一种硬岩TBM模拟掘进装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种硬岩TBM模拟掘进装置，包括竖直设置的机架、第一驱动装置、第二驱动装置和控制系统，在机架上部设有用于支撑试样的上横梁，上横梁的下方安装刀盘，所述的第一驱动装置驱动扭转轴旋转，所述的扭转轴端部与所述的刀盘相连，所述的第二驱动装置通过传动装置可驱动所述的上横梁带着试样上下移动；所述的刀盘的中心安装有鱼尾刀，在鱼尾刀的上、下、左、右各安装一把正滚刀，在正滚刀的外圈安装两把侧刀，在两把侧刀的外圈安装两把边刀，侧刀与边刀间隔分布，相邻边刀和侧刀的轴线之间呈90

【技术实现步骤摘要】
一种硬岩TBM模拟掘进装置


[0001]本专利技术属于TBM模拟掘进
，具体涉及一种硬岩TBM模拟掘进装置。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。
[0003]相较于传统的钻爆法施工，TBM(全断面隧道掘进机)具有施工速度快、对围岩影响小、支护工作量少、振动噪声小、安全性高、作业人员少等优点。在复杂地形地貌深长隧道的施工中，其优势更为显著，因此广泛应用于铁路、公路、市政、水电等隧道的建设。
[0004]专利技术人了解到，在TBM的掘进过程中，难免遇到强度高的硬岩地段、破碎易变形的软岩地段以及软硬交叉分布的复杂地层，而国内相关研究人员相对聚焦于研究TBM试验台刀具的磨损和压痕方向，很少研究TBM在不同地层的掘进规律，所设计的试验加载装置主要针对硬岩，或主要针对软岩，难以模拟各种工况、各种强度岩石的切削过程，且在硬岩掘进加载过程中只能产生压痕，无法完全贯入试件，对试件的掘进破坏机理和掘进面破坏形态研究有限。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种硬岩TBM模拟掘进装置，能够至少解决上述技术问题之一。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的一个或多个实施例提供一种硬岩TBM模拟掘进装置，包括竖直设置的机架、第一驱动装置和第二驱动装置，在机架上部设有用于支撑试样的上横梁，上横梁的下方安装刀盘，所述的第一驱动装置驱动扭转轴旋转，所述的扭转轴端部与所述的刀盘相连，所述的第二驱动装置通过传动装置可驱动所述的上横梁带着试样上下移动；所述的刀盘的中心安装有鱼尾刀，在鱼尾刀的上、下、左、右各安装一把正滚刀，在正滚刀的外圈安装两把侧刀，在两把侧刀的外圈安装两把边刀，侧刀与边刀间隔分布，相邻边刀和侧刀的轴线之间呈90
°
。
[0007]作为进一步的技术方案，所述的边刀向外倾斜，切割形成的同心圆半径略大于刀盘半径。
[0008]作为进一步的技术方案，所述正滚刀的极径按不等刀间距布置，位置相邻的左右滚刀之间的破岩区域保证相交。
[0009]作为进一步的技术方案，所述扭转轴通过深沟球轴承、推力球轴承与刀盘相连，深沟球轴承与扭转轴采用过盈配合。
[0010]作为进一步的技术方案，所述的深沟球轴承位于推力轴承下方。
[0011]作为进一步的技术方案，所述的机架包括底座，在底座上设置多根立柱，沿着立柱的高度方向，从上向下依次设置上横梁、中横梁，在中横梁上设置接料板，刀盘设置在中横梁上方，上横梁下方。
[0012]作为进一步的技术方案，所述的刀盘位于上横梁的下方。
[0013]作为进一步的技术方案，所述的传动装置包括动力底座、伺服电机、同步带、同步轮、丝杠；所述动力底座中间位置安置伺服电机，在动力底座的左右两侧各竖直的设置一个丝杠，在伺服电机的底部安装一个主动轮，主动轮通过同步带驱动安装在丝杠上的同步轮转动，丝杠与上横梁螺纹配合。
[0014]作为进一步的技术方案，在所述立柱上设有连接板，所述的连接板与中横梁之间安装有推力传感器，所述的连接板与所述丝杠螺纹相连，在丝杠转动时，连接板上下移动，因此挤压推力传感器，实现推力大小的检测。
[0015]作为进一步的技术方案，在所述的扭转轴上设有扭转传感器。
[0016]以上一个或多个技术方案的有益效果：
[0017]1.本专利技术提出的模拟装置，第一驱动装置控制刀盘转动的同时，试样在第二驱动装置驱动下，上下进给，且采用特制刀盘，能够克服往常TBM加载试验装置无法贯入试件的不足，可提供从软岩到硬岩的贯入相似试验，能满足绝大多数围岩环境及不同工况的需要，最大程度契合现场实际情况。
[0018]2.本专利技术为岩石TBM掘进加载提供了一种试验装置，该试验装置配有软件系统，经伺服系统控制推力和扭矩，实现掘进参数的精准、实时控制，能够模拟现场TBM掘进岩层的过程，并实时记录掘进参数的变化情况。
[0019]3.本专利技术还提供手动控制功能，对加载端上、下移动功能实现手动调速和急停；具有机械限位保护，负荷超过额定值的10％时自动停机保护，使试验过程更加安全。
[0020]4.本专利技术具有载荷、位移、扭矩、转速多种控制方式，可实现恒应力、恒位移、恒扭矩、恒转速等实验，并可在两种控制方式间实现无冲击转换，实现闭环控制；能够实时成图，各种控制方式可以平滑切换可以显示负荷
‑
位移曲线、负荷
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时间曲线、角度
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时间曲线和力值
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扭矩曲线，实现可视化操作，便于观测掘进过程、调整掘进参数。
附图说明
[0021]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限定。
[0022]图1是本专利技术一个或多个实施例中简易正视纵剖面示意图。
[0023]图2是本专利技术一个或多个实施例中整体结构俯视图。
[0024]图3是本专利技术一个或多个实施例中整体结构右视图。
[0025]图4是本专利技术一个或多个实施例中传动带的布置图。
[0026]图5是本专利技术一个或多个实施例中滚珠螺母的结构示意图。
