[实用新型]一种机械器具与土体间摩擦扭矩测量装置

说明书

本实用新型属于地下工程施工领域，具体涉及一种机械器具与土体间摩擦扭矩测量装置，包括基座、反力架、动力机构与试验机构；反力架的下端通过螺栓连接于基座上；试验机构包括装土箱、承压板、千斤顶与转盘；装土箱安装于基座上；千斤顶设于反力架上，承压板安装于千斤顶的下端；转盘设于装土箱中，并能在动力机构的带动下转动；动力机构包括可调速电机、联轴器与转轴；可调速电机设于基座中；转轴的一端通过联轴器传动连接于可调速电机的输出端；转轴的另一端通过销轴连接于转盘上。本申请通过控制转盘转速并且读取稳定电流值，从而得到土体摩擦扭矩，评价改良后土体的摩擦扭矩性能。

技术领域

本实用新型属于地下工程施工领域，具体涉及一种机械器具与土体间摩擦扭矩测量装置，可应用于土体改良室内试验中土体摩擦扭矩的性能测定。

背景技术

在地下工程的施工过程中，施工机械器具与土体相互作用时会产生摩擦作用，土体与机具等之间的摩擦、搅拌扭矩会对施工机械或材料的选型和施工效率有着较大的影响。例如盾构机在施工过程中，盾壳、刀盘和螺旋出土器都会与土体产生摩擦，在地质条件不佳的地层(砂、卵石地层)中会出现刀具扭矩过大，刀具磨损严重等情况。在施工时便需要得到较为准确的土体摩擦扭矩，以便进行室内土体改良试验并且设定相关施工参数。下面以土体与土压平衡盾构刀盘间摩擦扭矩的测量为例，论述土体摩擦扭矩测量的重要意义。

土压平衡盾构是通过控制掘进速度和压力舱中控制渣土的排放速度来调节压力舱的压力，从而平衡开挖面的土水压力。在盾构机掘进过程中，通过盾构机的掘进速度来控制盾前土体的开挖量，同时控制螺旋排土器的转速来控制舱土的排放量，当开挖量和排土量保持一致时，盾构机才能进行正常的施工而不会出现超挖或欠挖等现象，进而影响地层稳定性，也就保证了施工的质量。因此，在土压盾构机施工过程中经切削进入压力舱的土体必须满足塑性流动状态，即较低的渗透性、良好的流动性、较小的摩擦系数和扭矩。故土体摩擦扭矩过大将导致土压盾构机在施工过程中舱土出现结饼、土舱闭塞和喷涌等三种导致施工无法正常进行的事故。

土体改良技术是指在切削下来的渣土中加入添加剂从而改良土体的力学性质，使其达到塑性流动状态，进而解决盾构机在施工过程中出现的结饼、土舱闭塞和喷涌等问题。因此，无论是未改良前的掘削渣土，还是改良后的土体，都需要进行土体与盾构机具等之间的摩擦扭矩的测量。然而，目前学术界和工程界还没有统一公认的用于机械器具与土体间摩擦扭矩的测量装置和方法。

实用新型内容

本实用新型提供一种机械器具与土体间摩擦扭矩测量装置，本申请通过控制转盘转速并且读取稳定电流值，从而得到土体摩擦扭矩，评价改良后土体的摩擦扭矩性能，进而可以优化土体改良的添加剂配比，改善盾构机在不良土层中的施工。

为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案为，一种机械器具与土体间摩擦扭矩测量装置，包括基座、反力架、动力机构与试验机构；反力架的下端通过螺栓连接于基座上；

试验机构包括装土箱、承压板、千斤顶与转盘；装土箱安装于基座上；千斤顶设于反力架上，承压板安装于千斤顶的下端；承压板对应于装土箱的上方，并能在千斤顶的带动下沿装土箱进行向上或向下运动；转盘设于装土箱中，并能在动力机构的带动下转动；

动力机构包括可调速电机、联轴器与转轴；可调速电机设于基座中；转轴的一端通过联轴器传动连接于可调速电机的输出端；转轴的另一端通过销轴连接于转盘上。

作为本实用新型改进的技术方案，还包括电流表，电流表接入可调速电机的电路中，用于监测可调速电机的电流。

作为本实用新型改进的技术方案，还包括轴承、基座的顶部设有转轴通过的孔，轴承安装于孔处，转轴穿过轴承后连接于转盘。

作为本实用新型改进的技术方案，所述装土箱采用不锈钢材料制备而成。

作为本实用新型改进的技术方案，装土箱的底部设有供转轴通过的洞口。