一种新型滚刀磨蚀实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种新型滚刀磨蚀实验装置，其包括加载框架、水平加载系统，岩样调整装置。其中岩样调整装置包括支撑板和旋转油缸，通过旋转油缸可以使得支撑板产生一定的角度，从而使得岩样上表面也与水平面呈一定的角度，从而使得滚刀在移动过程中深入岩样的贯入度始终随着滚刀移动而变化，其中角度α的设定使得滚刀始终接触岩样。本发明专利技术通过简单的设计实现了滚刀在沿着具有倾斜角度的岩体表面移动切削的过程中，贯入度始终随着移动变化，考察了贯入度变化对滚刀的磨蚀情况。

A new experimental device for abrasion of hob

The invention discloses a novel hob abrasion experimental device, which comprises a loading frame, a horizontal loading system and a rock sample adjusting device. The adjusting device of rock sample includes supporting plate and rotating cylinder. By rotating the cylinder, the supporting plate can produce a certain angle, so that the upper surface of rock sample has a certain angle with the horizontal surface, so that the penetration of the deep rock sample always changes with the hob moving, in which the angle alpha is set. The hob always contacts the rock sample. Through a simple design, the invention realizes that the penetration always changes with the movement of the hob in the process of moving cutting along the rock surface with an inclined angle, and inspects the abrasion of the hob when the penetration changes.

【技术实现步骤摘要】
一种新型滚刀磨蚀实验装置
本专利技术涉及盾构施工
，具体为一种预测盾构施工过程中角度可调的新型滚刀磨蚀实验装置。
技术介绍
盾构施工过程中，滚刀磨损主要分为正常磨损和非正常磨损两类，正常磨损指滚刀刀圈各处磨损程度基本一致，当刀圈磨损高度超过规定值时，认为滚刀失效进行更换。目前针对盾构施工刀具磨损的研究虽然很多，如比较成熟且非常具有代表性的CAI值实验，主要是对岩石磨蚀性指标进行衡量，不但不能直接预测在不同地层中，滚刀磨损量，而且不能有效开展刀具一次磨损和二次磨损研究。随着地下空间的开发，地铁隧道、引水隧道、铁路隧道等，在修建过程中，刀具磨损成本预测已经成为施工方最为关注的问题之一。在现有的磨蚀实验中滚刀通常都是沿着岩样的平面进行切削，以考察不同滚刀对于各种岩样的磨蚀程度，然后针对不同的岩样获得磨损最小的滚刀，但是在实际的工程中，有些从磨蚀实验数据中获得的数据是准确的，即实验滚刀的磨蚀程度与实际工程中的的相同，但是工程人员还发现在盾构掘进工程中，有些实验中获得的磨蚀实验数据并不准确，具体就是磨蚀实验中确定的较小磨损的滚刀，在工程中并反而磨损较大，很短时间内就需要更换滚刀。经过申请人的分析研究发现，由于实际工程中滚刀沿着岩体的接触面行进的过程中，很多情况下并不是平面，也就是说滚刀在行进的过程中贯入度（滚刀切入岩体的深度）是发生变化的，因此需要对现有的出现磨蚀实验进行调整。为此申请人研制了一种新型立式磨蚀实验装置，已获得更为接近工程实际情况的磨蚀数据。
技术实现思路
一种新型滚刀磨蚀实验装置，其包括加载框架、水平加载系统，岩样调整装置；所述水平加载系统包括设置在加载框架右支撑梁上的旋转电机，旋转电机通过电机固定块固定在右支撑梁上，加载框架左右支撑梁上方设置有安装孔，在安装孔内通过轴承安装有传动螺杆，旋转电机通过花键轴与传动螺杆上花键孔连接进而驱动传动螺杆旋转；在所述传动螺杆上设置有滚刀固定块，滚刀固定块内开有螺纹孔，传动螺杆与滚刀固定块旋转连接；滚刀固定块下方设置有伺服电机与滚刀旋转轴，滚刀设置在滚刀旋转轴下方，其中伺服电机驱动滚刀在滚刀旋转轴上旋转。所述岩样调整装置包括支撑板，加载框架的左支撑梁下部设置有铰接孔，支撑板的左端通过铰接孔与左支撑梁铰接；加载框架下横梁右端设置有旋转油缸，旋转油缸的活塞端部与支撑板连接进而实现支撑板旋转；支撑板上方通过提升油缸设置有岩箱，岩箱内安装有岩样，岩样通过提升油缸调整与滚刀之间的距离。进一步加载框架上横梁上设有梯形滑轨，滚动固定块上方设置有滑动杆，其中滑动杆上方为梯形滑块，梯形滑块与梯形滑轨配合滑动。进一步岩箱的左框架和右框架上对称设置有夹紧油缸，夹紧油缸的输出端设置有固定块，固定块通过夹紧油缸将岩样固定在岩箱内，并使得岩样的上表面与支撑板保持平行。其中支撑板与水平方向的夹角α满足公式：sinα*L<R，且α>0，其中R为滚刀半径，L为岩样上表面两端的距离；在满足上述公式的α范围内调整支撑板与水平方向之间的夹角。通过旋转油缸可以使得支撑板产生一定的角度，从而使得岩样上表面也与水平面呈一定的角度，从而使得滚刀在移动过程中深入岩样的贯入度始终随着滚刀移动而变化，其中α的设定使得滚刀始终接触岩样。通过提升油缸可以调整岩样与滚刀在竖直方向的距离，进行一次切削后，提升油缸向下移动，使得岩样离开滚刀，便于更换岩样和滚刀。技术效果：1、本专利技术通过简单的设计实现了滚刀在沿着具有倾斜角度的岩体表面移动切削的过程中，贯入度始终随着移动变化，考察了贯入度变化对滚刀的磨蚀情况。2、通过支撑板的角度在一定范围内的变化以及岩样在岩箱内的移动，实现了在滚刀切削过程既不会因为岩样超过滚刀中心而停刀，也不会使得滚刀切不到岩样空转而导致无法实现岩样的磨蚀。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图。图2为图1中A-A向的剖视图。具体实施方式本专利技术提供的一种新型滚刀磨蚀实验装置，其包括加载框架1、水平加载系统，岩样调整装置；所述水平加载系统包括设置在加载框架1右支撑梁上的旋转电机2，旋转电机2通过电机固定块21固定在右支撑梁上，加载框架1左右支撑梁上方设置有安装孔3，在安装孔3内通过轴承安装有传动螺杆31，旋转电机2通过花键轴与传动螺杆31上花键孔连接进而驱动传动螺杆31旋转；在所述传动螺杆31上设置有滚刀固定块4，滚刀固定块内开有螺纹孔，传动螺杆31与滚刀固定块4旋转连接；滚刀固定块4下方设置有伺服电机41与滚刀旋转轴42，滚刀43设置在滚刀旋转轴41下方，其中伺服电机41驱动滚刀43在滚刀旋转轴42上旋转。所述岩样调整装置包括支撑板5，加载框架1的左支撑梁下部设置有铰接孔51，支撑板5的左端通过铰接孔31与左支撑梁铰接；加载框架1下横梁右端设置有旋转油缸52，旋转油缸52的活塞端部与支撑板5连接进而实现支撑板5旋转，支撑板5右端不与加载框架的右支撑梁接触，；支撑板5上方通过提升油缸61设置有岩箱6，岩箱6内安装有岩样62，岩样62通过提升油缸61调整与滚刀43之间的距离。进一步加载框架1上横梁上设有梯形滑轨，滚动固定块4上方设置有滑动杆44，其中滑动杆44上方为梯形滑动块，梯形滑动块与梯形滑轨配合滑动。进一步岩箱6的左框架和右框架上对称设置有夹紧油缸7，夹紧油缸7的输出端设置有固定块，固定块通过夹紧油缸7将岩样62固定在岩箱6内。旋转油缸可通过驱动支撑板旋转，使得支撑板的右端向上移动，由此整个支撑板向左端倾斜，也使得岩样向相同的方向倾斜；所述倾斜的角度α满足如下公式：sinα*L<R，其中R为滚刀半径，L为岩样上表面两端的距离。以上实施案例仅用于说明本专利技术的优选实施方式，但本专利技术并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，本专利技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代及改进等，均应视为本申请的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型滚刀磨蚀实验装置，其特征在于：包括加载框架、水平加载系统，岩样调整装置；所述水平加载系统包括设置在加载框架右支撑梁上的旋转电机，旋转电机通过电机固定块固定在右支撑梁上，加载框架左右支撑梁上方设置有安装孔，在安装孔内通过轴承安装有传动螺杆，旋转电机通过花键轴与传动螺杆上花键孔连接进而驱动传动螺杆旋转；在所述传动螺杆上设置有滚刀固定块，滚刀固定块内开有螺纹孔，传动螺杆与滚刀固定块旋转连接；滚刀固定块下方设置有伺服电机与滚刀旋转轴，滚刀设置在滚刀旋转轴下方，其中伺服电机驱动滚刀在滚刀旋转轴上旋转；所述岩样调整装置包括支撑板，加载框架的左支撑梁下部设置有铰接孔，支撑板的左端通过铰接孔与左支撑梁铰接；加载框架下横梁右端设置有旋转油缸，旋转油缸的活塞端部与支撑板连接进而实现支撑板旋转；支撑板上方通过提升油缸设置有岩箱，岩箱内安装有岩样，岩样的上表面与支撑板平行，岩样通过提升油缸调整与滚刀之间的距离。

