本发明专利技术属于隧道工程设备领域，具体涉及一种具有直线/旋转双模式的TBM破岩试验台。解决了现有技术中TBM破岩试验装置功能单一、结构复杂、受力不合理以及无法真实模拟盾构机(TBM)实际工况的问题。本发明专利技术的技术方案是：包括底座和安装架，所述安装架上安装有加载装置，所述底座包括上试验台和下试验台，所述上试验台的一侧设置有第一水平液压缸和第一轨道，第一轨道上设置有直线式土箱装置，所述下试验台上设置有第二水平液压缸和第二轨道，所述第二轨道上设置有旋转式土箱装置，所述第一轨道和第二轨道位于加载装置的下方。本发明专利技术结构更加合理，能够真实模拟盾构机的实际工况，适用于盾构机直线和旋转两种模式的破岩试验。
【技术实现步骤摘要】
一种具有直线/旋转双模式的TBM破岩试验台
本专利技术属于隧道工程设备领域，具体涉及一种具有直线/旋转双模式的TBM破岩试验台。
技术介绍
盾构机是一种专门用于地下隧道工程开挖的大型高科技施工设备，在盾构施工过程中，刀具磨损研究对于盾构机顺利掘进以及减少成本具有重要意义。盾构滚刀及切刀是刀盘破岩的主要刀具，滚刀刀圈属于易损易消耗的部件，破岩时直接作用于开挖面，具有工作环境恶劣、工作荷载不稳定、受荷载冲击大等特点，其耗损和寿命直接影响着掘进的质量、效率和成本。同时，切刀在掘进过程中也会存在相当大的磨损。因此，对滚刀和切刀磨损机理研究尤为重要。盾构刀盘的直径可达6～10m，位于其边缘的刀具切割岩石的部分轨迹更近似于直线，因此盾构刀具试验台有直线式和回转式两种形式，直线式试验台模拟位于刀盘边缘位置的刀具，回转式试验台模拟位于刀盘中心位置的刀具。目前美国科罗拉多矿业大学、国内中南大学、北京工业大学等高等院校及中铁隧道集团有限责任公司等机构对盾构刀具切削岩石进行了研究。科罗拉多矿业大学制作了线性切割试验台(LinearCuttingMachine),南京大学的姚羲和(TBM盘形滚刀线性切割试验中岩石破裂模式研究[D].南京：南京大学岩石力学与工程学院，2014：8.)也在其研究中使用了直线式刀具破岩试验台，但其仅能模拟单刀直线式滚压破岩过程，无法模拟原岩围压效应以及位于刀盘中心位置刀具的破岩。中南大学的张魁(公开号：CN101446537A)的专利装置中可同时安装多把滚刀来模拟多滚刀回转滚压破岩，但无法模拟位于刀盘中心位置刀具的破岩且没有将岩石围压效应等因素纳入研究。中铁隧道集团有限责任公司技术了一种TBM破岩试验装置(公开号：CN102359919B),该装置同样无法进行考虑原岩围压效应和刀具运动形式等因素的切削试验。此外湘潭大学技术了一种岩石物料仓及TBM滚刀回转滚压破岩试验台(公开号：CN209342354U)，该试验台可以实现展有/无围压条件下滚刀回转破岩试验，但其岩石物料仓结构复杂，且由于该试验台只安装了一把刀，回转试验时大概率会对刀轴以及岩箱下方的导轨造成较大的弯矩/扭矩以致试验台损坏。综上所述，现有技术中的TBM破岩试验装置存在功能单一、结构复杂、受力不合理以及无法真实模拟盾构机(TBM)实际工况的问题，不能满足TBM破岩试验的需要。
技术实现思路
