单元(7-3)用于安装在成型后的薄喷材料上。

技术总结
本发明公开了一种测定在不同形貌基底下薄喷材料界面粘附力的装置，包括左右间隔设置的支撑架，两个支撑架之间设有工作台，支撑架相对的一侧设有移动沟槽，移动沟槽内设有位于工作台下方的高度调节液压缸，工作台上设有用于固定石材基底的紧固件；还包括打磨机构、喷浆机构和拉拔机构；打磨机构、喷浆机构和拉拔机构均包括工作臂，两个支撑架之间设有水平滑槽，两侧的水平滑槽内均滑动连接有移动底座，移动底座配备有移动机构，移动底座上设有用于夹紧工作臂的夹爪，夹爪配备有夹紧电机。能够打磨成不同缝隙大小的基地形貌，尽可能模拟原始状态下的岩石壁面，尽可能避免产生误差。

技术研发人员：陈连军,滕金龙,侯玉洁,杨建伟,程卫民,刘国明,崔向飞
受保护的技术使用者：山东科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15