CN110595653A - 渣土改良扭矩测试仪 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及隧道与地下工程施工技术领域,提供了一种渣土改良扭矩测试仪。该渣土改良扭矩测试仪包括工作台,工作台上设有搅拌桶、搅拌装置、升降装置和控制器,搅拌桶设置在工作台的底部,用于装放样土;搅拌装置设置在搅拌桶的上方,包括搅拌减速机,搅拌轴的端部设有搅拌桨叶,搅拌轴上设有螺旋机构以及用于检测其扭矩的动扭传感器;升降装置用于带动搅拌减速机沿竖直方向移动;控制器根据动扭传感器反馈的数值生成扭矩‑时间曲线。本申请,可在实验室内通过本装置对不同渣土改良前后进行扭矩测试,并分析对比,为施工单位提供一整套的复杂渣土改良用的复配改良剂,保证盾构施工的顺利进行。

Description

渣土改良扭矩测试仪
技术领域
本发明涉及隧道与地下工程施工技术领域,具体涉及一种渣土改良扭矩测试仪。
背景技术
地铁盾构隧道施工中经常遇到复杂地层,比如遇水增粘的黏土层、渗水性强的砂土层、难以成形的砂卵石地层、微风化和中风化岩以及上软下硬的复合地层等。尤其砂卵石地层、微风化和中风化岩地层等地层,如果渣土改良效果不好,会出现刀盘扭矩过高、刀具磨损严重等问题,造成盾构掘进困难,地面沉降难以控制等施工难题。
目前市场上常用的渣土改良剂包括发泡剂、分散剂、聚合物、膨润土和水。由于盾构施工经常出现复合地层,渣土改良所用的改良剂并非单一,而是以上改良剂的复配。通过复配之后的复合改良剂可以更有效的降低刀盘扭矩和减少刀具磨损。
然而在盾构施工遇到扭矩提升后,再做渣土改良的复配试验,耗时耗力,影响施工工期,提高了施工成本,为施工带来了极大不便。
发明内容
为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题,本发明提供了一种渣土改良扭矩测试仪。
上述渣土改良扭矩测试仪包括工作台,所述工作台上设有:
搅拌桶,设置在所述工作台的底部,用于装放样土;
搅拌装置,设置在所述搅拌桶的上方,所述搅拌装置包括搅拌减速机,所述搅拌减速机的搅拌轴竖直向下设置,所述搅拌轴的端部设有用于搅拌样土的搅拌桨叶,所述搅拌轴上设有用于下压改良泡沫的螺旋机构以及用于检测所述搅拌轴的扭矩的动扭传感器;
升降装置,用于带动所述搅拌减速机沿竖直方向移动;
控制器,根据所述动扭传感器反馈的数值生成扭矩-时间曲线。
可选的,所述搅拌桶转动设置在所述工作台上。
可选的,所述搅拌桶上设有两个转动轴,两个所述转动轴同轴设置,所述工作台上设有与其中一个所述转动轴连接的轴承座以及用于带动另一个所述转动轴旋转的翻转机构。
可选的,所述搅拌桶内设有用于调整样土温度的加热装置。
可选的,所述升降装置包括:
横梁,沿竖直方向滑动设置在所述工作台上,所述搅拌减速机设置在所述横梁上;
驱动装置,包括设置在所述工作台上的蜗轮蜗杆减速器,所述蜗轮蜗杆减速器上螺纹连接有丝杆,所述丝杆随着所述蜗轮蜗杆减速器的转动沿竖直方向移动,所述丝杆的底端与所述横梁连接。
可选的,所述螺旋机构为设置在所述搅拌轴上的旋转绞龙。
可选的,所述搅拌桨叶为四叶螺旋式搅拌桨。
本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点:
本申请,可在实验室内通过本装置对不同渣土改良前后进行扭矩测试,并分析对比,为施工单位提供一整套的复杂渣土改良用的复配改良剂,保证盾构施工的顺利进行。
附图说明
