本发明专利技术公开了一种直线旋转多运动模式的缩比滚刀试验台，包括底座、刀具加载装置和岩箱，所述刀具加载装置与岩箱相对设置，所述刀具加载装置与所述底座活动连接，所述岩箱设置在底座上，所述底座上固设有右支板，所述岩箱设置在所述右支板靠近刀具加载装置的一侧，所述岩箱与所述右支板转动连接。本发明专利技术夹持的岩石块的被切削岩样面与真实工况下的掌子面相同，使得被切削的岩渣可在重力作用下掉落，避免了现有技术中采用立式结构的破岩试验台会产生岩渣干扰滚刀的破岩情况；本发明专利技术可分别使刀具和岩箱相对做直线运动和圆周运动，分别用于探究不同形式下的刀具的破岩及磨损机理，弥补了单一模式的缺失。
【技术实现步骤摘要】
一种直线旋转多运动模式的缩比滚刀试验台
本专利技术属于隧道工程
，具体属于一种直线多旋转多运动模式的缩比滚刀试验台。
技术介绍
盾构/TBM在地下空间工程项目中得到了广泛应用，其具有安全、快速、高效、对环境破坏小、不受气候影响等特点。盾构/TBM设备的需求也逐年升高。滚刀和切刀是盾构/TBM破岩的主要工具，属于易损易消耗的部件，其耗损和寿命直接影响着掘进的质量、效率和成本。现有的对刀具破岩机理的试验研究主要是基于搭建的试验台，其中主要是以全尺寸刀具的试验为主，如科罗拉多矿业大学、中南大学、天津大学(杨帆.TBM盘形滚刀破岩试验装置的研制[D].天津大学,2017.)等的试验台，其设备尺寸大、载荷大、操作复杂、试验效率低、刀具检测分析不便，现有的试验台大多只能模拟刀具和岩样间的直线、圆周运动中的一种，类型单一。现有的试验台主要是立式结构，破碎后的岩渣堆积在压痕处，无法排出，影响实验数据。湘潭大学的试验台虽为卧式结构，但其(公开号：CN209416682U)结构复杂，特别是岩样部分，活动部件过多，会导致试验时振动较大。同时岩样尺寸较设备尺寸的占比较小(在岩样周围设置了传动装置会造成岩样的面积较小)，单块岩样试验时获得的数据有限，它仍无法同时安装多把刀具，研究多刀间的耦合作用，另外在真实工况下。缩比刀具的试验台也有研制，如盾构及掘进技术国家重点实验室的磨蚀试验台(韩伟锋,陈馈,李凤远,张兵.滚刀复合磨蚀实验台研制[J].建筑机械化,2015,36(12):53-56.)，但它主要针对线性磨蚀试验，功能单一。综上所述，上述刀具破岩试验台虽然可以模拟滚刀的直线切割破岩、开展刀具磨损实验等，但无法同时做到待切削岩体表面与真实掌子面平行、自动掉渣、施加回转切割试验等，且模拟盾构机真实工况的卧式直线破岩试验台尚不多见。
技术实现思路
针对现有技术中缺乏模拟盾构机真实工况的卧式直线破岩试验台的问题，本专利技术提供一种直线旋转多运动模式的缩比滚刀试验台，其目的在于：提出一种模拟盾构机真实工况的卧式结构、采用便于试验和分析的多把缩比刀具、且能实现刀具岩石间直线圆周两种运动形式的一种试验台。本专利技术采用的技术方案如下：一种直线旋转多运动模式的缩比滚刀试验台，包括底座、刀具加载装置和岩箱，所述刀具加载装置与岩箱相对设置，所述刀具加载装置与所述底座活动连接，所述岩箱设置在底座上，所述底座上固设有右支板，所述岩箱设置在所述右支板靠近刀具加载装置的一侧，所述岩箱与所述右支板转动连接。