專利名稱：機械破巖試驗機旋轉(zhuǎn)破巖裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為機械破巖試驗機旋轉(zhuǎn)破巖裝置，屬于機械破巖試驗機的組成部分，與機械破巖試驗機一起使用時該裝置可以使試樣以預(yù)定轉(zhuǎn)速在刀具作用下旋轉(zhuǎn)，以模擬隧道掘進機滾刀或者反井鉆機刀具的破巖過程，可應(yīng)用于隧道掘進機或者反井鉆機的破巖機理、刀盤優(yōu)化設(shè)計、優(yōu)化施工及施工預(yù)測等，屬于土工試驗機械技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
上世紀(jì)七、八十年代以來，全斷面巖石掘進機得到空前發(fā)展，因具有施工速度快、工作環(huán)境友好、施工經(jīng)濟安全等特點，其越來越受到國內(nèi)外工程界的重視，得到了廣泛的認(rèn)可，被越來越廣泛應(yīng)用于各國的地鐵、鐵路、公路、市政、水電隧道工程建設(shè)之中。機械破巖試驗由于其強大的功能，廣泛用于地下工程機械開挖工程的機械選型、破巖機理、機械優(yōu)化設(shè) 計、優(yōu)化施工及機械施工速度及造價預(yù)測等。目前國外有類似的三臺試驗機，但是在這些試驗機上，刀具只能沿直線進行破巖試驗，均不具備滾刀旋轉(zhuǎn)運動破巖的能力。在實際的隧道掘進機或反井鉆機破巖過程中，刀具在刀盤的旋轉(zhuǎn)帶動下，沿圓弧對掌子面的巖石進行滾壓破巖。本試驗裝置是針對隧道掘進機的旋轉(zhuǎn)切割過程專門研制的破巖裝置，試驗過程中刀具以圓周運動的方式對試樣進行滾壓破巖，更加真實的模擬隧道掘進機或反井鉆機刀盤的實際破巖過程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種機械破巖試驗機旋轉(zhuǎn)破巖試驗，裝置主要包括電控系統(tǒng)、液壓站和機械部分。該裝置與機械破巖試驗機配合使用可以模擬隧道掘進機或反井鉆機實際施工當(dāng)中刀具的旋轉(zhuǎn)破巖過程，通過改變旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)切割半徑和相關(guān)運行參數(shù)，研究隧道掘進機或反井鉆機刀具的破巖機理、刀盤優(yōu)化設(shè)計、施工優(yōu)化及施工預(yù)測等，試驗結(jié)果對實際工程有很強的指導(dǎo)意義。為了達到上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案。此裝置包括:電控系統(tǒng)1、液壓站2、機械部分3、試樣盒4、試樣5、試樣擋板6、調(diào)整螺栓7、試樣盒底座8、回轉(zhuǎn)支承9、回轉(zhuǎn)支承安裝法蘭10、液壓旋轉(zhuǎn)馬達安裝法蘭11、液壓旋轉(zhuǎn)馬達12、軸承過渡法蘭13、試樣盒底部墊板14 ;其中:電控系統(tǒng)I連接到液壓站2，液壓站2通過液壓軟管連接到液壓旋轉(zhuǎn)馬達12，試驗時由電控系統(tǒng)I控制液壓旋轉(zhuǎn)馬達12的轉(zhuǎn)速；試樣盒4的四壁上開有螺紋孔和通孔，調(diào)節(jié)螺栓7穿過這些螺紋孔及通孔安裝在試樣盒4上，調(diào)節(jié)螺栓7在試樣盒4內(nèi)的一側(cè)的端部連接有試樣擋板6，試樣5緊貼試樣擋板6放置，這樣就可以通過控制調(diào)節(jié)螺栓7伸入試樣盒4內(nèi)的長度來改變放入試樣盒4中試樣5的大?。