[发明专利]一种进行盾构机刀具磨损试验的装置和方法

权利要求书

1.一种进行盾构机刀具磨损试验的装置，其特征在于，包括：试验台架、推进液压油缸、动力及传输系统、试验材料箱、模型刀盘、刀具、数据监测系统、注浆系统与PLC控制系统；

所述试验台架由四根圆柱形立柱、上顶板、限位活动板、底板、液压驱动马达固定支架和底座组成，所述四根圆柱形立柱用于固定上顶板、限位活动板和底板；

所述动力及传力系统包括转动装置与推进装置，转动装置由液压驱动马达驱动，推进装置由两个规格相同的推进液压油缸控制，在转动装置和推进装置的共同作用下实现模型刀盘的转动和掘进；

所述试验材料箱固定安装在试验台架的底板上，所述试验材料箱内根据实验需要装入不同种类和比例的模拟不同地层条件的材料；

所述刀具安装在所述模型刀盘上；所述数据监测系统通过数据线与PLC控制系统相连，通过传感器监测模型刀盘的转速和扭矩；

所述注浆系统与所述试验材料箱的顶部盖板通过注浆管相连，在实际切削破岩试验中所述注浆系统根据试验需要向所述试验材料箱内添加泥浆或改良材料。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述试验台架的立柱上端为阶梯型，用于上顶板的安装，上顶板的中部留有一圆孔，该圆孔为推进中心轴承的竖向运动提供空间，液压驱动马达固定支架焊接于限位活动板上，底板用于固定试验材料箱。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述动力及传力系统包括转动装置与推进装置，转动装置由液压驱动马达驱动，液压驱动马达与液压驱动马达固定支架通过螺栓连接，推进装置由两个规格相同的推进液压油缸控制，推进液压油缸的两端分别与顶板和限位活动板栓接在一起，由推进液压油缸的伸缩带动限位活动板与推进中心轴承的竖向移动，实现模型刀盘的掘进。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述两个推进液压油缸的规格相同，推进液压油缸通过液压油管与液压系统相连，两个液压油缸油管的进出油保持同步，所述推进中心轴承采用丝杆或螺纹杆，通过扭矩传感器与液压驱动马达相连。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述模型刀盘包括中心圆板、刀盘辐条、刀盘环架和可装卸面板，所述中心圆板与刀盘环架通过四根刀盘辐条焊接在一起，四根刀盘辐条成十字形布置，可装卸面板通过螺栓与中心圆板和刀盘环架连接；中心圆板的背面焊接刀盘连接座，该刀盘连接座与推进中心轴承栓接，中心圆板的正面预留螺栓孔，该螺栓孔上安装刀具。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述刀盘辐条两侧沿其长边布置两排贯穿的螺栓孔，该螺栓孔上安装模型切刀，所述可装卸面板的正面预留螺栓孔，该螺栓孔上安装滚刀刀座，模型滚刀安装于滚刀刀座上，所述模型刀盘根据需要同时模拟盾构刀盘上不同位置的刀具，并改变刀间距。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据监测系统包括转速传感器、扭矩传感器、数据采集仪与计算机，其中，转速传感器安装在液压驱动马达固定支架的侧面，转速传感器通过脉冲监测模型刀盘的转速，扭矩传感器安装在液压驱动马达与推进中心轴承之间，扭矩传感器监测刀盘的扭矩，转速传感器、扭矩传感器分别通过数据线与数据采集仪相连，数据采集仪通过数据线与计算机相连，计算机通过数据线与PLC控制系统相连。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述PLC控制系统设有触控装置，通过触控设定模型刀盘的转速、掘进速度和推进力，设定完成后将设置信息传递至液压系统，液压系统根据接收到的设置信息调节液压驱动马达和推进油缸控制轴承的转动与竖向运动。