在上述方案中，刀具加载装置与底座活动连接，岩箱设置在底座上，刀具加载装置可以通过滑动的方式实现刀具的三个方向的调节，从而调节缩比刀具与岩箱的相对位置，即而实现模拟滚刀的直线切割运动，在底座上设置右支板，岩箱与右支板转动连接，可以实现岩箱的转动，从而实现模拟滚刀的圆周运动，本专利技术避免了现有技术中通过调节岩箱的位置才能实现滚刀和岩箱相对位置改变的这一情况，避免了调节岩样时需要使用过多的能量和使用更复杂的传动系统；本专利技术通过调节刀具加载装置相对于岩样的位置，实现刀具与岩箱的相对位置改变，这一调节方式相对于现有技术更接近真实的工况，使得本专利技术最终测得的数据更具有真实性；本专利技术夹持的岩石块的被切削岩样面与真实工况下的掌子面相同(与横向掘进方式相互垂直)，使得被切削的岩渣可在重力作用下掉落，避免了现有技术中采用立式结构的破岩试验台会产生岩渣干扰滚刀的破岩情况；本专利技术可分别使刀具和岩箱相对做直线运动(线切割试验)和圆周运动(回转切割试验)，分别用于探究不同形式下的刀具的破岩及磨损机理，弥补了单一模式的缺失；本专利技术避免了现有技术中通过调节岩样的位置才能实现滚刀和岩箱相对位置改变的这一情况，从而使得岩箱周围的传动系统较少，即而可以设置较大的岩箱，故可以设置多把缩比刀具用于研究多刀间的耦合作用，避免了现有技术中在岩箱周围设置复杂的传动系统，使得岩箱的较小，没有足够的岩石用于多把刀具的切割。优选的，所述岩箱与所述右支板之间设置有旋转平台和回转支承，所述旋转平台的一侧与所述岩箱连接，所述回转支承设置在所述旋转平台和右支板之间，所述回转支承的一侧与所述旋转平台连接，另一侧与所述右支板固定连接，所述回转支承包括外圈和内圈，所述回转支承的内圈设置有齿圈，所述右支板上固设有齿轮轴，所述齿轮轴与所述齿圈配合，所述齿轮轴远离齿圈的一侧连接有减速电机，所述齿轮轴与所述减速电机之间设置法兰盘，所述齿轮轴的一端穿过法兰盘与所述减速电机连接，所述法兰盘的一侧固定在所述右支板上，所述减速电机固设在所述底座上。采用该优选的方案，减速电机通过电机支座固定在底座上，回转支承和法兰盘通过螺栓和右支板连接，岩箱安装在回转平台上，回转平台通过螺栓安装在回转支承上，回转支承与减速电机间通过齿轮轴传动，齿轮轴固定于法兰盘的轴承中，减速电机可以带动齿轮轴使回转支承及安装在回转支承上的回转平台、岩箱转动，从而使刀具和岩样相对做圆周运动，从而模拟回转切割试验。优选的，所述底座上设置有左支板，所述左支板的一侧与所述右支板设置有岩箱的一侧相对设置，所述左支板和右支板之间通过数个导柱连接，所述刀具加载装置设置在所述导柱上，所述导柱的一端固设在左支板的一侧，另一端穿过刀具加载装置与所述右支板连接，所述刀具加载装置与所述导柱之间的连接为活动连接，所述刀具加载装置与所述左支板之间设置液压伸缩装置。采用该优选的方案，在左支板和右支板之间设置数个导柱，导柱穿过刀具装置，刀具加载装置可以在导杆上相对滑动，导杆做导向作用，使用液压伸缩装置可以推动刀具加载装置在导杆上滑动，从而实现刀具加载装置与底座之间的活动连接，故通过液压伸缩装置可以调节刀具和岩箱的横向相对位置。优选的，所述液压伸缩装置包括伺服液压缸和伸缩杆，所述伺服液压缸固设在左支板上，所述伸缩杆的一端与所述伺服液压缸连接，另一端与所述刀具加载装置通过球铰连接。采用该优选的方案，伺服液压缸的伸缩杆末端通过球铰与移动板上的耳板相连，可使移动板在承受编载力时不会影响到伺服液压缸，使得设备的可靠性更好。优选的，所述左支板与所述底座之间设置有左支撑板，所述右支板与所述底座之间设置有右支撑板。采用该优选的方案，设置左支撑板和右支撑板分别支撑左支板和右支板，用于增加本专利技术的结构稳定性。优选的，所述刀具加载装置包括移动板、刀具调节平台和第一导轨，所述移动板与所述底座活动连接，所述移动板和右支板相对设置，所述刀具调节平台设置在所述移动板靠近右支板的一侧，所述刀具调节平台与所述移动板之间通过两个第一导轨连接，所述刀具调节平台靠近右支板的一侧设置有所述缩比刀具，所述刀具调节平台与所述移动板之间设置有滚珠丝杆，所述滚珠丝杆与所述刀具调节平台之间通过螺母座连接，所述滚珠丝杆的两端与所述移动板之间通过轴承座连接，所述滚珠丝杆的一端连接有伺服电机，所述滚珠丝杆与所述伺服电机之间通过联轴器连接。