针对现有技术中TBM破岩试验装置功能单一、结构复杂、受力不合理以及无法真实模拟盾构机(TBM)实际工况的问题，本专利技术提供一种具有直线/旋转双模式的TBM破岩试验台，其目的在于：优化TBM破岩试验装置的结构，使其结构更加合理，并且能够真实模拟盾构机的实际工况，满足TBM破岩试验需要。本专利技术采用的技术方案如下：一种具有直线/旋转双模式的TBM破岩试验台，包括底座和安装架，所述安装架的底部与底座固定连接，所述安装架上安装有加载装置，所述底座包括上试验台和下试验台，所述上试验台的一侧设置有第一水平液压缸和第一轨道，第一轨道上设置有直线式土箱装置，所述直线式土箱装置与第一水平液压缸连接，所述下试验台上设置有第二水平液压缸和第二轨道，所述第二轨道上设置有旋转式土箱装置，所述旋转式土箱装置与第二水平液压缸连接，所述第一轨道和第二轨道位于加载装置的下方。采用该技术方案后，本专利技术能够分别进行直线式破岩试验和旋转式破岩试验，并且将直线式土箱装置与旋转式土箱装置分别设置上试验台和下试验台上，直线式土箱装置和旋转式土箱装置结构简单，受力更加合理，不会对其下方的第一轨道和第二轨道造成较大的弯矩或者扭矩，整个试验台的结构更加稳定，能够降低试验台损坏的风险，延长试验台的使用寿命。优选的，所述直线式土箱装置包括直线式土箱工作台，所述直线式土箱工作台与第一水平液压缸连接，所述直线式土箱工作台上设置有直线式土箱，所述直线式土箱中放置有直线式岩样。采用该优选方案后，直线式岩样能够通过第一水平液压缸进行直线运动，模拟TBM直线破岩试验，直线式土箱工作台作为直线式土箱的底部，用于承受加载装置的压力，第一水平液压缸推动直线式土箱工作台在第一轨道上移动，用于调节直线式土箱的位置，第一水平液压缸收回或伸出，产生纵向进给速度，使刀具能够连续直线切割破岩。破岩完成后，第一水平液压缸能够将直线式土箱装置推出工作区域，准备下一次的放料。优选的，所述直线式土箱工作台上设置有导轨，所述导轨的轴线方向与第一水平液压缸的轴线方向垂直，所述导轨上设置有保压架，所述直线式土箱位于保压架内，所述保压架上设置有两个相对设置的第一保压液压缸和两个相对设置的第二保压液压缸，所述第一保压液压缸与第二保压液压缸互相垂直，所述第一保压液压缸的活动端与直线式土箱连接，所述第二保压液压缸的轴线方向与导轨的方向相同，第二保压液压缸的固定端与直线式土箱工作台连接，第二保压液压缸的活动端与直线式土箱连接。采用该优选方案后，第一保压液压缸和第二保压液压缸能够对直线式土箱进行加载，能够模拟原岩围压效应，使直线式土箱能够真实模拟盾构机(TBM)的实际工况，试验的结果更加准确，而且第二保压液压缸能够实现直线式土箱在导轨的方向上移动，从而实现刀具在直线式岩样不同位置的多次切削。破岩完成后，第二水平液压缸能够将旋转式土箱装置推出工作区域，准备下一次的放料。优选的，所述旋转式土箱装置包括旋转式土箱工作台，所述旋转式土箱工作台与第二水平液压缸连接，所述旋转式土箱工作台上设置有电机和回转轴承，所述回转轴承上同轴设置有直齿轮和旋转式土箱，所述旋转式土箱中放置有旋转式岩样，所述电机连接有锥齿轮组，所述锥齿轮组与直齿轮啮合。采用该优选方案后，电机带动锥齿轮组转动，锥齿轮组带动直齿轮转动，进而带动旋转式土箱转动，加载装置对旋转式岩样进行加载，进行旋转式破岩试验，通过第二水平液压缸的伸长或缩回，旋转式土箱工作台移动所需的刀间距，从而实现刀具在旋转式岩样上不同位置的多次切削。优选的，所述上试验台远离第一水平液压缸的一侧开设有通槽，所述通槽位于上第一轨道之间且位于加载装置的下方，所述通槽靠近第一水平液压缸的一端为圆弧形，旋转式土箱位于所述通槽中且旋转式土箱的顶面与上试验台位于同一水平面上。采用该优选方案后，直线式土箱与旋转式土箱不会发生干涉，位于下方的旋转式土箱不影响位于上方的旋转式土箱在第一轨道上滑动。优选的，所述上试验台和下试验台之间设置有数个加劲板，所述加劲板的形状为直角三角形。采用该优选方案后，底座的结构更加稳定，在破岩试验时不易发生变形或者被加载装置压坏。优选的，所述安装架包括上端盖和导柱，所述导柱中设置有预应力，导柱的下端与底座可拆卸连接。