岩石硬度仪简介.doc

岩石硬度测试仪一、概述本装置实验原理是利用手摇泵将液压传给液缸，推动液压罐的活塞上升，使岩样与压模和位移传感器同时接触，随着压力的增加，压模将逐渐压入岩样，压入的深度由位移传感器测出，压力由载荷传感器测出，测出的信号传给函数记录仪，这样函数记录仪便自动记录下岩石的载荷和压入深度的数据，再由U盘导入计算机中进行编辑。二、基本结构与使用载荷传感器仪器示意图如下：上板位移传感器压模支柱无纸记录仪液压罐手摇泵下板仪器由手摇泵、液压罐、外罩、支柱、上板、下板、压模组成，并可固定载荷传感器、位移传感器及岩样，载荷传感器和位移传感器的转换器固定在外罩上。1、手摇泵该手摇泵是本厂自制的，容积为100ml，最大压强为20Mpa，主要由泵筒、丝杠、丝杠压帽、活塞、堵头、堵头压帽、手轮、手柄组成，其结构示意图如下：由图可知手摇泵为柱塞式，通过手轮的转动带动丝杠推动活塞前后移动，来实现加减压力的目的。由于与手摇泵相连的液压罐由高强度钢制成，两者由管线相连，形成一封闭体系，因此，使用的加压液最好为油类，以防止液压罐生锈。泵筒丝杠堵头压帽堵头丝杠压帽手柄活塞手轮注：往手摇泵和液压罐里灌液时，必须将气泡都赶出来，这样液压罐的活塞才能随手轮的转动而灵活的上下移动。2、液压罐液压罐的目的是将手摇泵施加的压力通过液缸内的液体推动活塞，带动岩心托盘上的岩样与压模接触、压裂，进而实现实验的目的。 液压罐主要由液缸、压帽、活塞、活塞压盘、垫块、岩心托盘组成，后三者以活动的镶嵌式结构组成，仪器配有三块垫块，可按实验要求随意加减垫块来调节托盘与压模的距离。3、压模 压模是由高强度钢制成胚体后镶入硬质合金压头，将硬质合金锥磨成柱体，压头直径d=2mm，使压头与岩石的接触面积始终保持不变，便于计算岩石的抗压与计算强度硬度值，要求压模两端绝对平行，硬质合金压头应垂直地镶入胚体中。胚体下部外形是六方体便于使用板手安装，上部分外形是螺纹扣与载荷传感器相连，中间有一圆孔是更换硬质合金压头时使用的。 仪器出厂时硬质合金压头与胚体已镶好，可直接使用，同时还配有备用的硬质合金压头，以备压头破损时更换使用，更换硬质合金压头时，用板手卡住胚体的六方部分，逆时针旋转将胚体连同硬质合金压头从载荷传感器上卸下，将胚体上下倒置，用一直径小于6.5mm，长度为40mm的圆柱顶在圆孔中，再找一内径大于13mm，外径大于25mm，高度大于5mm的圆环套在硬质合金压头外，将它们放在岩心托盘的中心，转动手摇泵，使圆环与载荷传感器下端接触，摆正位置，使硬质合金压头对应在载荷传感器下端的腔体位置，再缓慢加压，使圆柱将硬质合金慢慢顶到载荷传感器下端的腔体里，卸压拿出硬质合金压头即可。镶入新硬质合金压头时，将胚体和载荷传感器组装好，把硬质合金压头与胚体对正，用一内径为5mm左右，高度大于5mm的圆环顶在硬质合金压头的锥面上，手摇泵慢慢加压，让圆环将压头顶入胚体。 4、支柱与上、下板 支柱和上、下板都由高强度钢制成，支柱的直径和上下板的厚度具有足够的强度满足实验的需求。5、位移传感器、载荷传感器载荷传感器都固定在上板上。位移传感器都固定在左支柱上，可上下移动。位移传感器用来测定压模压入岩样的深度，载荷传感器用来测定岩模压碎岩样所用的力。具体使用方法见附录。工作电源24V用户自配。6、函数记录仪本仪器采用的是无纸记录仪，具有液晶图形显示屏，做实验时将位移和载荷的实验数据记录下来，可适时观看图形显示或数字显示，并有记忆功能，可将实验的数据记录下来，用U盘导入计算机进行编辑。具体使用方法见无纸记录仪说明书。三、实验步骤操作1、 岩样制备：将岩石切磨成正方（圆柱）体，其高度不小于50mm，被测量端面应加以研磨，使岩样平滑且相互平行（直径50mm的岩样两端面不平行度不应超过0.5mm），岩样制备后应在低于100的烘箱中烘干22.5小时，然后放在干燥器内备用。2、 用读数显微镜测出压模压头的直径并记录下来，打开无纸记录仪，将岩样置于硬度仪的岩心托盘上，摇动手摇泵，活塞慢慢上升，移动位移传感器，使岩样先与位移传感器接触，当记录仪显示压力有变化时，说明岩样与压头已接触上，停止摇动手摇泵，此时记录下位移值和压力值，作为零点。3、 用手摇泵均匀加载，直至岩样破碎（有响声），则该点测试完毕，卸压。4、 移动岩样，使第一点的破碎坑与第二点相距大于10mm，按3操作方法，测试第二点，每块岩样做23次。5、 实验的数据都自动记录在记录仪中，用U盘导出，关闭记录仪。6、 在计算机上进行数据编辑。四、 数据处理1、 根据每点所做出的曲线求出Py=P/S P所加载荷Kg（由实验曲线可得，如下图所示） S压模面积mm2KgBEAPP0CDO2、 求塑性系数KK=AF/AE