[发明专利]一种盾构机/TBM滚刀刀座疲劳应力和寿命测试方法及其装置

权利要求书

1.一种盾构机/TBM滚刀刀座疲劳应力和寿命测试方法及其装置，包括基座(3)、定位销钉(4)、销轴(5)、斜块(6)、球形受力块(7)、刀轴(8)、内刀座(9)、外刀座(10)、楔形块(11)、螺栓(12)、下压块(13)、上连接板(14)、侧板一(15)、侧板二(16)、下连接板(17)，其特征在于：刀座由内刀座(9)和外刀座(10)构成，被测刀座焊接在由上连接板(14)、侧板一(15)、侧板二(16)、下连接板(17)组成的刀座紧固装置里，可调角度的楔形加载块由基座(3)、定位销钉(4)、销轴(5)和斜块(6)构成，并位于刀座的正上方；球形受力块(7)通过刀轴(8)固定在滚刀刀座上，滚刀刀座中楔形块(11)、下压块(13)及螺栓(12)通过安装应力应变传感器构成测试电桥，可调角度的楔形加载块为倾斜施力部件，上下直线运动，利用疲劳试验机的往复交变载荷和不同角度的楔形加载块对球形受力块(7)产生大小不同的三向加载力，将滚刀刀座相应方向的应力应变信号输出，并获得应力应变与斜块施加三向力的对应关系。

2.按照权利要求1所述的一种盾构机/TBM滚刀刀座疲劳应力和寿命测试方法及其装置，其特征在于：完全模拟刀座的受力环境，上连接板(14)、侧板一(15)、侧板二(16)的尺寸与盾构/TBM刀盘中刀箱的尺寸完全一致，被测内刀座(9)和外刀座(10)与上连接板(14)、侧板一(15)、侧板二(16)的焊接方式也与盾构/TBM刀盘中的焊接方式一致。

3.按照权利要求1所述的一种盾构机/TBM滚刀刀座疲劳应力和寿命测试方法及其装置，其特征在于：可改变斜块(6)的角度实现力的分解，能实现不同角度不同方向力的分解，从而对球形受力块(7)施加大小不同的三向加载力，将斜块(6)旋转到指定角度，通过定位销钉(4)固定，斜块(6)与基座(3)的竖直夹角为Φ，将基座(3)旋转到指定角度，与滚动力方向的水平角度为θ，将球形受力块(7)的受力分解为垂直方向的力F_Z、滚动方向的力F_Y＝(F_Z/tanΦ)sinθ和侧向力F_X＝(F_Z/tanΦ)cosθ。

4.按照权利要求1所述的一种盾构机/TBM滚刀刀座疲劳应力和寿命测试方法及其装置，其特征在于：进行应力测试时，球形受力块(7)的高度和直径是由不同规格的盾构/TBM滚刀的大小获得的，通过计算改变其直径和高度，可模拟不同规格的滚刀受力，可调角度的楔形加载块的角度是由刀盘不同位置滚刀所受三向力大小决定，通过计算改变其角度，可模拟中心滚刀、正滚刀及边缘滚刀受力。

5.按照权利要求1所述的一种盾构机/TBM滚刀刀座疲劳应力和寿命测试方法及其装置，其特征在于：进行疲劳损伤试验，通过初始加载时测得的应力应变数值确定疲劳试验机载荷的大小，一定循环加载后可测得内刀座(9)、外刀座(10)、楔形块(11)、螺栓(12)及下压块(13)的应力应变疲劳变化，通过这些数据可分析盾构滚刀刀座的疲劳损伤规律，最终能测得刀座的疲劳寿命，为盾构滚刀刀座的优化设计提供指导。