一种盾构刀具磨损监测的室内试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种盾构刀具磨损监测的室内试验装置，其特点是，由监测结构、盾构结构、控制结构组成；本试验装置利用位移传感器与高强度弹簧组成，以耐磨材料作为连接位移传感器的探头与掌子面接触，通过盾构刀盘的推进挤压作用压迫探头，由于刀具磨损产生尺寸变化导致位移传感器产生变化，进而位移传感器所产生数据通过无线设备以时间为单位传输至终端计算机，从而在计算机上可以清晰的看到刀具在各个时刻的磨损变化；解决了不同材质、不同型式刀具磨损监测的问题，探讨不同掘进工况下的不同刀具的磨损情况，探究盾构姿态对于刀具磨损和掘进效率的影响。损和掘进效率的影响。损和掘进效率的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种盾构刀具磨损监测的室内试验装置


[0001]本技术涉及盾构隧道工程专业应用研究
，具体地讲是一种盾构刀具磨损监测的室内试验装置，适用于不同围岩环境、不同刀具布置、不同盾构姿态情况下的刀具磨损和掘进效率监测。

技术介绍

[0002]随着盾构施工技术的智能化发展，智能化建造已经成为当今土木工程建设的主旋律，施工机械的自动化已经应用在施工现场的方方面面。鉴于盾构施工的系统性和地质环境的特殊性，对于盾构刀具的磨损和掘进性能的监测是十分重要的。针对现有的刀具监测多采用超声波监测、高清摄影等方法来监测刀具磨损，成本较高；并且在试验设备的设计中，仅采用的切换盾构掘进介质的方式来控制试验变量，未切入更多的盾构掘进要素进行综合分析。因而，对于结合多个盾构要素的系统试验设备在刀模磨损监测和掘进效率监测方面还处于研究阶段，类似的室内试验设备较少。

