CN101793654A

CN101793654A - 双滚刀实验台刀具系统

Info

Publication number: CN101793654A
Application number: CN 201010133136
Authority: CN
Inventors: 吴玉厚; 王贺; 孙红; 张珂; 赵德宏; 赵凯军
Original assignee: Shenyang Jianzhu University
Current assignee: Shenyang Jianzhu University
Priority date: 2010-03-26
Filing date: 2010-03-26
Publication date: 2010-08-04

Abstract

双滚刀实验台刀具系统，涉及一种试验刀具系统。可实现双向位置调整，其特征在于滚刀刀架的设计，可以满足14、17、19寸三种滚刀进行安装实验，滚刀主要安装在两侧法兰和底部支撑法兰上，侧面法兰内外有两个环面与刀架相接，承受侧向的冲击载荷，法兰通过螺栓与刀座相连。刀架间距的调节通过手动驱动丝杠进行X、Y两垂直方向调整，其中X方向-10mm～150mm，Y方向300mm～500mm。承受主要载荷的Y向刀座调节后的锁紧，依靠刀座与刀盘底座上的锯齿形螺牙配合进行锁紧。应用在滚刀试验台上，可安装测力仪进行滚刀受力测试，并对破岩机理和刀具磨损进行研究。

Description

双滚刀实验台刀具系统

技术领域

本发明涉及一种试验刀具系统，特别涉及一种滚刀实验台用可调双滚刀系统，允许使用不同尺寸的滚刀，调节方便、范围大，安全可靠，是一种大型重载实验装置部件。属于大型实验台零部件的设计制造装配技术。

背景技术

岩石掘进机在铁路、水电、公路、地铁和市政等需要穿越岩层的隧道工程中获得了广泛的应用。目前国产掘进机在国内市场的占有率低、国产关键部件与国外产品相比差距较大，这与我国经济发展极不相符。尤其涉及国防安全、国家战略军事工程和国土资源等敏感信息不宜有国外公司参与或向国外公司公布，因此岩石掘进机的国产化十分迫切。岩石掘进机的刀具——滚刀，作为最重要的零部件的设计和国产化与国外相比在寿命、破岩效率等方面还有较大差距。提高滚刀设计水平就需要深入研究岩石破碎机理和滚刀磨损机理，滚刀综合试验台是进行滚刀破岩等相关研究的重要设备。作为试验台的刀具系统是整台设备的关键，关系到实验的顺利进行和满足实验条件。

二十世纪70年代开始国外就出现了滚刀实验设备，最为著名的是美国科罗拉多矿业学院的滚刀试验台，为单把滚刀的滚压破岩实验装置，滚压速度在1m/s左右。我国中南大学曾经设计制造实尺滚压破岩试验台的研制工作，所设计的试验台为垂直推力为44t，水平推力为22t，滚压速度为0.4m/s。滚刀破岩主要是相邻滚刀滚压岩石产生的裂纹相连通，形成岩石剥落。国内有人设计了刀具在弧形的T型槽中，改变刀具在T槽中的位置来进行破岩，首先刀具调整比较困难；其次，两滚刀相同间距的实验不能多次重复，旋转的工件台无法滚压其他部位，导致试件形成环状沟道；再次，未说明最高的滚压速度，很难接近实际工况。针对国内外实验设备现状，并不能真实反映滚压破岩的实际情况的现状，进行了双把滚刀综合试验台的研制，滚压速度可达1.5m/s，真实反映工程破岩过程。因此，对于高速重载的条件下，刀具系统的设计成为试验台的最重要部分。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种可以在滚刀综合试验台上应用的双滚刀刀具系统，对岩石进行滚刀滚压实验，确定滚刀破岩机理和刀具磨损机理；可进行多种尺寸刀具的实验；通过调整滚刀相对岩石的贯入度、刀间距等进行破岩机理和刀具磨损影响因素的研究。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

双滚刀实验台刀具系统，其滚刀刀架的设计，用于14、17、19寸三种滚刀进行安装实验，滚刀安装在两侧法兰和底部支撑法兰上，侧面法兰内外有两个环面与刀架相接，承受侧向的冲击载荷，法兰通过螺栓与刀座相连。滚刀通过法兰安装在刀架上，刀架固定在刀座上，刀间距随刀座的调整而改变；通过螺栓与刀具液压系统的拉杆连接，镶钢滑块与试验台的立柱上的镶钢导轨配合，防止侧向载荷对液压推杆的冲击；X向滚刀的刀架在刀座上通过手动驱动丝杠调整刀具位置，并通过T型槽和丝杠对调整后的刀架定位锁紧；Y向所受载荷冲击较大滚刀调整后依靠刀座与刀盘底座上的锯齿形螺牙配合进行锁紧。

所述的双滚刀实验台刀具系统，其刀架间距的调节经手动驱动丝杠进行平面内X、Y两方向调整，其中X方向-10mm～150mm，Y方向300mm～500mm。

所述的双滚刀实验台刀具系统，其Y向刀间距调节后的锁紧，依靠刀座与刀盘底座上的锯齿形螺牙配合进行锁紧。

与现有设备相比，本发明的优点如下：

1.实现双滚刀滚压岩石；

2.可进行滚刀双向间距的调整，X向刀间距可在-10mm～150mm调整，Y向刀间距可在300mm～500mm调整；

3.刀具调整简单方便，定位锁紧可靠；

4.可满足多种尺寸滚刀的安装要求；

5.应用在滚刀试验台上，可安装测力仪进行滚刀受力测试，并对破岩机理和刀具磨损进行研究；

6.为岩石滚刀试验台提供关键的零部件，加快了国产滚刀的研究步伐，提高了产品的研发水平，促进轴承、材料、机械加工制造等企业的技术水平，并使我国在该领域的研究达到国际领先水平。

