[發明專利]全斷面巖石掘進機刀盤縮尺試驗臺及設計方法

有效

• 申請號: 201410470030.9
• 申請日: 2014-09-16
• 公開（公告）號: CN104280227A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 霍軍周;李廣慶;孫曉龍
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 關慧貞

1.一種全斷面巖石掘進機刀盤縮尺試驗臺設計方法，其特征是，

1)根據實際刀盤的幾何參數、結構特征和載荷參數，先求得全斷面巖石掘進機實際刀盤有關物理量與試驗臺刀盤相對應物理量的比例關系，利用求得的實際刀盤和試驗臺刀盤物理量比例關系，推導出試驗臺刀盤的幾何參數和載荷參數，確定出試驗臺刀盤的結構特征，實現試驗臺部件的設計和選型；

2)采用雙螺旋線方法在刀盤上布置刀具，有兩種刀具布置方案，一種布置9把正刀和5把邊刀，另一種布置8把正刀和4把邊刀，通過螺釘將刀盤刀具固定在刀座上，刀座布置于刀盤面板上；刀盤刀具為觸頭形式，觸頭端為圓弧狀，刀具在刀盤帶動下在加載盤內表面上進行圓周形摩擦滑動，加載盤內表面加工有凸臺與凹槽，使得刀盤刀具與凹槽和凸臺作用時，能夠模擬掘進中受到的躍進特性，實現對試驗臺刀盤施加相似大小的轉矩載荷；采用變頻電動機經減速機和刀盤主軸承將動力傳遞給試驗臺刀盤，使刀盤以一定速度轉動，施加的驅動扭矩按縮尺后的比例關系確定；

3)采用液壓作動器和加載盤對刀盤進行加載的方式；

三個液壓作動器(6)的一端固定安裝在試驗臺支架頂梁(1b)上，液壓作動器(6)的另一端為輸出端，輸出端是帶有球鉸的液壓作動器輸出腳(6a)安裝在加載盤背面(7b)上，對加載盤施加載荷，施加的載荷值按縮尺后的比例關系確定；加載盤背面設計有兩個滑動柱，與安裝在試驗臺支架豎梁(1a)上的加載盤支架(5)的加載盤支架球副(5a)間隙配合支撐加載盤，使加載盤既能豎直平動又能夠小角度擺動。

2.根據權利要求1所述的全斷面巖石掘進機刀盤縮尺試驗臺設計方法，其特征在于：采用該方法設計的試驗臺為立式結構，試驗臺由試驗臺支架(1)、主軸承組件(2)、刀盤架(3)、刀盤(4)、加載盤支架(5)、液壓作動器(6)、加載盤(7)、聯軸器(8)、變頻電機(9)、刀盤刀具(10)、減速機(11)、電機支架(12)、減速機支架(13)、加速度傳感器(14)、應變傳感器(15)、微型測力傳感器(16)組成；

試驗臺支架(1)由兩根試驗臺支架豎梁(1a)，試驗臺支架頂梁(1b)和試驗臺支架底板(1c)構成；安裝有4個變頻電機9的電機支架(12)和安裝有4個減速機(11)的減速機支架(13)分別安裝在試驗臺支架底板(1c)上；每個變頻電機(9)分別與一個減速機(11)相連接，減速機(11)的輸出軸通過聯軸器(8)與主軸承組件中的小齒輪軸(2e)連接；

主軸承組件(2)由主軸承外圈(2a)、主軸承內圈(2b)、滾動體(2c)，大齒輪圈(2d)和小齒輪軸(2e)構成；主軸承外圈(2a)用螺栓安裝在試驗臺支架(1)的上面板上，大齒輪圈(2d)安裝在主軸承內圈(2b)上，主軸承內圈(2b)通過螺栓與刀盤架(3)連接；

刀盤(4)安裝在刀盤架(3)上，刀盤(4)由刀盤正刀安裝座(4a)、刀盤面板(4b)、刀盤分體結合板(4c)、刀盤偏刀安裝座(4d)和中心支撐件(4e)構成，刀盤(4)由中心支撐件(4e)支撐；采用中方五分式刀盤的刀盤面板(4b)由五塊板組成，中間板為方形板，其余四個板沿方形板的四邊均勻分布，并組合成外圓形刀盤盤面，各板之間用刀盤分體結合板(4c)通過螺栓聯結；

兩個加載盤支架(5)分別用螺釘安裝于試驗臺兩個支架豎梁(1a)上；兩個加載盤支架(5)上分別加工有加載盤支架球副球副(5a)，它們分別與加載盤(7)的兩個加載盤滑動柱(7a)間隙配合，并支撐加載盤運動；形狀為碗形的加載盤(7)安裝在刀盤(4)的上面，且與刀盤處于同一軸線，加載盤內表面(7e)上加工有凸臺(7c)和凹槽(7d)，刀盤刀具(10)與加載盤(7)的內表面(7e)相接觸；加載盤背面(7b)上安裝有二個加載盤滑動柱(7a)；三個液壓作動器(6的)一端分別安裝在試驗臺支架頂梁(1b)上，另一端液壓作動器輸出腳(6a)均勻的安裝在加載盤背面(7b)；

刀盤刀具(10)結構為觸頭形式，觸頭端為圓弧狀并與加載盤內表面(7e)接觸；刀盤刀具(10)分為兩種：刀盤正刀和刀盤偏刀，刀盤正刀通過螺釘安裝在刀盤正刀安裝座(4a)上；刀盤偏刀通過螺釘安裝在刀盤偏刀安裝座(4d)上，刀盤刀具在刀盤帶動下在加載盤內表面上進行圓周運動；加速度傳感器(14)、應變傳感器(15)和微型測力傳感器(16)分別安裝在刀盤(4)上。