[實用新型]一種進行盾構機刀具室內碰撞試驗的裝置

有效

• 申請號: 202020222789.6
• 申請日: 2020-02-27
• 公開（公告）號: CN212693192U
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 袁大軍;吳俊;徐勇;種記鑫;段懌欣;王欽山;金大龍;李興高;伍兵;王旭陽
• 申請（專利權）人: 北京交通大學;濟南軌道交通集團有限公司;中鐵二局集團有限公司
• 主分類號: G01M7/08
• 分類號: G01M7/08
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 黃曉軍

本實用新型提供了一種進行盾構機刀具室內碰撞試驗的裝置。該裝置包括：試驗臺架、動力及傳力系統、試驗材料箱、模型刀盤、模型刀具、數據采集系統、傳輸系統、數據監測系統與PLC控制系統；動力及傳力系統包括轉動裝置與推進裝置，轉動裝置由液壓驅動馬達驅動，推進裝置由兩個規格相同的推進液壓油缸控制，試驗材料箱安裝有觀察窗，在試驗材料箱內裝入試驗材料；模型刀具安裝在模型刀盤上，數據采集系統通過觀察窗觀測模型刀具碰撞時的物理現象，數據監測系統監測模型刀盤的轉速情況。本實用新型可觀測并記錄模型刀具碰撞瞬間的物理現象，可探究盾構刀具碰撞的力學模型及碰撞對刀具的影響，為盾構刀具碰撞機理與碰撞破壞的相關研究提供了科學依據。

技術領域

本實用新型涉及盾構機刀具檢測技術領域，尤其涉及一種進行盾構機刀具室內碰撞試驗的裝置。

背景技術

盾構機在地下掘進施工過程中會遇到諸如淤泥、砂層、粘土、軟巖及硬巖等各種性質不同的地層，在某些地區，甚至還會遇到上軟下硬復合地層、砂卵石地層、孤石地層等復雜地層，在這些復雜地層中掘進時，刀具因碰撞導致損壞的情況較為常見，導致了盾構機頻繁的停機，不但增加了工期與工程費用，還增大了工程風險，極大地影響了盾構施工的安全性與效率。作為盾構掘進過程中的經常會遇到的技術難題之一，如何有效地避免刀具的碰撞損壞，控制和減少刀具碰撞，并正確合理地選擇換刀時機是非常重要的。

同時，目前關于盾構刀具的試驗多以盾構刀具磨損試驗為主，與盾構刀具碰撞相關的試驗較為罕見，且以往的試驗設備很難對刀具的受力進行監測。為探究不同盾構施工掘進參數、不同地層條件、不同刀具型式和配置、泥漿改良材料等各類因素對刀具碰撞現象的影響，需要設計相應的裝置來進行盾構機刀具碰撞試驗，并在試驗過程中對刀具的使用情況進行監測。因此，為了更好的對盾構刀具碰撞現象進行研究，有必要研制一種進行盾構機刀具室內碰撞試驗的裝置。

實用新型內容

本實用新型的實施例提供了一種進行盾構機刀具室內碰撞試驗的裝置，以克服現有技術的缺點。

為了實現上述目的，本實用新型采取了如下技術方案。

一種進行盾構機刀具室內碰撞試驗的裝置，包括：試驗臺架、動力及傳力系統、試驗材料箱、模型刀盤、模型刀具、數據采集系統、傳輸系統、數據監測系統與PLC控制系統；

所述試驗臺架由四根圓柱形立柱、上頂板、限位活動板、底板、液壓驅動馬達固定支架和底座組成，所述四根圓柱形立柱用于固定上頂板、限位活動板和底板；

所述動力及傳力系統包括轉動裝置與推進裝置，轉動裝置由液壓驅動馬達驅動，推進裝置由兩個規格相同的推進液壓油缸控制，在轉動裝置和推進裝置的共同作用下實現模型刀盤的轉動和推進；

所述試驗材料箱固定安裝在試驗臺架的底板上，一側開口，安裝有機玻璃材質的觀察窗，在試驗材料箱內根據試驗需求裝入不同種類和比例的盾構機刀具室內碰撞試驗所需材料；

所述模型刀具安裝在所述模型刀盤上，所述數據采集系統通過所述觀察窗觀測并記錄模型刀具碰撞時的物理現象，并監測模型刀具碰撞瞬間的受力，所述數據監測系統監測模型刀盤的轉速情況，所述數據采集系統和所述數據監測系統通過傳輸系統與PLC控制系統相連。

優選地，所述試驗臺架的立柱上端為階梯型，用于上頂板的安裝，上頂板中部留有一圓孔，液壓驅動馬達固定支架焊接于限位活動板上，底板用于固定試驗材料箱。

優選地，所述動力及傳力系統包括轉動裝置與推進裝置，所述轉動裝置由液壓驅動馬達驅動，液壓驅動馬達與固定支架通過螺栓連接，在液壓驅動馬達的推動下，實現模型刀盤的轉動，所述推進裝置由兩個規格相同的推進液壓油缸控制，液壓油缸兩端分別與頂板和限位活動板栓接在一起，由液壓油缸的伸縮帶動限位活動板與中心軸承豎向移動，實現模型刀盤的掘進，所述兩個推進液壓油缸，規格相同，通過液壓油管與液壓系統相連，兩個推進液壓油缸油管的進出油保持同步。