[发明专利]一种滚刀实验平台用自适应滚刀装置

说明书

本发明涉及一种滚刀实验平台用自适应滚刀装置包括：月牙板、刀盘、刀轴、刹车盘、活塞卡钳、摄像头、螺旋拉杆、张紧弹簧、小刀箱、转轴、保护盖、电机、主动链轮、传动链条、从动链轮、滚刀夹紧块、传动轴，所述小刀箱右侧靠近刀盘的内壁上安装摄像头，所述摄像头下方的小刀箱上连接月牙板，所述月牙板和小刀箱的连接处设置张紧弹簧，所述月牙板上安装螺旋拉杆，所述螺旋拉杆左端穿过小刀箱的左侧，能够控制月牙板移动，通过程序对到滚刀的自动调整，解决了破岩实验中滚刀偏磨和堵转的技术问题，减少了更换滚刀的次数，增加了实验效率。

技术领域

本发明属于掘进设备领域，特别涉及一种滚刀实验平台用自适应滚刀装置。

背景技术

随着社会经济的飞速发展，基础设施建设进程不断加快，地下空间的开发利用不断成为各个地区的发展重点。隧道掘进机因其施工速度快、成洞质量高、作业连续性好等优点逐渐成为长隧道施工优先选用的设备。其掘进原理是通过油缸将滚刀上的滚刀压在岩石表面，当施加的压力大于岩石的抗压强度时，滚刀压入岩石，岩石将会产生裂纹，当相邻两滚刀产生的裂纹贯通时，其间的岩石脱落，达到破碎岩体的效果。硬岩地层岩石具有较高的强度，此时破坏其所需要的压力降急剧增大，而当地层中石英含量较高时，岩石的研磨性较强，刀具在强挤压、高研磨的条件下工作，其损坏失效的速度将大幅度加快，因此在硬岩条件下隧道掘进的进尺速度较慢、刀具磨损较快，大大增加了施工成本。目前，硬岩地层隧道掘进施工中存在进尺速度慢、滚刀寿命短、施工成本高的问题，而广泛采用的利用滚刀在推力与扭矩的作用下滚切岩石方法的破岩效率还有较大的提升空间。

申请人对滚刀刀具破岩机理进行了大量深入的实验研究，在硬岩实验中由于滚刀受到的压力极大，极易使得刀具产生磨损，实验经济成本增加明显，另外，在破岩实验过程中，承载多个滚刀的刀盘，旋转的同时在液压马达的驱动下向岩样工作面掘进，在掘进的过程中经常会发现刀盘内的滚刀在岩样的掘进工作面不转动，这是由于滚刀外缘和岩样掘进工作面的相对运动发生了偏磨，偏磨通常是在圆形滚刀外圆周上在某点或者某一弧形段掘进时运动时间长，其他点或者弧形段转动时间短，造成滚刀外圆周凹凸不平，从而使得滚刀在掘进接触岩样的过程中外圆周的曲率发生变化（如图4所示），导致滚刀会间歇性的停转，通常也成为失圆，情况严重时，则会造成滚刀堵转，即滚刀卡在了岩样掘进工作面上不动了。原实验方法是停机，需要重新更换滚刀。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的提供了一种滚刀实验平台用机自适应滚刀装置。

一种滚刀实验平台用自适应滚刀装置包括：月牙板、滚刀、刀轴、刹车盘、活塞卡钳、摄像头、螺旋拉杆、张紧弹簧、小刀箱、转轴、保护盖、电机、主动链轮、传动链条、从动链轮、滚刀夹紧块、传动轴，所述滚刀与刀轴周向约束，所述刀轴下部安装滚刀夹紧块，所述小刀箱顶部安装刀轴，所述滚刀安装在刀轴上，所述刀轴左边安装从动链轮，与所述从动链轮连接的是传动链条，所述传动链条还与主动链轮连接，所述主动链轮安装在电机上，电机转动通过链轮间接将扭矩传递给刀轴带动滚刀转动，所述刀轴右端安装刹车盘，所述刹车盘同样设置保护盖，所述刹车盘一侧的保护盖内安装有活塞卡钳，所述活塞卡钳用于夹紧刹车盘进而阻止滚刀转动，所述活塞卡钳右侧设置活塞杆，所述活塞杆右侧连接刹车片，所述活塞杆固定在保护盖上，当活塞卡钳工作时，所述活塞杆推动刹车片向左移动，进而夹紧刹车片，所述小刀箱右侧靠近滚刀的内壁上安装摄像头，所述摄像头下方的小刀箱上连接月牙板，所述月牙板和小刀箱的连接处设置张紧弹簧，所述月牙板上安装螺旋拉杆，所述螺旋拉杆左端穿过小刀箱的左侧，所述螺旋拉杆上安装带攻螺纹的从动齿轮，所述从动齿轮与其下方的主动齿轮相连，所述主动齿轮轴向通过传动轴固定在小刀箱上，所述传动轴左端与力矩电机相连。