[发明专利]全断面岩石掘进机刀盘缩尺试验台及设计方法

摘要

本发明全断面岩石掘进机刀盘缩尺试验台及设计方法属于全断面岩石掘进机掘进技术领域。该方法根据实际刀盘的几何参数、结构特征和载荷参数，先求得全断面岩石掘进机实际刀盘有关物理量与试验台刀盘相对应物理量的比例关系，推导出试验台刀盘的几何参数和载荷参数，确定出试验台刀盘的结构特征，实现试验台部件的设计和选型。试验台为立式结构，由试验台支架、主轴承组件、刀盘架、刀盘、液压作动器、加载盘、变频电机、刀盘刀具、减速机、加速度传感器、应变传感器和微型测力传感器等组成。该试验台能够真实的模拟实际掘进机的掘进工况，对刀盘的动力学响应、动应力进行测试，并可进行含裂纹刀盘的加速度疲劳试验，提高实验的准确性。

主权项

一种全断面岩石掘进机刀盘缩尺试验台设计方法，其特征是，1)根据实际刀盘的几何参数、结构特征和载荷参数，先求得全断面岩石掘进机实际刀盘有关物理量与试验台刀盘相对应物理量的比例关系，利用求得的实际刀盘和试验台刀盘物理量比例关系，推导出试验台刀盘的几何参数和载荷参数，确定出试验台刀盘的结构特征，实现试验台部件的设计和选型；2)采用双螺旋线方法在刀盘上布置刀具，有两种刀具布置方案，一种布置9把正刀和5把边刀，另一种布置8把正刀和4把边刀，通过螺钉将刀盘刀具固定在刀座上，刀座布置于刀盘面板上；刀盘刀具为触头形式，触头端为圆弧状，刀具在刀盘带动下在加载盘内表面上进行圆周形摩擦滑动，加载盘内表面加工有凸台与凹槽，使得刀盘刀具与凹槽和凸台作用时，能够模拟掘进中受到的跃进特性，实现对试验台刀盘施加相似大小的转矩载荷；采用变频电动机经减速机和刀盘主轴承将动力传递给试验台刀盘，使刀盘以一定速度转动，施加的驱动扭矩按缩尺后的比例关系确定；3)采用液压作动器和加载盘对刀盘进行加载的方式；三个液压作动器(6)的一端固定安装在试验台支架顶梁(1b)上，液压作动器(6)的另一端为输出端，输出端是带有球铰的液压作动器输出脚(6a)安装在加载盘背面(7b)上，对加载盘施加载荷，施加的载荷值按缩尺后的比例关系确定；加载盘背面设计有两个滑动柱，与安装在试验台支架竖梁(1a)上的加载盘支架(5)的加载盘支架球副(5a)间隙配合支撑加载盘，使加载盘既能竖直平动又能够小角度摆动。