灰簤盒D(zhuǎn)馬達12分為定子和轉(zhuǎn)子兩部分，其定子通過液壓旋轉(zhuǎn)馬達安裝法蘭11固定在試樣盒底座8上，轉(zhuǎn)子通過軸承過渡法蘭12與試樣盒4底板環(huán)向固定，試驗時，定子不動，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，并通過軸承過渡法蘭12將液壓旋轉(zhuǎn)馬達12的扭矩傳遞給上方的試樣盒4，從而帶動試樣盒4共同旋轉(zhuǎn)；回轉(zhuǎn)支承9與回轉(zhuǎn)支承法蘭10用來將試樣5上方作用的豎向力傳遞到試樣盒底座8上，這樣試驗時就使液壓旋轉(zhuǎn)馬達12不承受由試樣傳遞來的豎向荷載，回轉(zhuǎn)支承9分為內(nèi)外兩圈，外圈與試樣盒4底板連接，內(nèi)圈與軸承過渡法蘭13上端連接,軸承過渡法蘭13下端與試樣盒底座8連接；試樣盒底部墊板14在試樣盒4底部間隔布置，相鄰的試樣盒底部墊板14之間留有足夠的空隙供吊帶穿過，這們可以在試驗時方便用吊帶將試樣放入和取出；本發(fā)明具有如下優(yōu)點:本發(fā)明可以在試驗時使試樣進行旋轉(zhuǎn)，以達到刀具對試樣的旋轉(zhuǎn)破巖目的，且旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速及旋轉(zhuǎn)切割半徑均是可調(diào)的；設(shè)計中將豎向荷載傳遞到試樣盒的底座上，避免了液壓旋轉(zhuǎn)馬達直接承受由刀具切割試樣時傳遞來的豎向力；可以在試樣盒中放入大小可變的試樣，試樣可以方便的在試樣盒中放入取出；此裝置設(shè)計簡單可行，操作性強。


圖1為機械破巖試驗機旋轉(zhuǎn)破巖裝置的結(jié)構(gòu)示圖；圖2為機械破巖 試驗機旋轉(zhuǎn)破巖裝置的前視圖；圖3為機械破巖試驗機旋轉(zhuǎn)破巖裝置的軸側(cè)視圖；圖4為機械破巖試驗機旋轉(zhuǎn)破巖裝置的剖面圖；圖中:1、電控系統(tǒng)，2、液壓站，3、機械部分，4、試樣盒，5、試樣，6、試樣擋板，7、調(diào)節(jié)螺栓，8、試樣盒底座，9、回轉(zhuǎn)支承，10、回轉(zhuǎn)支承安裝法蘭，11液壓旋轉(zhuǎn)馬達安裝法蘭，12液壓旋轉(zhuǎn)馬達，13軸承過渡法蘭，14、試樣盒底部墊板。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。如圖1到圖4所示:電控系統(tǒng)I連接到液壓站2，液壓站2通過液壓軟管連接到液壓旋轉(zhuǎn)馬達12，液壓站2為液壓旋轉(zhuǎn)馬達12提供動力，試驗時由電控系統(tǒng)I控制液壓旋轉(zhuǎn)馬達12的轉(zhuǎn)速，其最高轉(zhuǎn)速可達8rad/s,最大扭矩為80000Nm ；試樣盒4的四壁上各開有兩組螺紋孔和通孔，調(diào)節(jié)螺栓7穿過這些螺紋孔及通孔安裝在試樣盒4上，調(diào)節(jié)螺栓7在試樣盒4內(nèi)的一側(cè)的端部連接有試樣擋板6，試樣5則緊貼試樣擋板6放置，這樣在試驗時就可以通過控制調(diào)節(jié)螺栓7伸入試樣盒4內(nèi)的長度來改變放入試樣盒4中試樣5的大小，試樣盒最大可以放置的試樣尺寸為1000X 1000 X 600mm ;液壓旋轉(zhuǎn)馬達12分為定子和轉(zhuǎn)子兩部分，其定子通過液壓旋轉(zhuǎn)馬達安裝法蘭11用螺栓固定在試樣盒底座8上，轉(zhuǎn)子通過軸承過渡法蘭12用螺栓與試樣盒4底板環(huán)向固定;試驗時，定子不動，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，并通過軸承過渡法蘭12將液壓旋轉(zhuǎn)馬達12的扭矩傳遞給上方的試樣盒4，從而帶動試樣盒4旋轉(zhuǎn)；回轉(zhuǎn)支承9與回轉(zhuǎn)支承法蘭10用來將試樣5上方作用的豎向力傳遞到試樣盒底座8上，這樣試驗時就使液壓旋轉(zhuǎn)馬達12不承受由試樣傳遞來的豎向荷載，回轉(zhuǎn)支承9分為內(nèi)外兩圈，外圈與試樣盒4底板連接，內(nèi)圈與軸承過渡法蘭13上端用螺栓連接，軸承過渡法蘭13下端與試樣盒底座8也用螺栓連接;試樣盒底部墊板14在試樣盒4底部間隔布置，相鄰的試樣盒底部墊板14之間留有足夠的空隙供吊帶穿過，這們可以在試驗時方便用吊帶將試樣放入和取出。