技术实现思路

[0003]本技术的目的是克服上述已有技术的不足，而提供一种盾构刀具磨损监测的室内试验装置；在充分考虑工程现有的实际问题的情况下，采取合理的刀具磨损监测设备和控制系统，实现了室内条件下的自动化监测和多工况转换等功能，得到的方案数据对施工可以起到一定的指导意义。
[0004]本技术提供的技术方案是：一种盾构刀具磨损监测的室内试验装置，其特殊之处在于，由监测结构、盾构结构、控制结构组成；
[0005]所述的监测结构，包括模拟刮刀和模拟滚刀；所述的模拟刮刀内部孔槽设置有下接位移传感器的高强度探头，位移传感器的探头包裹于第一弹簧之中，高强度探头的下部设置有弹簧开关；所述的模拟滚刀内侧设置有保护外壳，保护外壳的上下两侧分别设置有位移传感器，两个位移传感器通过钢杆连接，钢杆中间位置设能旋转的滑轮，钢杆通过第二弹簧与保护外壳连接；所述的模拟滚刀与滑轮滚动接触；
[0006]所述盾构结构，由加载装置和掘进装置组成；所述的加载装置包括加载反力板，所述的加载反力板一侧与盾构外壳环向滑槽连接，另一侧固定有第一加载装置；所述的掘进装置包括模拟刀盘和盾构外壳；所述的模拟刀盘紧贴盾构外壳左侧截面并且与传动轴相连接；所述的盾构外壳内设第二钢板，第二钢板上固定有连接传动轴的电机，传动轴一端连接模拟刀盘另一端连接电机，传动轴上固定有连接第二千斤顶的第一钢板，第二千斤顶端头连接分离刀盘；所述的盾构外壳下部设传送带；
[0007]所述控制结构，包括框架结构和姿态控制结构，所述框架结构包括钢框架，在钢框架内掘进装置进入位置设置有带有圆形开口的玻璃板，玻璃板四个方向滑槽分别连接有一端设置橡胶材料的加载板，加载板另一端连接第二加载装置，第二加载装置固定在反力框架上，反力框架固定在玻璃板位置的钢框架上；所述的姿态控制结构，包括固定在钢框架上
的第二环形钢板和第一环形钢板，所述的第一环形钢板位于反力板外侧，第二环形钢板位于盾构外壳外侧，在第一环形钢板水平方向的外壁上固定齿轮传动装置。
[0008]进一步的，所述第一环形钢板其内侧设置有两条凹槽放置两根链条，第一环形钢板内侧设置有用于安装第一千斤顶底座的滑道，第一环形钢板的水平方向两侧的凹槽与外界通透，第一环形钢板左右两侧外壁各自固定一个齿轮传动装置，齿轮传动装置与链条接触。
[0009]进一步的，所述第一环形钢板内部通过齿轮连接第一千斤顶，第一千斤顶底部连接底端带有锯齿的弧形底座，弧形底座的弧度等同于第一环形钢板的弧度，弧形底座两侧带有圆柱形钢杆，弧形底座底端与链条接触，第一千斤顶弧形底座两侧的圆柱形钢杆切入第一环形钢板内侧的滑道。
[0010]进一步的，所述第二环形钢板内部分为内环和外环，环间环向布置两排高强弹簧，内环与盾构外壳滑动摩擦接触。
[0011]进一步的，所述第一钢板上固定有若干个第二千斤顶，在每个第二千斤顶的另一端头分别固定有不同的分离刀盘。
[0012]进一步的，所述的钢杆的一侧和滑轮的表面有弹性材料。
[0013]进一步的，所述的模拟刀盘与分离刀盘都预留多个放置刀具的开孔，模拟刀盘同时也预留了与单个分离刀盘尺寸相适应的开孔区域。
[0014]本技术的有益效果：
[0015]1、利用位移传感器与高强度弹簧组成，以耐磨材料作为连接位移传感器的探头与掌子面接触，通过盾构刀盘的推进挤压作用压迫探头，由于刀具磨损产生尺寸变化导致位移传感器产生变化，进而位移传感器所产生数据通过无线设备以时间为单位传输至终端计算机，从而在计算机上可以清晰的看到刀具在各个时刻的磨损程度，根据每个点的位移量可以在计算机上勾画出刀具现有的外形轮廓变化；有助于指导何时更换刀具，解决了不同材质、不同型式刀具磨损监测的问题；
[0016]2、设置土料仓分不同级配或者不同岩石类型进行模拟掘进，通过布置不同类型刀具，探讨不同掘进工况下的不同刀具的磨损程度，运用环形钢板内置千斤顶包围模拟盾构外壳，通过调整千斤顶的行程和角度来调整盾构姿态，从而来探究盾构姿态对于刀具磨损和掘进效率的影响；
[0017]3、可以通过盾构姿态改变系统来调整模拟盾构机的掘进角度来监测在不同岩土介质中的刀具磨损与盾构姿态之间的关系；
[0018]4、可以通过改变刀具类型和布置，监测在不同岩土介质中的刀具的类型布置对于刀具磨损与盾构效率的影响；
[0019]5、可以基于规模较小的室内模型试验，初步论证合理的刀盘布置设计和在不同工况下的刀具磨损，以至于得以得到对于实际施工具有指导意义的方案和数据。
附图说明
[0020]图1是本技术的结构示意图；
[0021]图2是本技术的盾构结构正视图；
[0022]图3是本技术的模拟滚刀监测结构的正视图；
[0023]图4是本技术的模拟刮刀监测结构的正视图；
[0024]图5是本技术的反力框架的正视图；
[0025]图6
‑
1是本技术的第二环形钢板的正视图；
[0026]图6
‑
2是本技术的第二环形钢板的剖面图；
[0027]图7是本技术的齿轮传动装置的正视图；
[0028]图8是本技术的第一环形钢板的剖面图；
[0029]图9是本技术的第一千斤顶底座的侧视图。
[0030]图中：1模拟刮刀，2高强度探头，3弹簧开关，4第一弹簧，5位移传感器，6钢杆，7滑轮，8弹性材料，9模拟滚刀，10加载反力板，11第一加载装置，12电机，13传动轴，14第一钢板，15第一千斤顶，16分离刀盘，17模拟刀盘，18橡胶材料，19加载板，20玻璃板，21齿轮传动装置，22第一环形钢板，23第二环形钢板，24高强弹簧，25保护外壳，26盾构外壳，27传送带，28第二钢板，29反力框架，30第二加载装置，31链条，32钢框架，33第二弹簧，34第二千斤顶。
具体实施方式
[0031]为了更好地理解与实施，下面结合附图给出具体实施例详细说明本技术。
[0032]如图1、2、3、4、5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种盾构刀具磨损监测的室内试验装置，其特征在于，由监测结构、盾构结构、控制结构组成；所述的监测结构，包括模拟刮刀和模拟滚刀；所述的模拟刮刀内部孔槽设置有下接位移传感器的高强度探头，位移传感器的探头包裹于第一弹簧之中，高强度探头的下部设置有弹簧开关；所述的模拟滚刀内侧设置有保护外壳，保护外壳的上下两侧分别设置有位移传感器，两个位移传感器通过钢杆连接，钢杆中间位置设能旋转的滑轮，钢杆通过第二弹簧与保护外壳连接；所述的模拟滚刀与滑轮滚动接触；所述盾构结构，由加载装置和掘进装置组成；所述的加载装置包括加载反力板，所述的加载反力板一侧与盾构外壳环向滑槽连接，另一侧固定有第一加载装置；所述的掘进装置包括模拟刀盘和盾构外壳；所述的模拟刀盘紧贴盾构外壳左侧截面并且与传动轴相连接；所述的盾构外壳内设第二钢板，第二钢板上固定有连接传动轴的电机，传动轴一端连接模拟刀盘另一端连接电机，传动轴上固定有连接第二千斤顶的第一钢板，第二千斤顶端头连接分离刀盘；所述的盾构外壳下部设传送带；所述控制结构，包括框架结构和姿态控制结构，所述框架结构包括钢框架，在钢框架内掘进装置进入位置设置有带有圆形开口的玻璃板，玻璃板四个方向滑槽分别连接有一端设置橡胶材料的加载板，加载板另一端连接第二加载装置，第二加载装置固定在反力框架上，反力框架固定在玻璃板位置的钢框架上；所述的姿态控制结构，包括固定在钢框架上的第二环形钢板和第一环形钢板，所述的第一环形钢板位于反力板外侧，第二环形钢板位于盾构外壳外侧，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：江源，宋克志，张家铭，王开霖，张佳乐，骆俊浩，董传真，庄肃坤，黄腾，孙亭帅，刘广磊，陈泽乾，龚文豪，苏华，韩钰浩，赵杰，
申请(专利权)人：鲁东大学，
类型：新型
国别省市：