[發明專利]一種TBM掘進機模擬試驗裝置

有效

• 申請號: 202010113498.8
• 申請日: 2020-02-24
• 公開（公告）號: CN111366387B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 劉辛軍;徐尤南;徐濟宇;章登超;張靜;高文海;余昌鑫
• 申請（專利權）人: 清華大學;華東交通大學
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 北京華專卓海知識產權代理事務所(普通合伙) 11664
• 代理人: 張繼鑫

本發明提供了一種TBM掘進機模擬試驗裝置，包括加載裝置，固定基座，其設置在所述加載裝置的一端；活動基座，其設置在所述加載裝置的另一端；和設置在所述固定基座和活動基座之間的加載機構，所述加載機構包含6個加載缸，各所述加載缸的一端與所述固定基座側軸支承連接，另一端與所述活動基座側軸支承連接。根據本發明的裝置，能夠重構加載器的構型，改變其剛度，使活動基座與固定基座實現多種相對運動關系而進行多維度主動加和被動加載。

技術領域

本發明涉及一種加載裝置及其加載方法，更具體地說，是涉及一種能夠進行多維例如六維加載的加載裝置及其加載方法。

背景技術

近年來，隨著技術的發展對于工程和試驗領域來說，需要進行加載的情況越來越多，尤其是類似于TBM掘進機這樣的大型設備，一旦投入使用再對其問題進行修改時，將造成大量的資金浪費，因此，在將TBM掘進機投入使用之前就需要對其工作環境進行模擬，從而需要進行模擬加載試驗。除此之外，在機器人及其他工程機械等的設計開發中，也需要進行模擬加載的試驗。因此，對加載裝置的要求也越來越高。

通常，在進行對向加載的加載裝置中，通常只有在對象方向上進行加載功能，而對于TBM掘進機及機器人領域而言，其工作狀況復雜，二維方向上的加載并不能滿足其需要。通常，加載系統不具備實現6自由度裝置1-6維力的加載能力，不能同時實現主動加載與被動加載功能，不具有變剛度功能，難于滿足TBM模擬實驗要求。不僅如此，在多種生產加工設備、試驗設備中，都需要進行加壓（主動加載）、承壓（被動加載）以及多維度、變剛度加載的情形，尤其是多維度、變剛度加載的情況下，對于設備結構要求極為復雜，實現困難，控制精度差。

發明內容

本發明有鑒于上述現有技術存在的問題而提出，其目的在于提供一種加載裝置能夠，實現多維度、變剛度的主動和被動記載，其特征在于，包括：固定基座，其設置在所述加載裝置的一端；活動基座，其設置在所述加載裝置的另一端；設置在所述固定基座和活動基座之間的加載機構；和設置在活動基座上處于加所述加載機構另一側的限制機構；所述限制機構包含固定于活動基座上若干傳力插銷，其限制所述活動基座與被加載裝置之間的相對位置，并在兩者之間傳遞力與運動；所述加載機構包含6個加載缸，各所述加載缸的一端與所述固定基座側軸支承連接，另一端與所述活動基座側軸支承連接。根據本發明的加載裝置，其結構簡單可以利用六個加載缸實現穩定的加載動作。

本發明的加載裝置，優選所述6個加載缸每兩個一組分為3組，各組加載缸圍繞所述固定基座和所述活動基座的中心軸在周向上均勻分布，各組所述各加載缸內的兩個所述加載缸的一端在所述固定基座側的軸支承連接支點之間的彼此間距，與另一端在所述活動基座側軸支承支點之間的彼此間距不同。從而可以是3組加載缸分別獨立的形成穩定的加載支撐組件，并且，由組加載支撐組件可以使加載裝置兩端的固定基座和活動基座相對穩定。

本發明的加載裝置，優選為，所述的軸支承連接支點為球鉸鏈連接或萬向鉸鏈連接。利用球鉸鏈和萬向鉸鏈連接，可以使加載裝置具有高機械強度能夠滿足高強度加載的需求。

本發明的加載裝置，優選為，所述加載缸為具有無桿腔和有桿腔，各所述加載缸設有第一重構閥，所述第一重構閥在將所述無桿腔和有桿腔分別與各自的壓力源相連接的第一狀態；和將所述有桿腔、無桿腔與第一壓力源相連接的第二狀態之間切換。可利用第一重構閥對加載缸的驅動模式進行設定，實現加載缸通常的伸縮加載和連通無桿腔和有桿腔并加載的差動方式的加載。

本發明的加載裝置，優選在任意兩個所述加載缸之間設有第二重構閥，所述第二重構閥在連通相應的兩個所述加載缸的無桿腔的狀態；和使該相應的兩個所述加載缸的無桿腔斷開的狀態之間切換。可利用該第二重構閥實現機構構型的設定，實現任意兩個加載缸之間的單獨加載和并聯加載。

本發明的加載裝置，優選所述第二重構閥設置于各組的所述加載缸之間。對于各組加載缸而言，可通過使各組內的加載缸進行并聯加載，消除加載時加載裝置內部的作用力影響。