[发明专利]双滚刀滚压岩石综合试验台

说明书

技术领域

本发明涉及一种岩石掘进机滚刀实验设备，特别涉及一种用于快速、多尺寸滚刀模拟破岩的实验装置——双滚刀滚压岩石综合试验台，是岩石掘进机设计和研究中进行实验的重要设备。属于大型实验台的设计制造技术。

背景技术

岩石掘进机是实现了破岩、出渣、运输、衬砌、支护等作业工厂化的大型隧道掘进装备，安全、快速、高效、对环境破坏小、不受气候影响等特点使其现广泛应用于铁路、水电、公路、地铁和市政等需要穿越岩层的隧道工程。在岩石掘进机刀具设计与研究中，确定滚刀破岩机理、效率与磨损机理是基础，因此迫切需要对滚刀实验装置的研发。开发此实验台的目的主要是模仿滚刀实际破岩过程，通过对不同尺寸滚刀，在不同破岩速度和贯入度的条件下进行滚压破岩实验，确定滚刀破岩过程中的受力和破岩的机理；通过刀具的受力测试分析，并与岩石破碎机理和刀具磨损影响因素、规律、机理等相结合，设计长寿命的滚刀，解决我国国产岩石掘进机在此方面的问题。大大提高我国的岩石掘进机刀具系统设计开发能力，形成具有自主知识产权的产品，保护涉及国防安全、国家战略军事工程和国土资源等敏感信息，带动机电、液压、材料等相关产业的发展。

二十世纪70年代国外就出现了滚刀实验设备，目前最为著名的是美国科罗拉多矿业学院的滚刀试验台，为单把滚刀的实验台，滚压速度在1m/s左右。我国的中南大学曾经设计制造实尺滚压破岩试验台的研制工作，所设计的试验台为垂直推力为44t，水平推力为22t，滚压速度为0.4m/s。滚压破岩主要是相邻滚刀滚压岩石产生的裂纹相连通，形成岩石剥落，主要是刀间距对破岩的影响。国内有人设计了刀具在弧形凹槽中改变刀具位置来破岩的实验台，刀具的这种调整方式不易于实现，不利于精确调整；其次，实际的掘进中滚刀痕迹为一系列同心圆，这种刀具的布置方式对于重复试验不易于实现；再次，未说明最高的滚压速度，很难接近实际工况。针对国内外实验设备现状，并不能真实反映滚压破岩的实际情况的现状，进行了双把滚刀综合试验台的研制，滚压速度可达1.5m/s，真实反映工程破岩过程。可调整两把滚刀的间距，为刀具布置的优化提供数据参考。目前我国大部分研究还局限于理论，岩石由于存在着天然的缺陷，理论研究分析的结果与实际往往存在着较大偏差，因此，实验研究就显得尤为重要和必要。当前国内外可以进行岩石掘进机快速破岩仿真的实验台基本没有，单把滚刀实验台只能从滚压岩石产生的裂纹深度和宽度来进行定量分析，对于刀间距和刀具快速滚压对破岩效率、刀具磨损的影响不能真实进行测定。因此，双滚刀综合实验台是一种急需研制的重要设备。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种可用来进行模拟滚刀破岩实验的平台，对掘进机滚压岩石进行快速滚压实验，确定破岩机理和磨损机理；对滚压实验中滚刀的受力测试，为滚刀的国产化、刀具的优化布置、提高破岩效率提供设计参考；研究滚刀滚压速度、贯入度、围岩特性、刀具尺寸对刀具受力的影响规律。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

双滚刀滚压岩石综合试验台，包括液压系统、工作台、刀具、刀座、导轨、测试系统、控制系统，其试验台结构要点为：工作台由液压系统拉动进行快速运动并由试件带动滚刀进行破岩，试件台在垂直工作台的运动方向上由丝杠调节其位置，工作台两端的压板对试件台进行锁紧。

所述的双滚刀滚压岩石综合试验台，其刀盘底座通过连接盘与刀具液压推拉杆相连接，四面的7个镶钢滑块与试验台主体上的镶钢导轨配合，防止侧向载荷对液压推拉杆的冲击，由液压系统带动刀座底盘整体进行贯入度的调节并保持破岩压力。

本发明的优点与效果是：

1.结构设计合理、简单，安全，承载压力大，抗冲击力强，可承受1000KN正压力，X、Y向可承受冲击载荷150KN、300KN；

2.滚压速度高且可调，可在0.2～1.5m/s范围内任意调整；

3.实现双把滚刀的破岩实验；刀间距调整范围大，定位简单可靠；

4.工件台采用自动定心设计来保持工件的稳定。采用丝杠驱动X/Y向移动，定位采用机械方式，简单可靠；

5.在岩石滚压实验中，更接近真实掘进情况，工作台进给精度高，可达4mm；

可进行多种尺寸刀具的实验，更换方便。

附图说明

本发明图1为滚刀岩石综合实验台结构示意图；

本发明图2为工作台及工件台结构示意图；

本发明图3为产品实物参考照片。照片清晰与否并不影响对本发明的理解。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行详细说明。