[实用新型]用于岩土体切削机理研究及刀齿优化的多功能装置

说明书

本实用新型涉及一种用于岩土体切削机理研究及刀齿优化的多功能装置，可以同时适用于疏浚工程领域、隧道施工工程和采矿工程的用于岩土体切削机理研究及刀齿优化的多功能装置，从而可以开展大比尺条件下不同环境、不同材质、多刀齿的切削试验，为刀齿的优化设计提供依据，进而有利于相应领域内的刀齿的优化设计。一种用于岩土体切削机理研究及刀齿优化的多功能装置，包括：包括试验台、试验刀齿、齿座、法兰盘、三向量力传感器、连接板、连接架、角度调节液压装置、耙臂、高度调节液压装置、牵引台车、轨道、试样固定板、固定板高度调节螺栓、试样固定台底板、高速摄像机和红外热成像仪。

技术领域

本实用新型涉及工程技术领域，具体来说，是涉及一种用于岩土体切削机理研究及刀齿优化的多功能装置，适用于疏浚工程、土木工程中的隧道工程以及采矿工程等工程技术领域。

背景技术

疏浚工程中挖泥船所用耙头及绞刀头的性能、隧道盾构施工时盾构机滚刀的性能或者采矿工程中采矿机钻头的性能，都会直接影响对应机具的施工效率及经济效益，因此，如何科学模拟以上各工程领域内相应机械的岩土体切削过程和进行高效能刀齿研发，已经成为我国疏浚、隧道施工、采矿等工程技术领域亟待解决的难点问题。然而，目前国内外针对岩土体切削机理的研究以及切削刀齿的设计还缺乏实用有效的分析方法，通常是依靠理论推导或工程经验进行相应切削部件的设计，具有很大的盲目性。为弥补理论分析的局限性，对于岩土体切削机理的研究以及刀齿的优化设计，迫切需要结合室内模型试验进行。

目前虽存在切削试验装置，但多应用于小比尺、干环境、单刀齿、单一介质的切削模拟，且研究对象单一，运用于实际工程领域尚存在较多缺陷。目前，尚未发现可进行大比尺条件下不同环境(大气环境、水环境)、不同材质(土体、岩体)、多刀齿的可同时研究多目标(切削力、切削介质破碎、刀齿磨损)的切削试验装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种可以同时适用于疏浚工程领域、隧道施工工程和采矿工程的用于岩土体切削机理研究及刀齿优化的多功能装置，从而可以开展大比尺条件下不同环境、不同材质、多刀齿的切削试验，为刀齿的优化设计提供依据，进而有利于相应领域内的刀齿的优化设计。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于岩土体切削机理研究及刀齿优化的多功能装置，包括：包括试验台、至少一组切削刀齿组件、连接板、连接架、角度调节液压装置、耙臂、高度调节液压装置、牵引台车、轨道、试样固定板、固定板高度调节螺栓、试样固定台底板、高速摄像机和红外热成像仪，每一切削刀齿组件均由试验刀齿、齿座、法兰盘、三向量力传感器组成。

所述试验台为底部和四周为密封连接的柜体结构，可通过向其内部给、排水完成切削环境的转变，即水下切削与大气环境条件下切削。在所述试验台的顶部安装有轨道，牵引台车通过所述轨道横跨于所述试验台上。所述耙臂可转动地从所述牵引台车伸入所述试验台的内部，所述高度调节液压装置的一端固定在所述牵引台车上，另一端与所述耙臂铰接，通过所述高度调节液压装置的液压缸的伸缩完成所述耙臂的升降，改变所述试验刀齿的高度，以此调节所述试验刀齿的切削角度。

所述试样固定台设置在所述试验台的内部，由试样固定板、固定板高度调节螺栓和试样固定台底板组成，所述试样固定板通过所述固定板高度调节螺栓固定在所述试样固定台底板的上方并且可以沿所述固定板高度调节螺栓调节高度。

所述试验刀齿通过销轴与所述齿座连接，所述齿座通过所述法兰盘与所述三向量力传感器连接，所述齿座或所述三向量力传感器通过螺栓与所述连接板连接，所述连接板通过螺栓连接至所述连接架上，使得所述切削刀齿组件可独立拆卸地并且可独立控制地连接至所述连接架上。

在进行单刀齿试验时，只配置一组所述切削刀齿组件，此时可配置在所述连接板的中间位置处；在进行多刀齿试验时，可以按需配置两组、三组甚至更多组所述切削刀齿组件，根据需要配置相同或不同的试验刀齿，并调节各组刀齿之间的距离以满足试验需求。