[0027]图6是本专利技术一个或多个实施例中滚刀布置图。
[0028]图7是图6的A
‑
A剖视图。
[0029]为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。
[0030]图中，1
‑
固定架、2
‑
导向立柱、3
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限位板、4
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上横梁、5
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刀盘、6
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推力球轴承、7
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深沟球轴承、8
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扭转轴、9
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接料板、10
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中横梁、11
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推力传感器、12
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推力传感器连接板、13
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扭转传感器、14
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扭转电机座、15
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减速机、16
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伺服电机、17
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动力底座、18
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张紧块、19
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惰轮、20
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同步带、21
‑
底板、22
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底脚、23
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滚珠丝杠、24
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同步轮、25
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滚珠、26
‑
滚珠螺母；5
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1刀盘体，5
‑
2滚刀组件，5
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3滚刀压板、5
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4圆柱头螺钉、5
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5边刮刀、5
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6楔形块、5
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8边刮刀、5
‑
9圆柱头螺
钉、5
‑
10中心鱼尾刀。
具体实施方式
[0031]实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硬岩TBM模拟掘进装置，其特征在于，包括竖直设置的机架、第一驱动装置、第二驱动装置和控制系统，在机架上部设有用于支撑试样的上横梁，上横梁的下方安装刀盘，所述的第一驱动装置驱动扭转轴旋转，所述的扭转轴端部与所述的刀盘相连，所述的第二驱动装置通过传动装置可驱动所述的上横梁带着试样上下移动；所述的刀盘的中心安装有鱼尾刀，在鱼尾刀的上、下、左、右各安装一把正滚刀，在正滚刀的外圈安装两把侧刀，在两把侧刀的外圈安装两把边刀，侧刀与边刀间隔分布，相邻边刀和侧刀的轴线之间呈90
°
；控制系统控制第一驱动装置、第二驱动装置。2.根据权利要求1所述的硬岩TBM模拟掘进装置，其特征在于，所述的边刀向外倾斜，切割形成的同心圆半径略大于刀盘半径。3.根据权利要求1所述的硬岩TBM模拟掘进装置，其特征在于，所述正滚刀的极径按不等刀间距布置，位置相邻的左右滚刀之间的破岩区域保证相交。4.根据权利要求1所述的硬岩TBM模拟掘进装置，其特征在于，所述扭转轴通过深沟球轴承、推力球轴承与刀盘相连，深沟球轴承与扭转轴采用过盈配合，所述的深沟球轴承位于推力轴承下方。5.根据权利要求1所述的硬岩TBM模拟掘进...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛翊国，陶宇帆，冯健翔，田晋，邱道宏，傅康，公惠民，
申请(专利权)人：济南恒乐兴科仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：