專(zhuān)利名稱(chēng)：一種氣體加壓式齒刀切削性能測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種用于隧道工程領(lǐng)域的盾構(gòu)刀具性能測(cè)試裝置，特別是一種氣體加 壓式齒刀切削性能測(cè)試裝置。
技術(shù)背景齒刀作為盾構(gòu)機(jī)的主要切削部件，在實(shí)際的切削過(guò)程中，對(duì)盾構(gòu)的切削性能有著重要 影響，為研究不同地質(zhì)狀況下齒刀的切削機(jī)理，設(shè)計(jì)合理的盾構(gòu)齒刀，需要對(duì)齒刀的切削 進(jìn)行試驗(yàn)研究。對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)進(jìn)行檢索發(fā)現(xiàn)，目前美國(guó)科羅拉多礦業(yè)學(xué)院、國(guó)內(nèi)上海交通大學(xué)、東 北工學(xué)院等高等院校對(duì)盾構(gòu)刀具都有相關(guān)的研究，他們也制作了相關(guān)的試驗(yàn)裝置。專(zhuān)利公 開(kāi)號(hào)為CN 1719280 A大型掘進(jìn)機(jī)模擬試驗(yàn)臺(tái)是對(duì)盾構(gòu)整體的模擬研究，美國(guó)科羅拉多礦業(yè) 學(xué)院則是針對(duì)單把盤(pán)形滾刀在常壓下線(xiàn)性切割研究的試驗(yàn)裝置，而對(duì)于盾構(gòu)齒刀回轉(zhuǎn)切削、 尤其是能進(jìn)行加壓試驗(yàn)研究的測(cè)試裝置，未見(jiàn)到相關(guān)文獻(xiàn)和專(zhuān)利。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于模擬齒刀切削過(guò)程的氣體加壓 式齒刀切削性能測(cè)試裝置，用于在不同地質(zhì)狀況，不同的回轉(zhuǎn)速度以及不同的切削速度下 對(duì)齒刀進(jìn)行切削試驗(yàn)。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的，測(cè)試裝置包括立柱、橫梁、支撐板、導(dǎo)向筒、 導(dǎo)向筒蓋板、齒刀架、動(dòng)密封、齒刀、液壓缸、土倉(cāng)、土壓傳感器、土倉(cāng)蓋、管接頭、靜 密封、回轉(zhuǎn)支承、回轉(zhuǎn)底座、小齒輪、馬達(dá)、地基座。其連接方式為立柱使用地腳螺栓 與地基固定，在立柱上方放置橫梁，并使用螺栓與立柱固定，支撐板平放在橫梁上，用螺 栓固定，導(dǎo)向筒使用螺栓安裝在支撐板上，導(dǎo)向筒下端伸入土倉(cāng)內(nèi)部并與土倉(cāng)蓋設(shè)置動(dòng)密 封，導(dǎo)向筒蓋板使用螺栓固定在導(dǎo)向筒上，液壓缸底與導(dǎo)向筒蓋板鉸接，液壓缸下端連接 齒刀架，齒刀架與液壓缸都置于導(dǎo)向筒內(nèi)部，齒刀架在液壓缸的推動(dòng)下沿導(dǎo)向筒作垂直方 向的直線(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，齒刀架伸入土倉(cāng)內(nèi)部，齒刀安裝在齒刀架上，土倉(cāng)與土倉(cāng)蓋使用螺栓 連接并安裝靜密封，在土倉(cāng)蓋上安裝有帶單向闊的快換對(duì)接管接頭，連接氣體加壓系統(tǒng)對(duì) 土倉(cāng)加壓，土倉(cāng)內(nèi)部安裝有土壓傳感器，用于測(cè)定土體壓力，土倉(cāng)固定在回轉(zhuǎn)支承外圈上， 回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈固定在回轉(zhuǎn)底座上，回轉(zhuǎn)底座安裝在地基座上，回轉(zhuǎn)支承外圈與小齒輪嚙合， 小齒輪由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，從而帶動(dòng)土倉(cāng)作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，馬達(dá)安裝在地基座上，地基座由多根槽鋼 焊接而成。所述的土倉(cāng)，由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)液壓缸推動(dòng)齒刀架作垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，可模 擬齒刀實(shí)際切削過(guò)程。