[發明專利]一種高效滾刀磨蝕實驗方法

有效

• 申請號: 201810107448.1
• 申請日: 2018-02-02
• 公開（公告）號: CN108240946B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 孫振川;洪開榮;郭璐;李鳳遠;韓偉鋒;陳饋;周建軍;張兵;褚長海;楊延棟
• 申請（專利權）人: 中鐵隧道局集團有限公司;盾構及掘進技術國家重點實驗室
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56
• 代理公司: 鄭州浩翔專利代理事務所(特殊普通合伙) 41149
• 代理人: 靳錦;邊延松

本發明公開了一種高效滾刀磨蝕實驗方法，滾刀通過軸承固定在滾刀軸上并設置在滾刀固定塊上，滾刀固定塊可以帶動滾刀垂直移動，滾刀對面設置裝有巖樣的旋轉盤，旋轉盤為立式設置，可在豎直平面上轉動，旋轉盤上設置有多個巖樣，該旋轉盤可以平行移動，進行實驗時，將滾刀對準巖樣進行切削，切削后可旋轉刀盤對下一個巖樣進行切削。既可以更換不同的巖樣，也可以更換具有不同數量液壓夾鉗的旋轉盤，滿足了更多復雜情況的試驗。

技術領域

本發明涉及盾構施工技術領域，具體為一種高效滾刀磨蝕實驗方法。

背景技術

盾構施工過程中，滾刀磨損主要分為正常磨損和非正常磨損兩類，正常磨損指滾刀刀圈各處磨損程度基本一致，當刀圈磨損高度超過規定值時，認為滾刀失效進行更換。刀具使用情況的好壞直接關系到盾構施工的效率及成本。盾構刀具是消耗品，通常刀具更換及維護的時間占到整個盾構工期的1/4以上。通過刀具的合理選擇、刀具形狀及材質的改善可以延長刀具的使用壽命，創造更大的經濟效益。

目前針對盾構施工刀具磨損的研究很多，專利號為ZL201510649604的發明專利公開一種滾刀復合磨蝕實驗儀，巖樣安裝于巖樣夾具上，由巖樣固定夾持扳手鎖緊；模型滾刀通過模型滾刀軸安裝于交流伺服電機作動器上，由交流伺服電機提供動力通過巖樣后側的水平作動器水平移動向模型滾刀施加推力。模型滾刀通過絲杠與交流伺服電機驅動器相連做垂直運動，滾刀通過切削巖樣與巖屑實現滾刀磨蝕實驗，但該發明專利中滾刀切削的巖樣較為單一，只能在一次實驗過程中針對某種特定的巖樣進行實驗；而且在滾刀重復切削的過程中，每次都是針對相同位置的切削槽進行切削，而在滾刀實際工作過程中，隨著盾構深度的變化，地質條件也隨時變化，因此滾刀在實際工作過程中不但會接觸各種性能的巖石，而且滾刀接觸切削巖石的表面狀況也會發生變化，因此現有的實驗儀無法模擬滾刀工作過程中巖樣變化以及與滾刀接觸的巖養表面變化磨蝕情況。

發明內容:

為了克服現有實驗方法上述技術問題，本發明提供了一種能夠在實驗室內完成盾構滾刀磨損預測的高效滾刀磨蝕試驗方法。

一種高效滾刀磨蝕實驗方法，其采用滾刀磨蝕試驗裝置完成，所述滾刀磨蝕實驗裝置包括加載框架1、水平加載系統、垂直加載系統、巖樣夾具裝置以及液壓站4。

所述的水平加載系統包括伺服壓力油缸21、設置在加載框架中上下平行的水平導軌22；所述水平導軌22兩端固定在加載框架上，所述的伺服壓力油缸21連接液壓站4，其端頭連接滑動塊26，伺服壓力油缸21推動滑動塊26在水平導軌22上滑動。

所述巖樣夾具裝置包括旋轉盤231、旋轉盤固定塊232，旋轉盤設置為立式，可在豎直平面上轉動，旋轉盤231通過旋轉盤固定塊232與水平導軌22上的滑動塊26連接，旋轉盤231上設置有液壓夾鉗233，液壓夾鉗233用來夾持巖樣，旋轉電機234設置在旋轉盤固定塊232右端，旋轉盤231通過旋轉電機234實現旋轉盤231旋轉；液壓夾鉗233通過螺栓可拆卸的固定在旋轉盤231，液壓夾鉗設置為3個以上，均勻設置在旋轉盤231的圓周，液壓夾鉗233通過液壓管路與液壓站4連接，控制系統能夠通過液壓站4實現液壓夾鉗233的開合。

所述垂直加載系統包括設置在加載框架上的伺服電機31，加載框架的左側上部和下部固定有支撐塊32，傳動螺桿33的兩端鉸接在兩個支撐塊32上，伺服電機31固定在上方的支撐塊32的頂部，伺服電機31通過花鍵軸與傳動螺桿33上的花鍵孔連接，滾刀固定塊34通過其內部的螺紋孔與傳動螺桿33連接，滾刀固定塊34右側設置有滾刀固定軸35，滾刀36通過軸承與滾刀固定軸35旋轉連接。

為了便于監測和控制載荷以及位移距離，所述伺服壓力油缸的下方設置有負載傳感器24和水平位移傳感器25。

所述伺服壓力油缸、旋轉電機以及伺服電機的動作均可以通過控制系統進行自動控制。