一种用于模拟绞刀切削岩土体过程的试验装置制造方法及图纸

本申请提出一种用于模拟绞刀切削岩土体过程的试验装置。所述试验装置包括绞刀自转系统、岩土体横移系统和切削功率扭矩定量监控系统；绞刀自转系统包括绞刀旋转电机、绞刀轴系、绞刀轴系框架、绞刀头；岩土体横移系统包括岩土体试块、试块固定底板、伸缩螺旋扣、限位装置、横移小车、导轨、卷扬机；切削功率扭矩定量监控系统包括扭矩与轴功率监测装置。该试验装置构造简单，易于改造，可靠性强，适用性广，成本低。采用该试验装置可根据用户需要设定绞刀自转速度与横移速度，可直观再现绞刀切削岩土体的运动过程，试验结果更接近真实情况，易于定量监测绞刀切削岩土体的轴功率及扭矩变化，利于对绞刀切削过程的力学机制进行研究。利于对绞刀切削过程的力学机制进行研究。利于对绞刀切削过程的力学机制进行研究。

【技术实现步骤摘要】
一种用于模拟绞刀切削岩土体过程的试验装置


[0001]本技术涉及水利工程领域、疏浚工程领域与海洋工程建设领域，具体来说，是涉及一种用于模拟绞刀切削岩土体过程的试验装置，尤其涉及疏浚领域绞刀自转及横移同步作用下的切削过程模拟。

技术介绍

[0002]疏浚工程中，绞吸挖泥船所使用的绞刀的切削性能将直接影响到疏浚施工的效率以及能耗。因此，如何对绞刀切削岩土体过程机制进行研究，已经成为水利工程、疏浚工程、海洋工程建设领域亟待解决的重要课题之一。然而，目前国内外还缺乏对绞刀切削岩土体过程的研究，通常是依靠理论推导或工程经验进行相应切削部件的设计，具有很大的盲目性，大多数的试验都是仅仅针对直线运动下的刀齿线性切削过程。为了针对绞刀切削岩土体的过程进行研究，迫切需要结合简单易行的室内试验进行分析，其中的关键技术是如何有效的模拟绞刀自转与横移运动耦合，目前尚未发现该类装置的报道。

