[发明专利]一种切刀抗冲击特性测试装置

说明书

本发明公开了一种用于隧道工程领域的切刀抗冲击特性测试装置，本发明的切刀安装在切刀安装座上，切刀安装座一侧与定位安装座紧密贴合，另一侧通过摇杆机构调节实现拆装，定位安装座与底座连接，可在水平方向调节切刀的冲击位置；立柱与底座相连，通过立柱支撑筋板进行加固，立柱上端伸出一根横梁，伺服液压缸缸体通过伺服液压缸法兰固定在横梁上，活塞杆通过连接板与传力弹簧连接，传力弹簧将冲击载荷传递给冲击板，实现冲击作业；通过调整伺服液压缸的冲击行程、冲击频率和改变弹簧的刚度模拟不同掘进工况(不同地质条件和不同掘进参数)下切刀承受的冲击力。采用数据采集卡、压力和流量传感器对切刀冲击测试过程进行实时监测。本发明装置能模拟不同工况下切刀冲击过程，探究切刀冲击机理，为提高切刀使用寿命提供参考价值。

技术领域

本发明涉及一种冲击试验技术领域，尤其涉及一种用于隧道工程的盾构掘进刀具的抗冲击特性测试装置。

背景技术

盾构施工法凭借其高效、环保、自动化程度高、地质适应性强等优点广泛应用于地下工程建设，是隧道开挖的主要施工手段。切刀作为盾构掘进开挖的关键部件之一，承受突变载荷和冲击，导致刀具的非正常磨损，造成停机以检测刀具工作状态和换刀，从而严重影响盾构机的掘进效率，大大增加隧道开挖成本。根据工程数据表明：刀具检修和更换所消耗的工期和费用占总工程的30％～40％。切刀冲击破损是由于刀具前端的硬质合金多次长时间承受来自切削地层的冲击载荷而导致硬质合金表面在摩擦过程中自身质量流失、体积减小的现象。当破损量达到极限值时，即表明切刀失效至极限寿命而报废。因此发明切刀抗冲击特性测试试验台，开展切刀抗冲击性能研究，掌握切刀冲击破损机理，有利于提高切刀的使用寿命，保证隧道开挖的快速、有效和安全。

通过对国内外相关文献及资料的检索发现，目前国内外多所高校和研究机构都对刀具的破岩、磨损、冲击特性开展了试验研究和理论研究。中南大学发明专利CN 104062197A，名称为：一种硬岩滚刀磨损特性测试装置，该试验台通过刀盘转动带动相似滚刀公转实现长时间滚刀磨损试验。武汉大学发明专利CN 107843481 A，名称为：盾构刀具磨损试验装置及试验方法，该试验方法模拟覆水压力环境下盾构在砂层中掘进刀具磨损试验。山东大学发明专利CN 104990819 A，名称为：一种用于涂层刀具抗冲击性能测试的试验装置，该试验台采用压电制动器施加冲击力，对小型刀具进行抗冲击性能测试试验。

以上国内研究机构对刀具反复切削磨损特性进行研究，但是目前还没有研制出对盾构切刀的抗冲击特性试验装置。因此，研制这种切刀抗冲击特性测试装置。该测试装置通过伺服液压缸和传力弹簧实现冲击板对固定的切刀进行冲击作业，通过改变冲击行程、频率、弹簧刚度和压缩量来实现不同工况下的切刀抗冲击性能测试，进一步掌握切刀冲击失效机理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种切刀抗冲击特性测试装置，该装置能模拟盾构掘进过程中切刀与地层中坚硬岩石或异物的冲击过程，通过改变冲击行程、频率、弹簧刚度、压缩量和冲击次数来实现不同工况下切刀抗冲击性能测试，并实时监测切刀所受冲击力和观测切刀上硬质合金的崩落和破损状况，研究切刀的冲击破损机理，以提高切刀的使用寿命。