[實(shí)用新型]一種模擬盾構(gòu)機(jī)刀具磨損的試驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201820202950.6
• 申請(qǐng)日: 2018-02-05
• 公開（公告）號(hào): CN208254983U
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李興高;蘇偉林;袁大軍;金大龍;沈翔;吳俊;王將;毛家驊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/56
• 分類號(hào): G01N3/56
• 代理公司: 北京市商泰律師事務(wù)所 11255
• 代理人: 黃曉軍

本實(shí)用新型提供了一種模擬盾構(gòu)機(jī)刀具磨損的試驗(yàn)裝置。該裝置包括鋼制反力架、土箱、切削刀具裝置、液壓系統(tǒng)、動(dòng)力及傳力系統(tǒng)和傳感量測(cè)系統(tǒng)；土箱中裝有經(jīng)固結(jié)處理的工程原位土，并通過一組曲面箱壁與伺服液壓系統(tǒng)來(lái)模擬土壓環(huán)境；切削刀具裝置包括切削刀具、刀座及支撐刀座的液壓千斤頂，通過動(dòng)力及傳力系統(tǒng)往復(fù)切削土體；量測(cè)系統(tǒng)包括位移傳感器、溫度傳感器、壓力盒、數(shù)據(jù)采集儀和計(jì)算機(jī)。本實(shí)用新型模擬了盾構(gòu)刀具切削土體真實(shí)環(huán)境，通過直接切削工程現(xiàn)場(chǎng)土體，探究盾構(gòu)刀具磨損的影響因素，可以為不同土體環(huán)境中盾構(gòu)機(jī)刀具磨損量預(yù)測(cè)提供科學(xué)依據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及盾構(gòu)刀具試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種模擬盾構(gòu)機(jī)刀具磨損的試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

盾構(gòu)刀具的磨耗與損壞，不僅會(huì)導(dǎo)致隧道掘進(jìn)緩慢，直接影響盾構(gòu)機(jī)的開挖效果與工作效率，還會(huì)造成臨近刀具的負(fù)荷增大而加速磨損，甚至導(dǎo)致刀盤磨損，此時(shí)若是開倉(cāng)換刀還可能由于壓力失衡導(dǎo)致開挖面失穩(wěn)并危及換刀人員的人身安全，從而對(duì)盾構(gòu)隧道的工程質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益與施工安全造成重大負(fù)面影響。因此，迫切需要開展盾構(gòu)刀具的室內(nèi)磨損試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)刀具配置的合理優(yōu)化與磨損量的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)。

但是，目前現(xiàn)有技術(shù)中的對(duì)盾構(gòu)施工中刀具的磨損預(yù)測(cè)方法有限，特別是室內(nèi)磨損試驗(yàn)方法很不成熟。首先，盾構(gòu)刀具只有長(zhǎng)行程切削土體才會(huì)產(chǎn)生較為明顯的磨損，這與實(shí)驗(yàn)室中有限的空間相矛盾；其次，切削后的土體性質(zhì)與切削前差異很大，不適宜循環(huán)切削，因而需要保證刀具不斷切削新土體；最后，目前所采用的刀具磨損室內(nèi)試驗(yàn)裝置多為模擬盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的相似材料試驗(yàn)裝置，而相似材料不僅難以獲得完全合理的相似比，而且與實(shí)際土體在成分、級(jí)配、含水率等方面存在著很大差異。

因此，開發(fā)一種有效的模擬盾構(gòu)機(jī)刀具磨損的試驗(yàn)裝置是一個(gè)亟待解決的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的實(shí)施例提供了一種模擬盾構(gòu)機(jī)刀具磨損的試驗(yàn)裝置，以實(shí)現(xiàn)有效地模擬實(shí)驗(yàn)盾構(gòu)機(jī)刀具的磨損情況。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取了如下技術(shù)方案。

一種模擬盾構(gòu)機(jī)刀具磨損的試驗(yàn)裝置，包括：鋼制反力架(1)、土箱(2)、切削刀具裝置(4)、液壓系統(tǒng)(3)、動(dòng)力及傳力系統(tǒng)(5)、滑軌(6)和傳感量測(cè)系統(tǒng)，所述切削刀具裝置(4)中包括刀具(14)；

所述鋼制反力架(1)包括橫梁、立柱和底座，所述橫梁用于固定所述切削刀具裝置(4)、滑軌(6)和動(dòng)力與傳力系統(tǒng)(5)，所述底座用于固定所述土箱(2)和所述液壓系統(tǒng)(3)，所述液壓系統(tǒng)(3)中包括液壓千斤頂(9)；

所述土箱(2)內(nèi)裝有經(jīng)固結(jié)處理的工程土體，所述工程土體的上表面與土箱(2)的開口邊緣平齊，所述刀具(14)安裝在刀座(12)上，所述刀座(12)安裝在液壓千斤頂(9)的柱塞端部；

所述動(dòng)力及傳力系統(tǒng)(5)包括電動(dòng)機(jī)、變速箱和齒條(10)構(gòu)成的傳力機(jī)構(gòu)，所述動(dòng)力及傳力系統(tǒng)5通過滑軌(6)與所述切削刀具裝置(4)電路連接，通過所述液壓系統(tǒng)(3)將所述刀具(14)下降到所述工程土體的上表面，所述動(dòng)力及傳力系統(tǒng)(5)通過電信號(hào)編程實(shí)現(xiàn)對(duì)刀具(14)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的控制，所述刀具(14)對(duì)所述工程土體進(jìn)行往復(fù)式切削；

所述傳感量測(cè)系統(tǒng)測(cè)量所述刀具(14)對(duì)所述工程土體的切削過程中產(chǎn)生的位移、溫度和/或壓力數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，在所述土箱(2)的兩個(gè)相對(duì)的側(cè)面分別設(shè)置一個(gè)曲面箱壁(7)，其中一個(gè)曲面箱壁(7)為活動(dòng)壁，連接有一組液壓裝置(3)，另一個(gè)曲面箱壁(7)通過4根彈簧連接在土箱(2)的主體上。

進(jìn)一步地，在所述土箱(2)的另外兩個(gè)相對(duì)的側(cè)面分別設(shè)置一個(gè)鋼格柵箱壁(8)，所述鋼格柵箱壁(8)的底部密封、上部敞開，所述鋼格柵箱壁(8)與土箱(2)采用螺栓連接。

進(jìn)一步地，所述液壓系統(tǒng)(3)包括兩臺(tái)液壓千斤頂(9)，油缸固定在鋼制反力架(1)上，柱塞與曲面箱壁(7)的活動(dòng)壁剛性連接。