本發(fā)明涉及盾構(gòu)機技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種實驗型盾構(gòu)機推進實驗平臺。

背景技術(shù)：

盾構(gòu)機是一種專門用來挖掘隧道的大型高科技工程機械，它包含了電氣、控制、液壓、測量導(dǎo)向等多方面的知識。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，城市人口越來越多，城市地下空間的利用就顯得尤為重要，而盾構(gòu)法施工在城市地下空間利用中的使用比例越來越大，上至地鐵隧道挖掘，下至地下管廊的施工都要用到盾構(gòu)機，盾構(gòu)法已然成了城市地下施工的主要手段。

相比于盾構(gòu)機的高速發(fā)展，國內(nèi)許多高校都缺少相關(guān)的實驗室來供學(xué)生們做一些與盾構(gòu)相關(guān)的實驗，導(dǎo)致目前大多數(shù)高校畢業(yè)生對盾構(gòu)機的認(rèn)識都處于理論階段，高校畢業(yè)生投入工作后，需要花很大一段時間來熟悉盾構(gòu)機的操作和相關(guān)知識，同時，在這期間還有可能因為畢業(yè)生的經(jīng)驗不足等問題引發(fā)一些工程事故。這嚴(yán)重的影響了我國盾構(gòu)機的發(fā)展，校園知識儲備不能和現(xiàn)實中盾構(gòu)機設(shè)計和操作完美匹配成為當(dāng)代相關(guān)專業(yè)的高校畢業(yè)生面臨的最大問題。因此，針對實驗型盾構(gòu)機的研究具有很大的應(yīng)用價值。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：由于國內(nèi)許多高校缺少相關(guān)的實驗室來供學(xué)生們做一些盾構(gòu)相關(guān)的實驗，導(dǎo)致目前大多數(shù)高校畢業(yè)生對盾構(gòu)機的認(rèn)識都處于理論階段，投入工作后，需要花很大一段時間來熟悉盾構(gòu)機的操作和相關(guān)知識，因此本發(fā)明提供了一種實驗型盾構(gòu)機推進實驗平臺來解決目前大多數(shù)高校畢業(yè)生對盾構(gòu)機的認(rèn)識都處于理論階段，并且校園知識儲備不能和現(xiàn)實中盾構(gòu)機設(shè)計和操作完美匹配的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種實驗型盾構(gòu)機推進實驗平臺，包括土壤箱、固定凹槽、模型盾構(gòu)機、盾構(gòu)軌道、土料排出機構(gòu)、反作用力承力板、操作琴臺以及實驗臺；所述實驗臺前端設(shè)置有固定凹槽，所述固定凹槽安裝在前端的長方體框架結(jié)構(gòu)上，用于安裝并固定土壤箱，所述實驗臺中端為長方形板狀，上端放置盾構(gòu)軌道，進一步的在盾構(gòu)軌道上安裝模型盾構(gòu)機，所述實驗臺中端靠近后端部分安裝有土料排出機構(gòu)，所述實驗臺后端為方形桌狀，其上安裝反作用力承力板。

所述固定凹槽為與土壤箱外徑相同的弧形凹槽結(jié)構(gòu)，用于安裝并固定土壤箱。

所述土壤箱為圓柱形殼體結(jié)構(gòu)，土壤箱內(nèi)部設(shè)計有推板，推板為圓形板狀結(jié)構(gòu)，直徑與土壤箱內(nèi)徑相同，推板內(nèi)嵌于土壤箱，可以在土壤箱內(nèi)移動，通過壓力計對推板進行施壓，從而模擬不同埋深情況下的土壤壓力，同時土壤箱的前后板可以被盾構(gòu)機切削，學(xué)生在實驗過程中可以觀察盾構(gòu)機的入土和出土過程，所述土壤箱用于裝載合適體積的土壤，模擬各種土壤情況，土壤箱內(nèi)部設(shè)計有刻度尺，方便學(xué)生根據(jù)自己的要求調(diào)配不同土壤的分層及配比，解決了實驗室土體裝配的問題；所述推板安裝有自動門，自動門用電磁鎖控制開關(guān)，可自動打開；土壤箱還設(shè)置有閉鎖裝置，左側(cè)、右側(cè)以及底端設(shè)計有固定板，所述左右兩側(cè)固定板用于固定土壤箱，所述底端固定板用于定位并固定土壤箱。

