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专利号: 2022103743161
申请人: 中国地质大学(武汉)
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种原位测量人工岩壁斜面摩擦系数的装置,其特征在于,包括设有导轨槽(11)的面板(1)、可伸缩的丝杆组件(2)、压力传感器(3)、拉力传感器(4)、滑块组件(5)、拉杆(6),所述面板(1)的四周与人工岩壁(Y)的攀岩支点安装通孔(7)通过螺杆(10)紧固连接,使所述面板(1)平行于人工岩壁(Y),并且导轨槽(11)朝向人工岩壁(Y),所述滑块组件(5)包括滑块(51)和对称安装在滑块(51)两侧的多组滑轮(52),滑块(51)与丝杆组件(2)的一端连接固定,滑轮(52)嵌于导轨槽(11)内,能沿导轨槽(11)滑行,所述丝杆组件(2)的另一端与压力传感器(3)一个受力端连接,压力传感器(3)背向丝杆组件(2)的另一受力端连接滑靴模块(8),拉力传感器(4)的一个受力端与拉杆(6)连接,而另一受力端与丝杆组件(2)的侧面连接,使压力传感器(3)、拉力传感器(4)的测量轴分别与丝杆组件(2)、拉杆(6)同轴,且拉杆(6)垂直于丝杆组件(2)且平行于导轨槽(11),组成L型的测量组件,所述丝杆组件(2)包括螺纹连接的丝套(21)和丝杆(22),所述丝杆(22)通过旋拧使丝杆(22)伸出分别将滑靴模块(8)压靠在人工岩壁(Y)表面和将滑轮(52)压靠在导轨槽(11)内,滑靴模块(8)面向人工岩壁(Y)的一面依附有待测依附物。

2.根据权利要求1所述的原位测量人工岩壁斜面摩擦系数的装置,其特征在于,所述的拉力传感器(4)背向拉杆(6)的受力端改为连接固定于所述滑靴模块(8)上,使依次相连的丝杆组件(2)、压力传感器(3)、滑靴模块(8)、拉力传感器(4)、拉杆(6)组成L型的测量组件。

3.根据权利要求1 2任一项所述的原位测量人工岩壁斜面摩擦系数的装置,其特征在~

于,所述的拉力传感器(4)和压力传感器(3)均为拉压力传感器。

4.根据权利要求3所述的原位测量人工岩壁斜面摩擦系数的装置,其特征在于,所述的拉压力传感器采用板环式或S型双梁式结构,拉力传感器(4)的一个受力端与滑靴模块(8)或丝杆组件(2)通过螺杆连接。

5.根据权利要求1所述的原位测量人工岩壁斜面摩擦系数的装置,其特征在于,所述的拉力传感器(4)和压力传感器(3)还信号连接工控机,存储和记录受到的应力。

6.根据权利要求1 2任一项所述的装置原位测量人工岩壁斜面摩擦系数的方法,包括~

以下步骤:

S1.将所述面板(1)的四周与人工岩壁(Y)的攀岩支点安装通孔(7)通过螺杆(10)紧固连接,使所述面板(1)平行于人工岩壁(Y),并且导轨槽(11)朝向人工岩壁(Y),且位于垂直于人工岩壁(Y)的竖直平面内;

S2.将安装有所述压力传感器(3)和滑靴模块(8)的所述丝杆组件(2)与所述拉力传感器(4)、拉杆(6)组装成L型的测量组件,缩短丝杆组件(2)的长度,然后将丝杆组件(2)背向滑靴模块(8)的一端与滑块组件(5)连接;

S3.将滑块组件(5)嵌入导轨槽(11)中,使滑靴模块(8)朝向人工岩壁(Y),调整拉杆(6)至平行于导轨槽(11),且朝向上方,在滑靴模块(8)面向人工岩壁(Y)的一侧贴附待测依附物或不垫;

S4.使丝杆组件(2)伸长,将滑靴模块(8)压靠在人工岩壁(Y)表面和将滑轮(52)压靠在导轨槽(11)内,读取压力传感器(3)的电流,根据电流换算成滑靴模块(8)对人工岩壁(Y)施加的压力F1,拉动拉杆(6)直至滑靴模块(8)相对人工岩壁(Y)表面滑行,读取拉力传感器(4)的电流,根据电流换算成拉杆(6)对滑靴模块(8)施加的拉力F2,根据公式μ=(F2‑G·cosƟ)/(F1‑G·sinƟ)计算得到人工岩壁(Y)表面与待测依附物或待测滑靴模块(8)的摩擦系数,Ɵ为人工岩壁(Y)与竖直方向的夹角,G为用拉力传感器悬吊滑靴模块及其依附物测量出的重量。

7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,若步骤S3.中拉杆(6)朝下,则μ=(F2+G·cosƟ)/(F1‑G·sinƟ)。