所述的土倉(cāng)蓋與管接頭，通過(guò)連接氣體加壓系統(tǒng)向土倉(cāng)內(nèi)通入壓力氣體，用于模擬實(shí) 際切削過(guò)程中的土壓，待土倉(cāng)內(nèi)氣體壓力達(dá)到設(shè)定壓力后關(guān)閉閥門(mén)，斷開(kāi)氣體加壓系統(tǒng)。所述的測(cè)試裝置，齒刀安裝在齒刀架上，齒刀可以更換為切刀、刮刀或者先行刀，實(shí) 現(xiàn)對(duì)不同刀具的切削性能測(cè)試。本測(cè)試裝置靈活多變，可重復(fù)使用，通過(guò)往土倉(cāng)內(nèi)放置不同的土體、在土倉(cāng)內(nèi)設(shè)置不 同的氣體壓力，提供不同的回轉(zhuǎn)速度以及不同的推進(jìn)速度，完成相應(yīng)的齒刀切削試驗(yàn)。


-圖1為氣體加壓式齒刀切削性能測(cè)試裝置主視圖； 圖2為氣體加壓式齒刀切削性能測(cè)試裝置俯視圖； 圖3為氣體加壓式齒刀切削性能測(cè)試裝置A—A剖視圖； 圖4為氣體加壓式齒刀切削性能測(cè)試裝置B—B剖視圖。
具體實(shí)施方式
如圖1—圖4所示，本發(fā)明包括立柱9、橫梁7、支撐板3、導(dǎo)向筒2、導(dǎo)向筒蓋板l、 齒刀架5、動(dòng)密封6、齒刀ll、液壓缸4、 土倉(cāng)13、 土壓傳感器14、 土倉(cāng)蓋IO、管接頭8、 靜密封12、回轉(zhuǎn)支承16、回轉(zhuǎn)底座17、小齒輪15、馬達(dá)18、地基座19。其連接方式為 立柱9使用地腳螺栓與地基固定，在立柱9上方放置橫梁7，并使用螺栓與立柱9固定，支 撐板3平放在橫梁7上，用螺栓固定，導(dǎo)向筒2使用螺栓安裝在支撐板3上，導(dǎo)向筒2下 端伸入土倉(cāng)13內(nèi)部并與土倉(cāng)蓋10安裝動(dòng)密封6，導(dǎo)向筒蓋板1使用螺栓固定在導(dǎo)向筒2上， 液壓缸4上端與導(dǎo)向筒蓋板1鉸接，液壓缸4下端連接齒刀架5，齒刀架5與液壓缸4置于 導(dǎo)向筒2內(nèi)部，齒刀架5在液壓缸4的推動(dòng)下沿導(dǎo)向筒2作垂直方向的直線(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，齒 刀架5伸入土倉(cāng)13內(nèi)部，齒刀11安裝在齒刀架5上，土倉(cāng)13與土倉(cāng)蓋10使用螺栓連接 并安裝靜密封12，在土倉(cāng)蓋10上安裝帶單向閥的快換對(duì)接管接頭8，連接氣體加壓系統(tǒng)便 可實(shí)現(xiàn)對(duì)土倉(cāng)13進(jìn)行氣體加壓，土倉(cāng)13內(nèi)部安裝有土壓傳感器14， 土倉(cāng)13固定在回轉(zhuǎn)支 承16外圈上，回轉(zhuǎn)支承16內(nèi)圈安裝在回轉(zhuǎn)底座17上，回轉(zhuǎn)底座17安裝在地基座19上， 回轉(zhuǎn)支承16外圈與小齒輪15相嚙合，小齒輪15由馬達(dá)18驅(qū)動(dòng)，從而帶動(dòng)土倉(cāng)13作回轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)，馬達(dá)18安裝在地基座19上，地基座19由十根槽鋼焊接而成。具體工作過(guò)程按上述方案完成測(cè)試裝置組裝，在試驗(yàn)開(kāi)始之前，先將土倉(cāng)蓋10移開(kāi)一定距離，以不 干涉土倉(cāng)13填土為宜，然后向土倉(cāng)13中填入試驗(yàn)土體，再將土倉(cāng)蓋10蓋上，并對(duì)各連接 處進(jìn)行密封檢查，檢査完畢以后，將管接頭8連接氣體加壓系統(tǒng)，向土倉(cāng)13內(nèi)輸入壓力氣體，待土倉(cāng)13壓力達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)停止加壓，關(guān)閉閥門(mén)斷開(kāi)氣體加壓系統(tǒng)，切削時(shí)先讓馬 達(dá)18帶動(dòng)土倉(cāng)13轉(zhuǎn)動(dòng)，然后控制液壓缸4推動(dòng)齒刀切削。
權(quán)利要求
