1.一种多功能旋转截割煤岩试验装置，其特征在于：包括固定基台、平移系统、传动系统、状态监测系统；

所述固定基台包括A基座、焊接在A基座上的A平板、与A基座垂直放置的B平板；

所述平移系统包括轴向平移系统和横向平移系统；所述轴向平移系统包括对称固定在A平板上的A直线导轨、设置在A直线导轨上并可沿轴向往复运动的移动平台；所述横向平移系统包括对称固定在B平板上的B直线导轨、设置在B直线导轨上并可往复运动的B基座；所述B基座上设有A侧板、B侧板、C侧板和煤样，煤样通过螺钉和A侧板、B侧板和C侧板固定在B基座中。

所述传动系统包括直驱电机、扭矩传感器、刚性联轴器、传动轴、滚筒、齿座和截齿，所述直驱电机固定在A移动平台上，所述扭矩传感器设置在A平板上的扭矩传感器支座上，扭矩传感器的一端通过键与直驱电机连接，另一端通过键与刚性联轴器连接，所述传动轴的一端与刚性联轴器连接，另一端通过螺钉与滚筒连接，滚筒上设有传感器基座，传感器基座上设有无线三轴力传感器，无线三轴力传感器上固定有齿座，齿座中通过卡簧固定有截齿；

所述状态监测系统包括进给量测量系统、力测量系统、截齿摩擦疲劳损伤测量系统、煤岩崩落测量系统、煤岩裂纹萌生与扩展测量系统、截割区热场测量系统和粉尘浓度监测系统；

所述进给量测量系统包括可轴向调整位移的A伺服油缸和横向调整位移的B伺服油缸，A伺服油缸设置在所述A平板一端，B伺服油缸设置在所述B平板一端，两个伺服油缸均内置有位移传感器；

所述力测量系统包括三轴力测量装置、压力测量装置和扭矩测量装置；所述三轴力测量装置包括用于测量单齿旋转截割煤岩过程中截齿在三个方向上受力状况的无线三轴力传感器，无线三轴力传感器数据通过无线传输至计算机；所述压力测量装置包括用于测量煤岩单齿旋转截割过程中传动轴受到的径向力的S型压力传感器、支架、轴承架和轴承，所述S型压力传感器均匀布置在支架四周，支架固定在A移动平台上，S型压力传感器内侧与轴承架连接，轴承架中通过销轴固定有轴承，可随所述传动轴转动的轴承为四个对称布置，轴承外圈对压传动轴，轴承端面与传动轴轴向垂直；所述扭矩测量装置包括用于测量截割煤岩时截齿受到的扭矩；

所述截齿摩擦疲劳损伤测量系统包括放置在所述A基座两侧的卧式工业CT系统，能够对一定截割周次后磨损截齿进行三维重建，进而获得截齿端部的磨损轮廓和磨损量以及截齿内部裂纹萌生和扩展情况；

所述煤岩崩落测量系统包括A支架、固定在A支架上的高速摄像机；

所述煤岩裂纹萌生与扩展测量系统包括均匀布置在煤样侧面上端的5个声发射传感器，所述声发射传感器与煤样界面之间设有耦合剂；

所述截割区热场测量系统包括B支架、固定在B支架上的热像仪；

所述粉尘浓度监测系统包括设置在所述移动平台上的粉尘浓度测试仪。

2.根据权利要求1所述的一种多功能旋转截割煤岩试验装置，其特征在于：所述工业CT系统的尺寸精度为0.02mm，空间分辨率为5.0l p/mm。

3.根据权利要求1所述的一种多功能旋转截割煤岩试验装置，其特征在于：所选高速摄像机为分辨率最高为1600万像素、支持全幅4000帧/秒的超高速摄影、小画幅时最高达

20万帧/秒的高速摄像机。

4.根据权利要求1所述的一种多功能旋转截割煤岩试验装置，其特征在于：所述热像仪为一个52°×38°的广角镜头在放置距离为1.5米时可监测1平米范围区域的温度场变化的热像仪，热像仪的热灵敏度为0.05℃。

5.根据权利要求1所述的一种多功能旋转截割煤岩试验装置，其特征在于：所述粉尘

3

浓度测试仪为检测灵敏度为0.01mg/m，并可连续动态测量的粉尘浓度测试仪。

6.一种利用权利要求1、2、3、4或5的试验装置进行多功能旋转截割煤岩的试验方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：a)将截齿安装在齿座中并用卡簧固定，将煤样放在B基座中，用B基座侧面的螺钉固定住煤样，同时通过螺钉将A侧板、B侧板、C侧板分别与B基座连接并固定住煤样；

b)启动并调节高速摄像机和热像仪的位置，使截齿和煤样截割区处于测量范围内，启动无线三轴力传感器、S型压力传感器、扭矩传感器、声发射传感器；

c)启动直驱电机，通过传动系统使截齿随滚筒转动；通过液压伺服系统控制B伺服油缸活塞杆推出，将煤样移至设定的进给深度；

d)通过液压伺服系统控制A伺服油缸的活塞杆推出，截齿随滚筒沿轴向进给运动，截割煤样，完成一次截割行程后，控制A伺服油缸的活塞杆收缩至初始位置，控制B伺服油缸的活塞杆推出，增加至下一个进给深度，准备下一个截割行程；

e)重复步骤c、d,每经过i个截割行程，停止直驱电机，控制A伺服油缸的活塞杆收缩直至截齿到达工业CT系统可以扫描到的位置，通过工业CT系统扫描对磨损后截齿进行三维重建，获得截齿的磨损轮廓和磨损量以及截齿的裂纹萌生和扩展特性；

f)当截割次数达到设定值时，停止高速摄像机、热像仪、轴力传感器、S型压力传感器、扭矩传感器、声发射传感器，保存相关数据进行后处理，停止实验。