[发明专利]一种刀圈试样-岩石对磨试验装置及其刀圈试样夹持工装

说明书

一种刀圈试样‑岩石对磨试验装置及其刀圈试样夹持工装，刀圈试样夹持工装，其特征在于：包括连接座、刀座、刀圈组件、刀轴、制动组件；所述连接座下方固接有所述刀座；所述刀轴周向活动地安装于所述刀座上，所述刀圈组件共轴且周向固定地安装于所述刀轴上；所述制动组件固设于所述刀座内部。一种刀圈试样‑岩石对磨试验装置，其特征在于：包括刀圈试样夹持工装、岩石夹持座、动力及执行机构、工件夹持台；所述刀圈试样夹持工装与所述动力及执行机构动力连接；所述刀圈试样夹持工装的下端设置有所述岩石夹持座；所述岩石夹持座活动地固定于所述工件夹持台表面。本发明可与现有机床设备配合使用，安装简单可拆卸、成本造价低。

技术领域

本发明属于机械工程、岩土工程和隧道工程的交叉领域，涉及一种刀圈试样-岩石对磨试验装置及其夹持工装，具体涉及一种可模拟不同滑移率的刀圈试样-岩石对磨试验装置。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着我国高铁和城市地铁建设的蓬勃发展，隧道工程在基础建设中的比重越来越高，发挥的作用也越来越重要。作为全断面岩石隧道掘进机(以下简称TBM)的唯一破岩刀具，盘形滚刀(以下简称滚刀)在TBM刀盘推力与扭矩作用下，持续绕刀盘主轴作公转运动和绕滚刀刀轴作自转运动，期间通过向掌子面岩层施加垂向挤压应力和侧向剪切应力，从而达到破碎剥离岩土的作用。目前，学术界在研究TBM滚刀-岩石相互作用机理时，常将滚刀上述回转滚压破岩过程简化为纯滚动过程。而实际上，滚刀在预紧力的驱动下沿刀轴自转，该过程还可能存在滑动摩擦现象。尤其是当掌子面岩层中出现软岩或土壤时，会产生相对较为明显的滚刀滑移现象，进一步导致刀圈迅速磨损失效；严重时，由于刀岩之间产生的摩擦驱动力不足以克服滚刀启动扭矩时，会造成滚刀堵转(也即滑移率无穷大)，进而引发刀圈出现更为严重的弦磨失效。通过文献调研可知，滚刀破岩过程中的滑移率(即滑动距离与总滚动距离的比值)不仅受地质条件(如掌子面岩土层物理力学特性)影响外，还与滚刀启动扭矩、刀盘转速、滚刀切深、滚刀几何轮廓尺寸、刀刃截面宏微观轮廓形貌、含水率等因素有关。此外，滚刀刃底突然脱空、轴承失效卡死等现象，也可能造成滚刀回转滚压破岩时滑移率发生波动，甚至导致滚刀堵转。

综上来看，滚刀在实际滚压破岩过程中，因地质条件和切削工况的复杂多变性，滚刀滑移率不可避免地存在一定波动，甚至发生堵转。在研究TBM滚刀-岩石相互作用机理，尤其是研究TBM滚刀摩擦磨损机制时，将滚刀上述回转滚压破岩过程简化为纯滚动过程，显然会引入较大的误差。此外，有针对性地研究不同滑移率下TBM滚刀刀圈的磨损失效行为，有助于帮助业界提高滚刀实际切削工况下滚刀试样摩擦磨损寿命。

目前，尚缺少一种可模拟不同滑移率的TBM滚刀-岩石对磨试验装置。

本发明可以实现模拟不同滑移率切削工况，为针对性地研究不同滑移率下TBM滚刀刀圈的磨损失效行为提供了研究装置，有助于帮助业界提高对实际切削工况下滚刀摩擦磨损机制的理解。此外，所提供利用本发明开展模拟不同滑移率的TBM滚刀试样-岩石对磨试验的研究方案简单便于操作，便于试验装置的推广。

发明内容

为了克服现有技术的上述局限性，本发明提供了一种刀圈试样-岩石对磨试验装置及其夹持工装，其特征在于：

一种刀圈试样夹持工装，包括连接座、刀座、刀圈组件、刀轴、制动组件，其特征在于：

连接座下方固接有刀座；

刀座下端开设有凹槽；

刀圈组件包括刀圈试样；

刀轴周向活动地安装于刀座上，刀圈组件共轴且周向固定地安装于刀轴上；刀圈试样设置于凹槽内，且刀圈试样的下边缘外露于刀座下端；刀圈试样可随刀轴相对于刀座周向活动地转动；

制动组件包括导向支撑座、夹板、调节螺杆，其中：

导向支撑座固设于刀座内部；