[发明专利]一种高效滚刀磨蚀实验方法

说明书

本发明公开了一种高效滚刀磨蚀实验方法，滚刀通过轴承固定在滚刀轴上并设置在滚刀固定块上，滚刀固定块可以带动滚刀垂直移动，滚刀对面设置装有岩样的旋转盘，旋转盘为立式设置，可在竖直平面上转动，旋转盘上设置有多个岩样，该旋转盘可以平行移动，进行实验时，将滚刀对准岩样进行切削，切削后可旋转刀盘对下一个岩样进行切削。既可以更换不同的岩样，也可以更换具有不同数量液压夹钳的旋转盘，满足了更多复杂情况的试验。

技术领域

本发明涉及盾构施工技术领域，具体为一种高效滚刀磨蚀实验方法。

背景技术

盾构施工过程中，滚刀磨损主要分为正常磨损和非正常磨损两类，正常磨损指滚刀刀圈各处磨损程度基本一致，当刀圈磨损高度超过规定值时，认为滚刀失效进行更换。刀具使用情况的好坏直接关系到盾构施工的效率及成本。盾构刀具是消耗品，通常刀具更换及维护的时间占到整个盾构工期的1/4以上。通过刀具的合理选择、刀具形状及材质的改善可以延长刀具的使用寿命，创造更大的经济效益。

目前针对盾构施工刀具磨损的研究很多，专利号为ZL201510649604的发明专利公开一种滚刀复合磨蚀实验仪，岩样安装于岩样夹具上，由岩样固定夹持扳手锁紧；模型滚刀通过模型滚刀轴安装于交流伺服电机作动器上，由交流伺服电机提供动力通过岩样后侧的水平作动器水平移动向模型滚刀施加推力。模型滚刀通过丝杠与交流伺服电机驱动器相连做垂直运动，滚刀通过切削岩样与岩屑实现滚刀磨蚀实验，但该发明专利中滚刀切削的岩样较为单一，只能在一次实验过程中针对某种特定的岩样进行实验；而且在滚刀重复切削的过程中，每次都是针对相同位置的切削槽进行切削，而在滚刀实际工作过程中，随着盾构深度的变化，地质条件也随时变化，因此滚刀在实际工作过程中不但会接触各种性能的岩石，而且滚刀接触切削岩石的表面状况也会发生变化，因此现有的实验仪无法模拟滚刀工作过程中岩样变化以及与滚刀接触的岩养表面变化磨蚀情况。

发明内容:

为了克服现有实验方法上述技术问题，本发明提供了一种能够在实验室内完成盾构滚刀磨损预测的高效滚刀磨蚀试验方法。

一种高效滚刀磨蚀实验方法，其采用滚刀磨蚀试验装置完成，所述滚刀磨蚀实验装置包括加载框架1、水平加载系统、垂直加载系统、岩样夹具装置以及液压站4。

所述的水平加载系统包括伺服压力油缸21、设置在加载框架中上下平行的水平导轨22；所述水平导轨22两端固定在加载框架上，所述的伺服压力油缸21连接液压站4，其端头连接滑动块26，伺服压力油缸21推动滑动块26在水平导轨22上滑动。

所述岩样夹具装置包括旋转盘231、旋转盘固定块232，旋转盘设置为立式，可在竖直平面上转动，旋转盘231通过旋转盘固定块232与水平导轨22上的滑动块26连接，旋转盘231上设置有液压夹钳233，液压夹钳233用来夹持岩样，旋转电机234设置在旋转盘固定块232右端，旋转盘231通过旋转电机234实现旋转盘231旋转；液压夹钳233通过螺栓可拆卸的固定在旋转盘231，液压夹钳设置为3个以上，均匀设置在旋转盘231的圆周，液压夹钳233通过液压管路与液压站4连接，控制系统能够通过液压站4实现液压夹钳233的开合。

所述垂直加载系统包括设置在加载框架上的伺服电机31，加载框架的左侧上部和下部固定有支撑块32，传动螺杆33的两端铰接在两个支撑块32上，伺服电机31固定在上方的支撑块32的顶部，伺服电机31通过花键轴与传动螺杆33上的花键孔连接，滚刀固定块34通过其内部的螺纹孔与传动螺杆33连接，滚刀固定块34右侧设置有滚刀固定轴35，滚刀36通过轴承与滚刀固定轴35旋转连接。

为了便于监测和控制载荷以及位移距离，所述伺服压力油缸的下方设置有负载传感器24和水平位移传感器25。

所述伺服压力油缸、旋转电机以及伺服电机的动作均可以通过控制系统进行自动控制。