權(quán)利要求
1.機械破巖試驗機旋轉(zhuǎn)破巖裝置，其特征在于:電控系統(tǒng)(I)、液壓站(2)、機械部分(3)、試樣盒(4)、試樣(5)、試樣擋板(6)、調(diào)整螺栓(7)、試樣盒底座(8)、回轉(zhuǎn)支承(9)、回轉(zhuǎn)支承安裝法蘭(10)、液壓旋轉(zhuǎn)馬達安裝法蘭(11)、液壓旋轉(zhuǎn)馬達(12)、軸承過渡法蘭(13)、試樣盒底部墊板(14);其中: 電控系統(tǒng)(I)連接到液壓站(2)，液壓站(2)通過液壓軟管連接到液壓旋轉(zhuǎn)馬達(12)，試驗時由電控系統(tǒng)(I)控制液壓旋轉(zhuǎn)馬達(12)的轉(zhuǎn)速； 試樣盒(4)的四壁上開有螺紋孔和通孔，調(diào)節(jié)螺栓(7)穿過這些螺紋孔及通孔安裝在試樣盒(4)上，調(diào)節(jié)螺栓(7)在試樣盒(4)內(nèi)的一側(cè)的端部連接有試樣擋板(6)，試樣(5)緊貼試樣擋板(6)放置，這樣就可以通過控制調(diào)節(jié)螺栓(7)伸入試樣盒(4)內(nèi)的長度來改變放入試樣盒(4)中試樣(5)的大小；液壓旋轉(zhuǎn)馬達(12)分為定子和轉(zhuǎn)子兩部分，其定子通過液壓旋轉(zhuǎn)馬達安裝法蘭(11)固定在試樣盒底座(8 )上，轉(zhuǎn)子通過軸承過渡法蘭(12)與試樣盒(4)底板環(huán)向固定，試驗時，定子不動，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，并通過軸承過渡法蘭(12)將液壓旋轉(zhuǎn)馬達(12)的扭矩傳遞給上方的試 樣盒(4)，從而帶動試樣盒(4)共同旋轉(zhuǎn)；回轉(zhuǎn)支承(9)與回轉(zhuǎn)支承法蘭(10)用來將試樣(5)上方作用的豎向力傳遞到試樣盒底座(8)上，這樣試驗時就使液壓旋轉(zhuǎn)馬達(12)不承受由試樣傳遞來的豎向荷載，回轉(zhuǎn)支承(9)分為內(nèi)外兩圈，外圈與試樣盒(4)底板連接，內(nèi)圈與軸承過渡法蘭(13)上端連接，軸承過渡法蘭(13)下端與試樣盒底座(8)連接；試樣盒底部墊板(14)在試樣盒(4)底部間隔布置，相鄰的試樣盒底部墊板(14)之間留有足夠的空隙供吊帶穿過，這們可以在試驗時方便用吊帶將試樣放入和取出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械破巖試驗機旋轉(zhuǎn)破巖裝置，其特征在于:液壓旋轉(zhuǎn)馬達(12)最大扭矩最大可達80000匪，最高轉(zhuǎn)速可達8r/min。
全文摘要
機械破巖試驗機旋轉(zhuǎn)破巖裝置，屬于土工試驗機械技術(shù)領(lǐng)域，此裝置由三個部分組成，控制系統(tǒng)、液壓站及機械部分。其主體為機械部分，由一個鋼制試樣箱、扭矩傳遞機構(gòu)及豎向力傳遞機構(gòu)組成。液壓系統(tǒng)用來對試樣施加壓力，包括1個液壓馬達和1個液壓站，控制系統(tǒng)用來控制液壓系統(tǒng)對試樣施加可調(diào)的扭矩及轉(zhuǎn)速。試驗中可以更換尺寸、性質(zhì)不同的試樣。
文檔編號G01N3/58GK103226078SQ20131008735
公開日2013年7月31日 申請日期2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月18日
發(fā)明者王起新, 龔秋明, 李 真 申請人:廣州市新歐機械有限公司, 北京工業(yè)大學(xué)