【技术特征摘要】
1.一种新型滚刀磨蚀实验装置，其特征在于：包括加载框架、水平加载系统，岩样调整装置；所述水平加载系统包括设置在加载框架右支撑梁上的旋转电机，旋转电机通过电机固定块固定在右支撑梁上，加载框架左右支撑梁上方设置有安装孔，在安装孔内通过轴承安装有传动螺杆，旋转电机通过花键轴与传动螺杆上花键孔连接进而驱动传动螺杆旋转；在所述传动螺杆上设置有滚刀固定块，滚刀固定块内开有螺纹孔，传动螺杆与滚刀固定块旋转连接；滚刀固定块下方设置有伺服电机与滚刀旋转轴，滚刀设置在滚刀旋转轴下方，其中伺服电机驱动滚刀在滚刀旋转轴上旋转；所述岩样调整装置包括支撑板，加载框架的左支撑梁下部设置有铰接孔，支撑板的左端通过铰接孔与左支撑梁铰接；加载框架下横梁右端设置有旋转油缸，旋转油缸的活塞端部与支撑板连接进而实现支撑板旋转；支撑板上方通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：张兵，洪开荣，韩伟锋，李凤远，陈馈，周建军，孙振川，赵海雷，陈瑞祥，褚长海，张合沛，王发民，孙振中，郭海坡，
申请(专利权)人：中铁隧道局集团有限公司，盾构及掘进技术国家重点实验室，
类型：发明
国别省市：河南,41