采用该优选的方案，刀具调节平台与移动板之间通过第一导轨连接，刀具调节平台就可以在移动板上相对滑动，设置滚珠丝杆用于刀具调节平台在移动板上的滑动，滚珠丝杆可本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种直线旋转多运动模式的缩比滚刀试验台，包括底座(1)、刀具加载装置(2)和岩箱(3)，所述刀具加载装置(2)与岩箱(3)相对设置，其特征在于：所述刀具加载装置(2)与所述底座(1)活动连接，所述岩箱(3)设置在底座(1)上，所述底座(1)上固设有右支板(4)，所述岩箱(3)设置在所述右支板(4)靠近刀具加载装置(2)的一侧，所述岩箱(3)与所述右支板(4)转动连接，所述刀具加载装置上设置有数个缩比刀具(19)。/n
【技术特征摘要】
1.一种直线旋转多运动模式的缩比滚刀试验台，包括底座(1)、刀具加载装置(2)和岩箱(3)，所述刀具加载装置(2)与岩箱(3)相对设置，其特征在于：所述刀具加载装置(2)与所述底座(1)活动连接，所述岩箱(3)设置在底座(1)上，所述底座(1)上固设有右支板(4)，所述岩箱(3)设置在所述右支板(4)靠近刀具加载装置(2)的一侧，所述岩箱(3)与所述右支板(4)转动连接，所述刀具加载装置上设置有数个缩比刀具(19)。
2.根据权利要求1所述的一种直线旋转多运动模式的缩比滚刀试验台，其特征在于：所述岩箱(3)与所述右支板(4)之间设置有旋转平台(5)和回转支承(6)，所述旋转平台的一侧(5)与所述岩箱(3)连接，所述回转支承(6)设置在所述旋转平台(5)和右支板(4)之间，所述回转支承(6)的一侧与所述旋转平台(5)连接，另一侧与所述右支板(4)固定连接，所述回转支承(6)包括外圈和内圈，所述回转支承(6)的内圈设置有齿圈(7)，所述右支板(4)上固设有齿轮轴(8)，所述齿轮轴(8)与所述齿圈(7)配合，所述齿轮轴(8)远离齿圈(7)的一侧连接有减速电机(9)，所述齿轮轴(8)与所述减速电机(9)之间设置法兰盘(9)，所述齿轮轴(8)的一端穿过法兰盘(9)与所述减速电机(10)连接，所述法兰盘(9)的一侧固定在所述右支板(4)上，所述减速电机(10)固设在所述底座(1)上。
3.根据权利要求1所述的一种直线旋转多运动模式的缩比滚刀试验台，其特征在于：所述底座(1)上设置有左支板(11)，所述左支板(11)的一侧与所述右支板(4)设置有岩箱(3)的一侧相对设置，所述左支板(11)和右支板(4)之间通过数个导柱(12)连接，所述刀具加载装置(2)设置在所述导柱(12)上，所述导柱(12)的一端固设在左支板(11)的一侧，另一端穿过刀具加载装置(2)与所述右支板(4)连接，所述刀具加载装置(2)与所述导柱(12)之间的连接为活动连接，所述刀具加载装置(2)与所述左支板(11)之间设置液压伸缩装置。
4.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：莫继良，龙腾，段文军，章龙管，王好平，勾斌，李贞，范志勇，罗大兵，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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