[发明专利]一种模拟盾构刀盘泥饼形成装置

权利要求书

1.一种模拟盾构刀盘泥饼形成装置，其特征在于，包括驱动电机及传感器组(1)、支撑架(2)、进泥管(3)、透明筒壁(4)、底板(5)、千斤顶(6)、加固板(7)、操作平台(8)、驱动主轴(9)、弹簧杆(10)、刀盘(11)、加热装置(12)、金属探针(13)和底座盖(14)；

底板(5)支撑整个装置，所述千斤顶(6)安装在底座盖(14)的下方，为刀盘(11)挤压土体提供反力，所述底座盖(14)安装在透明筒壁(4)的下端，所述透明筒壁(4)为圆柱形结构，竖直固定在底板(5)上，下端为底座盖(14)，上端有刀盘(11)，刀盘(11)由驱动主轴(9)驱动，驱动主轴(9)上设有传感器组，所述进泥管(3)位于透明筒壁(4)的侧壁面上，所述刀盘(11)从上端进入透明筒壁(4)，所述刀盘(11)为圆柱形易导热金属，直径略小于透明筒壁(4)的内径，所述金属探针(13)共四个，均匀布置在刀盘(11)的下端，另一端与土体接触，所述加热装置(12)安装在刀盘(11)的顶部，利用电能为刀盘(11)提供热量，所述弹簧杆(10)与金属探针(13)连接，为金属探针(13)提供预紧力，所述驱动主轴(9)带动刀盘(11)旋转和上下运动；

传感器组(1)包括轴向力传感器、温度传感器、转速传感器、扭矩传感器和功率传感器，安装在操作平台(8)上；

驱动电机(1)为刀盘(11)的运动提供驱动力，安装在操作平台(8)上。

2.根据权利要求1所述的一种模拟盾构刀盘泥饼形成装置及检测方法，其特征在于：所述底座盖(14)为可开闭结构，且从底部拆卸。

3.根据权利要求1所述的一种模拟盾构刀盘泥饼形成装置及检测方法，其特征在于：所述透明筒壁(4)与支撑架(2)之间固定有加固板，透明筒壁(4)在加固板之上，所述底座盖(14)、底板(5)及千斤顶(6)在加固板之下，透明筒壁(4)侧面刻有高度尺度。

4.根据权利要求1所述的一种模拟盾构刀盘泥饼形成装置及检测方法，其特征在于：所述金属探针(13)由弹簧杆(10)提供预紧力，受力超过预紧力时缩回。

5.根据权利要求1所述的一种模拟盾构刀盘泥饼形成装置及检测方法，其特征在于：所述传感器组(1)与驱动电机(1)相连接。

6.根据权利要求1所述的一种模拟盾构刀盘泥饼形成装置及检测方法，其特征在于：所述加热装置(12)仅对刀盘进行加热，达到设定温度后保持恒温。

7.根据权利要求1所述的一种模拟盾构刀盘泥饼形成装置及检测方法，其特征在于：所述驱动主轴(9)固定在刀盘上，通过驱动电机(1)带动刀盘(11)运动。

8.根据权利要求1所述的一种模拟盾构刀盘泥饼形成装置及检测方法，其特征在于：所述刀盘通过刀盘连接螺栓与驱动主轴固定连接。

9.一种模拟盾构刀盘泥饼形成装置的试验方法，步骤如下：

步骤1：将试验装置竖直放置在水平地面上，打开进泥管根据壁面上尺度指示放入试验土体后关闭进泥管；

步骤2：通过加热装置对刀盘进行加热，通过弹簧杆为金属探针施加预紧力；

步骤3：利用千斤顶对土体进行加压，压力达到预定值后，打开电机开关，带动刀盘旋转并向下加压，压力达到预设值后计时器开始计时，模拟盾构刀盘的与土体接触的过程；

步骤4：开挖过程中通过调整刀盘的转速和刀盘施加压力，同时传感器组实时记录开挖数据，并将数据通过显示仪表显示，开挖参数包括刀盘压力、刀盘温度、刀盘扭矩、刀盘转速；

步骤5：金属探针受力超过预设值时，探针缩回，刀盘停止掘进，计时器结束计时，驱动电机反转使刀盘上升到安全位置。；

步骤6：记录试验过程中得到的数据，移除千斤顶，打开底座盖，将泥饼取出进行后续研究。