所述模型盾構(gòu)機從實驗需要出發(fā)，參照實際盾構(gòu)機設(shè)置刀盤、鉸接裝置和推進裝置。所述切刀盤中心布置有切刀32把，為軟土區(qū)刀具，用阿基米德螺旋線布置法布置，滾刀8把，仿形刀1把，中心刀4把，為硬巖區(qū)刀具，用同心圓布置法布置。所述鉸接裝置在推進液壓缸前的支撐環(huán)和切口環(huán)之間用鉸接油缸連接起來，含12個鉸接液壓缸和2個夾緊裝置液壓缸，鉸接液壓缸的前后都用球鉸連接，使模型盾構(gòu)機前后易于彎曲，并且方便調(diào)整模型盾構(gòu)機掘進曲線，解決了模型盾構(gòu)機實驗過程由于掘進距離短，轉(zhuǎn)彎軌跡不明顯的問題。所述推進裝置主要是12個推進液壓缸，在直線掘進實驗中，每個液壓缸的行程都相同，略大于土壤箱的厚度。

所述反作用力承力板設(shè)計成擋板形式，底座設(shè)計有6個定位鞘，并通過定位鞘安裝在工作臺上面，反作用力承力板一端和模型盾構(gòu)機推進液壓缸連接，另一端兩側(cè)設(shè)計三角稱板輔助受力，并加有加強筋。

所述土料排出機構(gòu)安裝于實驗臺中端靠近后端的位置，包括土料傳送帶和土料收集箱，模型盾構(gòu)機內(nèi)部采用螺旋輸送機運輸土料，并將土料在模型盾構(gòu)機尾部排出，所述土料傳送帶安裝實驗臺中端靠近后端的位置，主要作用是將運輸出來的土料輸送到土料傳送帶輸出端下方的土料收集箱中，所述土料收集箱為圓柱狀，用于收集土料傳送帶輸送的土料。

所述盾構(gòu)軌道供模型盾構(gòu)機掘進和停放時放置，為了防止實驗過程中，模型盾構(gòu)機掘入土壤箱時模型盾構(gòu)機掉出軌道，在盾構(gòu)軌道底座安裝有旋轉(zhuǎn)軸承，使得盾構(gòu)軌道可以旋轉(zhuǎn)，同時盾構(gòu)軌道可以在一個垂直于直線掘進方向的滑槽內(nèi)移動，當(dāng)模型盾構(gòu)機轉(zhuǎn)向時，盾構(gòu)軌道會被動的隨著模型盾構(gòu)機的轉(zhuǎn)向做出相應(yīng)的轉(zhuǎn)動。

本發(fā)明一種實驗型盾構(gòu)機推進實驗平臺，主要完成盾構(gòu)機直線掘進和轉(zhuǎn)向時模擬實驗，配合相關(guān)的模型盾構(gòu)機、實驗臺與操作琴臺，可以根據(jù)實驗要求自由調(diào)整掘進參數(shù)。所述操作琴臺參照實際盾構(gòu)機操作琴臺設(shè)置各類按鈕、旋鈕和指示燈。

本發(fā)明的有益效果是：為國內(nèi)高校提供一種實驗型盾構(gòu)機推進實驗平臺，供學(xué)生們做一些盾構(gòu)相關(guān)的實驗，幫助學(xué)生熟悉盾構(gòu)機的操作和相關(guān)知識，有效解決目前大多數(shù)高校畢業(yè)生對盾構(gòu)機的認(rèn)識處于理論階段的問題。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種實驗型盾構(gòu)機推進實驗平臺的正視圖。

圖2是本發(fā)明一種實驗型盾構(gòu)機推進實驗平臺的右視圖。

圖3是本發(fā)明一種實驗型盾構(gòu)機推進實驗平臺的俯視圖。

圖4是本發(fā)明一種實驗型盾構(gòu)機推進實驗平臺模型盾構(gòu)機的刀盤正視圖。

圖5是本發(fā)明一種實驗型盾構(gòu)機推進實驗平臺固定凹槽的正視圖。

圖中：1、自動門；2、推板；3、土壤箱體；4、閉鎖裝置；5、實驗臺；6、土料傳送帶；7、定位鞘；8、土料排出機構(gòu)；9、盾構(gòu)軌道10、刀盤；11、鉸接油缸；12、模型盾構(gòu)機；13、推進液壓缸；14、反作用力承力板；15、三角稱板；16、固定凹槽。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

