[实用新型]一种盾尾刷实验设备

说明书

技术领域    

    本实用新型属于盾尾刷性能检测技术领域，主要涉及一种盾尾刷实验设备。

背景技术

如图1所示的盾构机1-1，是一种用于软土隧道暗挖施工，具有金属外壳1-3，壳内装有整机及辅助设备，在其掩护下进行土体1-2开挖、土碴排运、整机推进和混凝土管片1-11安装等作业，从而使隧道一次成形的隧道施工机械。为了防止地下水、外层土、衬砌背面注浆1-11等流入隧道，通常在盾构机尾部环形焊接了三道盾尾刷即盾尾刷Ⅰ1-6、盾尾刷Ⅱ1-8、盾尾刷Ⅲ 1-10形成两个空腔即空腔Ⅰ1-7、空腔Ⅱ1-9，并通过油脂注入管Ⅰ1-4、油脂注入管Ⅱ1-5向两个空腔内注入一定量的油脂填充物从而在盾构尾部壳体1-3与混凝土管片1-12之间起到良好的密封作用。

如图2所示，盾尾刷由上下两块钢板内夹钢丝刷2-4组成，上部钢板称为保护板2-3，用于保护钢丝刷2-4不受磨损，下部钢板称为压紧板2-5，压住钢丝刷2-4紧贴混凝土管片外壁。压紧板2-5采用弧型结构，在不受力状态下，钢丝刷2-4均呈现弧形120°的角度。在正常受力状态下，盾尾刷的保护板2-3、钢丝刷、和2-4压紧板2-5与管片紧密接触。保护板2-3、压紧板2-5、不锈钢丝2-4通过销钉2-2固定在基座钢板2-1内，形成整块盾尾刷。

盾构机蛇形推进过程中，盾尾刷一方面与混凝土管片做相对摩擦运动，另一方面由于盾构机姿态调整，盾构机壳体与管片之间的间隙时大时小，盾尾刷相对于混凝土管片做往复折弯运动。根据盾尾刷在盾构机工作过程中的原理可知要保障盾尾密封性能良好，盾尾刷的耐磨性与弹性是关键指标。

  目前国内已有很多生产盾尾刷的厂家，但行业内均没有对盾尾刷性能进行检测的设备，施工单位在选用盾尾刷之时，对决定盾尾刷密封性能的耐磨性和弹性无可靠的设备进行检测，只能凭直觉，难免采购到劣质产品，为施工生产埋下安全隐患。

发明内容   

本实用新型的目的是提出一种盾尾刷实验设备，在每批次盾尾刷使用前，抽样测试产品的耐磨性及弹性，保证盾构施工安全顺利进行。

  本实用新型完成其发明任务所采取的技术方案是：

一种盾尾刷实验设备，所述实验设备包括有液压泵站、耐磨性测试机构、弹性测试机构和PLC控制器；所述耐磨性测试机构与弹性测试机构共用液压泵站和PLC控制器，通过PLC控制器的控制，耐磨性测试机构与弹性测试机构既可以单独进行测试，也可以同时测试；用于测试盾尾刷耐磨性的耐磨性测试机构，包括有实验台架、液压马达、液压马达输出齿轮、回转支承、混凝土刷台连接板、混凝土刷台、丝杠螺母机构；所述回转支承的外圈通过螺栓固定在实验台架上面，实验台架由槽钢和钢板焊接而成；所述回转支承的内圈为齿圈结构，通过与液压马达的输出齿轮相啮合，将压力能转换为回转支承回转的机械能；所述回转支承的内圈的直径大于所述液压马达的输出齿轮的直径；混凝土刷台连接板通过螺栓固定在所述回转支承的内圈上，混凝土刷台通过连接螺栓固定在混凝土刷台连接板上，由回转支承内圈的转动，带动混凝土刷台的回转运动，为盾尾刷耐磨性测试提供摩擦源；所述丝杠螺母机构由底座、丝杠支承座、丝杠、丝杠螺母、丝杠机构连接板和导轨构成；底座通过螺栓固定在实验台架上面，丝杠支承座通过螺栓固定在底座上面；所述丝杠机构连接板的两端分别连接有导套，两个所述导套分别套置在导轨上，在丝杠作用下随丝杠螺母沿所述导轨作直线移动；所述丝杠螺母的前部焊接有盾尾刷连接板；所述被测盾尾刷在底板沿中线方向焊接辅助连接板，并使盾尾刷辅助连接板通过螺栓与所述盾尾刷连接板相固定；在实验时，由于丝杠螺母机构的调节量比较小，由人工进行操作调节被测试盾尾刷与混凝土刷台间的间隙，即实际工作过程中盾尾刷与管片之间的间隙，此时盾尾刷保护板保护着钢丝刷紧贴着混凝土刷台；启动混凝土刷台的旋转动作，进行耐磨性测试；采用循环测试法，PLC控制器发出指令进行混凝土刷台转速、圈数的收集，当混凝土刷台转动达到所设定的圈数，停止旋转，使被测盾尾刷回退；测试盾尾刷前部保护板的磨损量，并将测试值手动输入PLC存储器中，进行下一轮的实验，当达到下一轮所设定的圈数，再停机进行测量盾尾刷保护板的磨损量，并存储数值，如此往复直至完成最终设定值的模拟测试；完成测试后，将PLC存储器中的数据导出到计算机中，生成被测试盾尾刷的磨损曲线与盾尾刷耐磨性的标准曲线进行比对，判断被测试盾尾刷的耐磨性是否合格；所述弹性测试机构设置在实验台架上；所述弹性测试机构包括有盾尾刷固定装置、门式架、伸缩外套、伸缩内套、液压油缸和压板；所述盾尾刷固定装置由宽250mm，高50mm的U形架焊接在实验台架上面，U形架上部开螺纹孔两个，盾尾刷基座端放置在U形架内，通过螺栓压紧盾尾刷实现盾尾刷的固定；伸缩外套上端焊接在门式架中线位置，液压油缸通过销子一端与伸缩外套上端连接，一端与伸缩内套下端连接，伸缩内套上端靠油缸连接套制在伸缩外套内部，压板沿伸缩内套下端轴线垂直方向焊接固定，通过油缸的伸缩实现伸缩内套的上下移动带动压板上下运动，实现盾尾刷的压紧与放松，从而实现对盾尾刷弹性的测试。采用循环测试法，在盾尾刷安装就位后，打开 PLC控制器调出参数设置界面，设置好油缸的压力、行程及测试次数，启动液压泵站，PLC控制器发出指令，比例换向阀动作，将泵站的压力能传递到油缸，油缸伸出，带动伸缩内套伸出，实现压板下压，盾尾刷被压缩，达到预定压缩量，油缸行程传感器发出信号到PLC控制器，PLC控制器发出指令油缸退回，盾尾刷在弹性作用下恢复原样，油缸行程传感器再次发出信号给PLC控制器，PLC发出指令，比例换向阀回中位，油缸停止动作，计数器计数一次，如此循环当达到设定压缩次数时停机测试盾尾刷的弧形角度，并输入PLC存储器内，停止实验时将PLC存储器中的数据，导出到计算中生成被测试盾尾刷弧形角度变化曲线，与盾尾刷弹性变化标准曲线进行对比，判断盾尾刷的弹性是否合格。