1、一種氣體加壓式齒刀切削性能測(cè)試裝置，其特征在于，包括立柱(9)、橫梁(7)、支撐板(3)、導(dǎo)向筒(2)、導(dǎo)向筒蓋板(1)、齒刀架(5)、動(dòng)密封(6)、齒刀(11)、液壓缸(4)、土倉(cāng)(13)、土壓傳感器(14)、土倉(cāng)蓋(10)、管接頭(8)、靜密封(12)、回轉(zhuǎn)支承(16)、回轉(zhuǎn)底座(17)、小齒輪(15)、馬達(dá)(18)、地基座(19)，立柱(9)與地基固定，橫梁(7)固定在立柱(9)上，支撐板(3)固定在橫梁(7)上，導(dǎo)向筒(2)安裝在支撐板(3)上，導(dǎo)向筒(2)下端伸入土倉(cāng)(13)內(nèi)并與土倉(cāng)蓋(10)之間采用動(dòng)密封(6)進(jìn)行密封，導(dǎo)向筒蓋板(1)下部連接液壓缸(4)，液壓缸(4)下端安裝齒刀架(5)，液壓缸(4)置于導(dǎo)向筒(2)內(nèi)部，齒刀(11)固定在齒刀架(5)上，齒刀架(5)下端伸入土倉(cāng)(13)內(nèi)部，土倉(cāng)(13)與土倉(cāng)蓋(10)連接并安裝靜密封(12)，在土倉(cāng)蓋(10)上安裝有管接頭(8)，土倉(cāng)(13)內(nèi)部安裝有土壓傳感器(14)，土倉(cāng)(13)固定在回轉(zhuǎn)支承(16)上，回轉(zhuǎn)支承(16)固定在回轉(zhuǎn)底座(17)上，回轉(zhuǎn)底座(17)固定在地基座(19)上，馬達(dá)(18)固定在地基座(19)上，地基座(19)由槽鋼焊接而成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體加壓式齒刀切削性能測(cè)試裝置，其特征是，所述的土倉(cāng)(13) 是全密封的，土倉(cāng)蓋(10)上的管接頭(8)為帶單向閥的快換對(duì)接管接頭，連接向土 倉(cāng)(13)通入壓力氣體的氣體加壓系統(tǒng)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體加壓式齒刀切削性能測(cè)試裝置，其特征是，所述的導(dǎo)向筒(2)為外圓內(nèi)方異形筒，液壓缸(4)推動(dòng)齒刀架(5)沿導(dǎo)向筒(2)作垂直方向的 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體加壓式齒刀切削性能測(cè)試裝置，其特征是，所述的回轉(zhuǎn)支 承(16)內(nèi)圈固定回轉(zhuǎn)底座(17)上，回轉(zhuǎn)支承(16)外圈與土倉(cāng)(13)相連，回轉(zhuǎn) 支承(16)與小齒輪(15)相嚙合，小齒輪(15)由馬達(dá)(18)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)土倉(cāng)(13) 的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體加壓式齒刀切削性能測(cè)試裝置，其特征是，所述的齒刀(11) 可更換為切刀、刮刀或者先行刀，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同刀具的切削性能測(cè)試。
全文摘要
一種用于隧道工程領(lǐng)域的氣體加壓式齒刀切削性能測(cè)試裝置。包括立柱、橫梁、支撐板、導(dǎo)向筒、導(dǎo)向筒蓋板、齒刀架、動(dòng)密封、齒刀、液壓缸、土倉(cāng)、土壓傳感器、土倉(cāng)蓋、管接頭、靜密封、回轉(zhuǎn)支承、回轉(zhuǎn)底座、小齒輪、馬達(dá)、回轉(zhuǎn)底座、地基座，其連接方式為立柱固定在地基上，上端放置橫梁，導(dǎo)向筒通過(guò)支撐板與橫梁連接，導(dǎo)向筒下端伸入土倉(cāng)內(nèi)，液壓缸底與導(dǎo)向筒蓋板相連，下端連接齒刀架，土倉(cāng)蓋與土倉(cāng)、導(dǎo)向筒之間分別加有密封，氣體加壓系統(tǒng)通過(guò)土倉(cāng)蓋上管接頭向土倉(cāng)加壓，回轉(zhuǎn)支承外圈與土倉(cāng)相連，內(nèi)圈與回轉(zhuǎn)底座相連，由固定在地基座上馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)不同地質(zhì)條件齒刀的切削性能測(cè)試，為研究齒刀的切削機(jī)理和優(yōu)化刀具提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
文檔編號(hào)G01N3/58GK101403671SQ200810143589
公開(kāi)日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2008年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月13日
發(fā)明者夏毅敏, 歐陽(yáng)濤, 羅德志, 靜 薛, 黃利輝 申請(qǐng)人:中南大學(xué)