采用该优选方案后，破岩试验台便于安装和拆卸，而且能够节省空间。优选的，所述加载装置包括竖直液压缸，竖直液压缸下端连接有刀具移动台，所述刀具移动台与导柱滑动连接，所述刀具移动台下部设置有刀盘，所述刀盘上设置有数个刀座。采用该优选方案后，竖直液压缸能够推动刀具移动台上下移动，刀盘上可安装一把或者多本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有直线/旋转双模式的TBM破岩试验台，其特征在于：包括底座(1)和安装架，所述安装架的底部与底座(1)固定连接，所述安装架上安装有加载装置，所述底座(1)包括上试验台(11)和下试验台(12)，所述上试验台(11)的一侧设置有第一水平液压缸(43)和第一轨道(14)，第一轨道(14)上设置有直线式土箱装置，所述直线式土箱装置与第一水平液压缸(43)连接，所述下试验台(12)上设置有第二水平液压缸(52)和第二轨道(15)，所述第二轨道(15)上设置有旋转式土箱装置，所述旋转式土箱装置与第二水平液压缸(52)连接，所述第一轨道(14)和第二轨道(15)位于加载装置的下方。/n
【技术特征摘要】
1.一种具有直线/旋转双模式的TBM破岩试验台，其特征在于：包括底座(1)和安装架，所述安装架的底部与底座(1)固定连接，所述安装架上安装有加载装置，所述底座(1)包括上试验台(11)和下试验台(12)，所述上试验台(11)的一侧设置有第一水平液压缸(43)和第一轨道(14)，第一轨道(14)上设置有直线式土箱装置，所述直线式土箱装置与第一水平液压缸(43)连接，所述下试验台(12)上设置有第二水平液压缸(52)和第二轨道(15)，所述第二轨道(15)上设置有旋转式土箱装置，所述旋转式土箱装置与第二水平液压缸(52)连接，所述第一轨道(14)和第二轨道(15)位于加载装置的下方。
2.如权利要求1所述的一种具有直线/旋转双模式的TBM破岩试验台，其特征在于，所述直线式土箱装置包括直线式土箱工作台(42)，所述直线式土箱工作台(42)与第一水平液压缸(43)连接，所述直线式土箱工作台(42)上设置有直线式土箱(44)，所述直线式土箱(44)中放置有直线式岩样(41)。
3.如权利要求2所述的一种具有直线/旋转双模式的TBM破岩试验台，其特征在于，所述直线式土箱工作台(42)上设置有导轨(48)，所述导轨(48)的轴线方向与第一水平液压缸(43)的轴线方向垂直，所述导轨(48)上设置有保压架(45)，所述直线式土箱(44)位于保压架(45)内，所述保压架(45)上设置有两个相对设置的第一保压液压缸(46)和两个相对设置的第二保压液压缸(47)，所述第一保压液压缸(46)与第二保压液压缸(47)互相垂直，所述第一保压液压缸(46)的活动端与直线式土箱(44)连接，所述第二保压液压缸(47)的轴线方向与导轨(48)的方向相同，第二保压液压缸(47)的固定端与直线式土箱工作台(42)连接，第二保压液压缸(47)的活动端与直线式土箱(44)连接。
4.如权利要求1所述的一种具有直线/旋转双模式的TBM破岩试验台，其特征在于，所述旋转式土箱装置包括旋转式土箱工作台(...
【专利技术属性】
技术研发人员：莫继良，孙瑞雪，段文军，章龙管，龙腾，王好平，李贞，范志勇，周仲荣，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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