技术实现思路

[0003]本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够模拟绞刀切削岩土体过程的试验装置及方法。
[0004]本技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0005]技术目的之一
[0006]一种用于模拟绞刀切削岩土体过程的试验装置，其特征在于，该装置包括绞刀自转系统、岩土体横移系统和切削功率扭矩定量监控系统三方面；其中，
[0007]所述绞刀自转系统包括绞刀旋转电机1、绞刀轴系2、绞刀轴系框架4、绞刀头5；所述绞刀头5安装于绞刀轴系2的前端，所述绞刀旋转电机1通过带动绞刀轴系2旋转从而实现绞刀头5的自转运动；这部分设计属于本领域常规技术；
[0008]所述岩土体横移系统包括岩土体试块6、试块固定底板7、伸缩螺旋扣8、限位装置、横移小车12、导轨11、卷扬机14；所述岩土体试块6固定于试块固定底板7上，工作面朝上并对准所述绞刀头5；所述导轨11静止固定于地面基础上；横移小车12通过限位装置连接于导轨11上以使小车只能延导轨方向水平移动；横移小车12两侧通过钢缆绳15与卷扬机14相连，卷扬机14拖拽钢缆绳15控制横移小车12移动以实现绞刀头与岩土体之间的横向运动；所述试块固定底板7一侧通过插销与横移小车12相连，底部通过伸缩螺旋扣8伸缩调节以实现岩土体试块6倾斜角度的自由调节，达到改变绞刀头切削角度的目的；
[0009]所述切削功率扭矩定量监控系统可以为现有技术，它包括扭矩与轴功率监测装置3，安装于绞刀轴系2上用于监测输出的扭矩与系统实时的轴功率，以及调节其转速与输出功率，为领域内已有技术。
[0010]进一步的，横移小车12两侧的滑轮10
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1各通过限位装置连接于导轨11内侧的滑槽内：所述限位装置包括滑轮转轴连接部件10
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2、防碰撞轮91、防碰撞转轴连接部件92，其中，
通过滑轮转轴连接部件10
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2使得滑轮10
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1连接于横移小车12上，防碰撞轮91与导轨11内侧的滑槽向相对应，防碰撞轮91通过防碰撞转轴连接部件92活动连接于横移小车12上；在水平向，横移小车12长度与导轨11两侧的滑槽之间的间距相配合；同弧度(15度以内)的两根导轨11并行；通过限位装置的防碰撞轮91可以适应弧度需要；在竖向，限位装置整体高于导轨11的滑槽高度，且设防在导轨11的滑槽开口侧。
[0011]技术目的之二
[0012]基于上述技术方案，对所述切削功率扭矩定量监控系统进行创新，即：切削功率扭矩定量监控系统还包括界面输出模块、分析模块，通过所述扭矩与轴功率监测装置3获得数据，试验中通过界面输出模块可实时观察刀齿对岩土体的切削过程，通过分析模块进而研究分析绞刀头切削破坏岩土体的力学机制机理。
[0013]技术目的之三
[0014]基于上述技术方案，对所述切削功率扭矩定量监控系统进行创新，即：切削功率扭矩定量监控系统还包括控制器，用于控制岩土体横移系统中的伸缩螺旋扣8液压驱动机构以及卷扬机驱动机构，同时用于控制绞刀自转系统中的绞刀旋转电机驱动，从而控制绞刀头5的切削运动过程。通过分别控制绞刀头5的自转运动状态、伸缩螺旋扣8的长度以及横移小车12的运动状态，可实现对绞刀切削运动的模拟。
[0015]进一步的，所述的分析模块可以运行于个人计算机；配套的，所述扭矩与轴功率监测装置3，采用无线传输技术，可将监测数据结果通过无线信号传输到个人计算机上，便于用户处理分析数据。
[0016]一种用于模拟绞刀切削岩土体过程的试验方法，是在传统的刀齿切削岩土体试验方法的基础上，将绞刀的自转与横移分解，克服了现有技术存在的缺陷，能够更加直观的观测绞刀切削岩土体过程，总结绞刀切削岩土体规律。
[0017]具体的，所述岩土体试块6固定于试块固定底板7上，工作面朝上并对准所述绞刀头5，实现绞刀自转下采集和观测绞刀切削岩土体过程，以及通过调整横移小车12携带岩土体试块6与绞刀头5发生横移运动，并采集和观测绞刀切削岩土体过程；以及上述两个过程共存耦合，并采集和观测绞刀切削岩土体过程；如此，总结绞刀切削岩土体规律。
[0018]与现有技术相比，本技术将绞刀头的自转与横移运动进行分解，通过绞刀头旋转和岩土体横移，模拟疏浚工程中绞刀头自转与横移的耦合运动，其切削姿态和运动过程可根据用户要求自定义，试验中可实时观察刀齿对岩土体的切削过程，进而研究分析绞刀头切削破坏岩土体的变形力学机制机理研究。本技术实施简单，操作便捷。
[0019]本技术具有以下优点：
[0020](1)装置构造简单，易于改造，可靠性强，适用性广，成本低。
[0021](2)可直观再现绞刀切削岩土体的运动过程，试验结果更接近真实情况。
[0022](3)绞刀自转速度与横移速度可根据用户需要设定。
[0023](4)易于定量监测绞刀切削岩土体的轴功率及扭矩变化，利于对绞刀切削过程的力学机制进行研究。
附图说明
[0024]构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本实用新
型的示意性说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。
[0025]附图如下：
[0026]图1为本技术的侧视图；
[0027]图2为本技术装置的绞刀头；(为现有技术)
[0028]图3为图1所示装置的俯视图；
[0029]图4为本技术装置的岩土体横移机构装置图；
[0030]图5为本技术装置的限位滑轮与导轨。
[0031]图中：
[0032]绞刀旋转电机1、绞刀轴系2；
[0033]扭矩与轴功率监测装置3、绞刀轴系框架4、绞刀头5、土体试块6、试块固定底板7、伸缩螺旋扣8、导轨11、横移小车12、绞刀框架支撑13、卷扬机14、钢缆绳15；
[0034]滑轮10
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1、滑轮转轴连接部件10
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2、防碰撞轮91、防碰撞本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于模拟绞刀切削岩土体过程的试验装置，其特征在于，该装置包括绞刀自转系统、岩土体横移系统和切削功率扭矩定量监控系统三方面；其中，所述绞刀自转系统包括绞刀旋转电机(1)、绞刀轴系(2)、绞刀轴系框架(4)、绞刀头(5)；所述绞刀头(5)安装于绞刀轴系(2)的前端，所述绞刀旋转电机(1)通过带动绞刀轴系(2)旋转从而实现绞刀头(5)的自转运动；所述岩土体横移系统包括岩土体试块(6)、试块固定底板(7)、伸缩螺旋扣(8)、限位装置、横移小车(12)、导轨(11)、卷扬机(14)；所述岩土体试块(6)固定于试块固定底板(7)上，工作面朝上并对准所述绞刀头(5)；所述导轨(11)静止固定于地面基础上；横移小车(12)通过限位装置连接于导轨(11)上以使小车只能延导轨方向水平移动；横移小车(12)两侧通过钢缆绳(15)与卷扬机(14)相连，卷扬机(14)拖拽钢缆绳(15)控制横移小车(12)移动以实现绞刀头与岩土体之间的横向运动；所述试块固定底板(7)一侧通过插销与横移小车(12)相连，底部通过伸缩螺旋扣(8)伸缩调节以实现岩土体试...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁鑫，尹纪富，陆寅松，王费新，金鹏，伍立说，冒小丹，胡京招，刘功勋，周忠玮，赵旭远，谢康，
申请(专利权)人：中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司，
类型：新型
国别省市：