附图说明

本发明图1为刀架及法兰结构示意图；

本发明图2为刀具系统结构示意图；

本发明图3为X向调整结构示意图；

本发明图4为Y向刀座结构图；

本发明图5为X向刀座结构图；

本发明图6产品实物参考照片。照片清晰与否并不影响对本发明的理解。

具体实施方式

本发明的设计方案是刀具系统具有两把滚刀，每把滚刀安装在各自的刀架上，刀架安装在刀盘底座上，通过刀座的调节来调整两把滚刀的相对位置，改变刀间距进行破岩机理研究。刀具贯入度的调节和滚压压力由作用于刀座上的刀具液压系统提供。

本发明的结构。滚刀通过法兰安装在刀架上，刀架固定在刀座上，刀间距随刀座的调整而改变；通过螺栓与刀具液压系统的拉杆连接，镶钢滑块与试验台的立柱上的镶钢导轨配合，防止侧向载荷对液压推杆的冲击；X向滚刀的刀架在刀座上可通过手动驱动丝杠调整刀具位置，并通过T型槽和丝杠对调整后的刀架定位锁紧；Y向所受载荷冲击较大，滚刀调整后依靠刀座与刀盘底座上的锯齿形螺牙配合进行锁紧。

由于结构上、锁紧方式的特殊设计，本发明允许承受较大的载荷。可以实现高速、大切深的滚压实验。本发明的刀具系统的优点是可调整刀间距、改变刀具尺寸及贯入度，与单把滚刀试验台相比可以更准确的进行破岩机理实验，确定刀具尺寸、刀间距、贯入度、围岩特性等对破岩机理和效率的影响。刀具调节方便，定位锁紧简单可靠。

本发明给出的刀具系统，主要包括刀盘底座1、四面镶钢滑块2、X向刀座3和Y向刀座4、手轮5、Y向丝杠6、X向丝杠7等组成。刀盘底座通过螺栓与刀具液压系统的液压杆连接盘配合，四面安装7个镶钢滑块，与试验台主体上的镶钢导轨配合，防止侧向载荷对液压推杆的冲击，滚刀通过两侧的法兰和底部支撑法兰安装在刀架上，侧面法兰内外有两个环面与刀架相接，承受侧向的冲击载荷(如图1)；调整滚刀贯入度时，由液压杆直接带动刀盘底座进而带动滚刀进行调整，刀具系统液压液选择不可压缩的液压液，保证液压系统的刚性，防止滚压过程中滚刀贯入度变化；滚刀的X向调整时，松开8、9的螺母，通过旋转手轮5驱动丝杠7沿着T型槽方向调整刀座位置，然后拧紧螺母8、螺栓9，其中螺栓9起限位作用，螺母8起锁紧作用，此丝杠本身具有一定的强度限制X向刀座的移动，结合螺栓共同起锁紧作用；Y向滚刀调整时，松开螺杆10的螺母，通过旋转丝杠使其沿着Y向移动，后拧紧螺母，使刀座与刀盘底座的锯齿形螺牙锁紧，因此刀座移动是每间隔10mm或其整数倍进行调整。

本发明的刀具系统由刀架、刀座、刀具液压系统、刀具调节系统，试验前在刀架上安装所需尺寸的滚刀；滚刀系统调节时，通过刀具液压调节来调整刀具相对试件的贯入度，调整后并保持压力；滚刀X、Y方向间距通过丝杠进行调节，调好后由各自的机械式锁紧机构锁紧；滚压岩石过程中，滚刀绕各自的刀轴转动。

Claims

1.双滚刀实验台刀具系统，其特征在于滚刀刀架的设计，用于14、17、19寸三种滚刀进行安装实验，滚刀安装在两侧法兰和底部支撑法兰上，侧面法兰内外有两个环面与刀架相接，承受侧向的冲击载荷，法兰通过螺栓与刀座相连；滚刀通过法兰安装在刀架上，刀架固定在刀座上，刀间距随刀座的调整而改变；通过螺栓与刀具液压系统的拉杆连接，镶钢滑块与试验台的立柱上的镶钢导轨配合，防止侧向载荷对液压推杆的冲击；X向滚刀的刀架在刀座上通过手动驱动丝杠调整刀具位置，并通过T型槽和丝杠对调整后的刀架定位锁紧；Y向所受载荷冲击较大滚刀调整后依靠刀座与刀盘底座上的锯齿形螺牙配合进行锁紧。

2.根据权利要求1所述的双滚刀实验台刀具系统，其特征在于刀架间距的调节经手动驱动丝杠进行平面内X、Y两方向调整，其中X方向-10mm～150mm，Y方向300mm～500mm。

3.根据权利要求1或2所述的双滚刀实验台刀具系统，其特征在于Y向刀间距调节后的锁紧，依靠刀座与刀盘底座上的锯齿形螺牙配合进行锁紧。