一種實驗型盾構(gòu)機推進實驗平臺，包括土壤箱3、固定凹槽16、模型盾構(gòu)機12、盾構(gòu)軌道17、土料排出機構(gòu)8、反作用力承力板14以及實驗臺5。

所述實驗臺5前端為配合土壤箱3穩(wěn)定放置，設(shè)計有與土壤箱3半徑相同的弧形凹槽。

所述土壤箱3通過閉鎖裝置4定位并固定于固定凹槽16，箱體內(nèi)部有刻度尺，方便學(xué)生根據(jù)自己的要求配置不同比例土壤，推板2內(nèi)嵌于土壤箱3，通過壓力計對推板2進行施壓，模擬不同深埋情況下的土壤壓力，同時土壤箱3的前后板都可以被模型盾構(gòu)機切削，便于學(xué)生在實驗中觀察模型盾構(gòu)機12入土和出土過程。

所述推板2放置有自動門1，可自動打開，通過電磁鎖控制開關(guān)。

所述模型盾構(gòu)機12參照實際盾構(gòu)機設(shè)置刀盤10、鉸接裝置和推進裝置。

所述刀盤10安裝有壓力傳感器，可以實時反映刀盤10在推進過程中遇到的壓力。

所述推進裝置主要是推進液壓缸13，所述推進液壓缸13安裝有壓力傳感器，可以反映出分區(qū)后的液壓缸不同區(qū)域間的壓力，直線掘進時，每個液壓缸行程相同，略大于土壤箱3的厚度。

所述鉸接裝置可以通過設(shè)定鉸接油缸11的行程來實現(xiàn)模型盾構(gòu)機12的方向控制。

所述盾構(gòu)軌道9用于供模型盾構(gòu)機掘進和停放時放置，盾構(gòu)軌道9底座安裝有旋轉(zhuǎn)軸承，當(dāng)模型盾構(gòu)機12轉(zhuǎn)向時，盾構(gòu)軌道9會被動的隨著模型盾構(gòu)機12的轉(zhuǎn)向做出相應(yīng)的轉(zhuǎn)動，并且可以在一個垂直于直線掘進方向的滑槽內(nèi)移動。

所述反作用力承力板14為擋板形式，用于承受模型盾構(gòu)機12盾構(gòu)掘進時刀盤10切削過程中受到的土體正面阻力和刀盤10切削土體時的土層抗力，所述反作用力承力板14一端和推進液壓缸13連接，另一端設(shè)計三角稱板15輔助受力，所述反作用力承力板14設(shè)置有6個定位鞘7，并通過定位鞘7安裝在工作臺上面，便于拆裝，維修方便。

所述土料排除機構(gòu)8用于排出實驗過程中切削下來的土料，實驗時，模型盾構(gòu)機12內(nèi)部螺旋輸送機將刀盤切削下來的土料運輸至模型盾構(gòu)機12尾部，并排出至土料排除機構(gòu)的8的土料傳送帶6，再通過土料傳送帶6將運輸出來的土料輸送至土料傳送帶6輸出端下方的土料收集箱。

直線掘進實驗時，學(xué)生自己配置土壤并置于土壤箱3，根據(jù)土壤情況選擇刀具，計算模型盾構(gòu)機12的前進速度等參數(shù)，輸入到操作琴臺，啟動模型盾構(gòu)機12開始直線掘進實驗?？刂七^程中學(xué)生觀測模型盾構(gòu)機12的結(jié)構(gòu)和掘進過程，以及模型盾構(gòu)機12掘進過程中刀具切削土壤的情況，收集實驗過程中相關(guān)數(shù)據(jù)。

轉(zhuǎn)向?qū)嶒灂r，學(xué)生在實驗前計算好鉸接的角度、每個鉸接液壓缸11的行程以及推進液壓缸13的行程，計算出的數(shù)據(jù)經(jīng)老師確認(rèn)無誤之后輸入到操作琴臺，啟動模型盾構(gòu)機12開始轉(zhuǎn)向?qū)嶒?，模型盾?gòu)機12轉(zhuǎn)向時，先由鉸接油缸11調(diào)整需要轉(zhuǎn)彎的角度，然后推進液壓缸13進入轉(zhuǎn)彎模式，進行轉(zhuǎn)彎，此過程中，學(xué)生根據(jù)刀盤10壓力傳感器傳來的數(shù)據(jù)，記錄刀盤10上不同轉(zhuǎn)彎半徑的點的壓力。