[发明专利]一种多功能微型隧道掘进模型试验系统

权利要求书

1.一种多功能微型隧道掘进模型试验系统，其特征在于，包括实验平台、微型隧道掘进机、泥浆循环系统和动力控制系统；其中：

所述实验平台由铝合金方管型材梁柱装配而成，铝合金方管型材梁柱通过螺栓和连接件组成框架结构；所述实验平台下部四角带有调平螺栓和锚固定件；所述实验平台上表面固定有预打孔的平台钢板；所述实验平台侧面固定有动力控制系统上的工作箱；所述平台钢板上固定有动力控制系统上的推进动力系统和附属拍照设备；

所述动力控制系统包括推进动力控制系统、转动动力控制系统和控制箱，所述推进动力控制系统用以调节所述的微型隧道掘进机的前进速率和方向；所述转动动力控制系统用以调节刀盘的旋转速率和方向；所述控制箱通过调节所述的微型隧道掘进机的推进状态以满足不同开挖需求；

所述推进动力控制系统包括导轨、螺纹传动钢轴、驱动马达、马达齿轮、传动皮带、钢轴齿轮、支座板、箍爪、螺纹箍以及轴力应变片，马达齿轮固定于驱动马达上，钢轴齿轮固定于螺纹传动钢轴一端，马达齿轮与钢轴齿轮通过第一传动皮带连接，驱动马达通过第一传动皮带带动螺纹传动钢轴转动；螺纹箍抱箍在螺纹传动钢轴上，螺纹传动钢轴通过螺纹驱动螺纹箍作前后运动；螺纹箍及箍爪均固定于支座板上，当螺纹箍运动时，可带动支座板作前后运动，箍爪抱箍在导轨上，为支座板运动提供导向；螺纹传动钢轴与钢轴齿轮固定处预埋有轴力应变片，所述轴力应变片连接应变采集器，用以测量推进过程中螺纹传动钢轴的轴力；所述转动动力控制系统包括驱动马达、马达齿轮、第二传动皮带、刀盘齿轮、刀盘传动轴、固定螺栓以及刀盘；第二驱动马达通过固定螺栓固定于闭口封板或开口封板上，第二马达齿轮固定在第二驱动马达上，刀盘齿轮固定在传动轴一端上，第二驱动马达通过皮带连接传动轴，传动轴另一端上固定有刀盘，第二驱动马达通过皮带带动传动轴，进而带动固定在传动轴上的刀盘转动切削土体；

所述微型隧道掘进机包括不锈钢盾壳，不锈钢盾壳包括连接部分、管片部分和机头部分，连接部分由第一不锈钢壳体和连接肋焊接成整体，连接肋底座通过螺栓固定于支座板上；机头部分包括第二不锈钢壳体、封板，第二不锈钢壳体与封板通过螺栓连接；封板上部开有第一螺栓孔，用以与转动动力控制系统相连；周围开有第二螺栓孔，用以与不锈钢盾壳相连；封板中心开有中轴孔，用以固定刀盘传动轴；

所述的泥浆循环系统包括恒压泵、泥浆池、废浆池、进浆管、进浆压力表、出浆管及出浆压力表，进浆管末端与注浆孔相连，进浆管开端伸入泥浆池内，进浆管连接恒压泵，出浆管开端与出浆孔相连，出浆管末端伸入废浆池，恒压泵通过进浆管将新鲜泥浆以一定的压力送入开挖面，开挖面的废泥浆通过出浆管排出至废浆池，进浆管和出浆管上分别设有进浆压力表和出浆压力表，用于监测进出泥浆压力。

2.根据权利要求1所述的多功能微型隧道掘进模型试验系统，其特征在于，所述封板为开口封板或闭口封板，开口封板即有出土口，闭口封板即无出土口。

3.根据权利要求2所述的多功能微型隧道掘进模型试验系统，其特征在于，所述闭口封板上开有注浆孔和出浆孔，注浆孔用于向开挖面注入新鲜泥浆，出浆孔用于向外排出废浆，所述的进浆管末端与所述的闭口封板进浆孔相连，所述的出浆管始端与所述的闭口封板出浆孔相连。

4.根据权利要求2所述的多功能微型隧道掘进模型试验系统，其特征在于，所述开口封板上开有注浆孔和出土口，注浆孔用于向开挖面注入新鲜泥浆，出土口用于向外排出土，所述的进浆管末端与所述的开口封板进浆孔相连。

5.根据权利要求1所述的多功能微型隧道掘进模型试验系统，其特征在于，控制箱上设包括推进速率控制旋钮、第一电源总开关、前进按钮、停止按钮、后退按钮、刀盘转速控制旋钮、第二电源总开关、正转按钮、停止按钮和逆转按钮。

6.根据权利要求5所述的多功能微型隧道掘进模型试验系统，其特征在于，通过控制箱调节所述的微型隧道掘进机的速率、前进方向和刀盘的旋转速率、方向实现其推进-正转、原地-正转、推进-反转、原地-反转、后退-正转、后退-反转状态，以实现不同隧道掘进模拟需求；如遇微型隧道掘进机卡机，采用原地-正转、原地-反转、后退-正转、后退-反转状态解困。