图1是本发明一实施方式中渣土改良扭矩测试仪的示意图。
附图标记:
1、丝杆;2、蜗轮蜗杆减速器;3、横梁;4、搅拌减速机;5、动扭传感器;6、螺旋机构;7、搅拌桨叶;8、搅拌桶;9、轴承座;10、翻转机构。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点,下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。基于所描述的本发明的实施例,本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1所示,本申请实施例提供的渣土改良扭矩测试仪包括工作台,工作台上设有搅拌桶8、搅拌装置、升降装置和控制器。
搅拌桶8设置在工作台的底部,用于装放样土。搅拌装置设置在搅拌桶8的上方,搅拌装置包括搅拌减速机4,搅拌减速机4的搅拌轴竖直向下设置,搅拌轴的端部设有用于搅拌样土的搅拌桨叶7,搅拌轴上设有用于下压改良泡沫的螺旋机构6以及用于检测搅拌轴的扭矩的动扭传感器5,动扭传感器5设置在螺旋机构6的上方,避免动扭传感器5与样土和改良泡沫接触,增加其测量效果。升降装置用于带动搅拌减速机4沿竖直方向移动。控制器与动扭传感器5信号连接,根据动扭传感器5反馈的数值生成扭矩-时间曲线。
优选的,螺旋机构6为设置在搅拌轴上的旋转绞龙。搅拌桨叶7为四叶螺旋式搅拌桨。试验过程中,首先在搅拌桶8内加入样土,然后在样土的顶面加上改良泡沫,通常情况下,样土上层的改良泡沫很难混入到样土内,因此,通过添加了具有下压功能的螺旋机构6,协助搅拌桨叶7将改良泡沫尽快混入样土中,增加试验效率。具体使用时,搅拌桨叶7首先与改良泡沫接触,通过搅拌桨叶7的转动带动改良泡沫向上浮起,此时可通过螺旋机构6的下斜面下压改良泡沫,增加改良泡沫与样土的混合效果。搅拌桨叶7继续向下旋进,螺旋机构6在下压改良泡沫的同时,样土沿着螺旋机构6的螺旋面向上旋转,因此,螺旋机构6不会造成样土的压实,不会影响搅拌效果。
本发明提供的渣土改良扭矩测试仪,可用于研究对不同渣土改良前后的扭矩进行测试,并分析对比,得到盾构施工渣土在不同的复配改良剂下的扭矩-时间变化规律,或者不同种类的渣土在相同的复配改良剂下的扭矩-时间变化规律,用于指导现场盾构施工中所遇到特殊地层的时的渣土改良,为施工单位提供一整套的复杂渣土改良用的复配改良剂,保证盾构施工的顺利进行。
在一些实施例中,搅拌桶8转动设置在工作台上,实现搅拌桶8的翻转,用于将实验后的样土倒出。具体地,搅拌桶8上设有两个转动轴,两个转动轴同轴设置,确保搅拌桶8能够相对两个转动轴转动。工作台上设有与其中一个转动轴连接的轴承座9以及用于带动另一个转动轴旋转的翻转机构10。其中,轴承座9为搅拌桶8起到支撑作用,同时便于转动轴的旋转,增加搅拌桶8转动的流畅性。翻转机构10与转动轴连接,用于带动转动轴转动,进而改变搅拌桶8的位置。
具体地,翻转机构10可以为设置在工作台上的驱动电机,转动轴与驱动电机的转轴连接,通过驱动电机的转动带动转动轴转动。搅拌桶8在使用过程中,可通过驱动电机的自锁功能限定搅拌桶8的位置,防止搅拌桶8在工作过程中移动。翻转机构10也可设置成手动翻转,即在转动轴上连接手柄,通过摆动手柄带动搅拌桶8转动。由此可见,翻转机构10的设置方式不受限制,只要能够实现搅拌桶8的翻转即可。
鉴于盾构施工时,渣土会因为刀盘刀具的剪切、或者施工中出现的“闭塞”等问题,导致渣土温度升高,从而给渣土改良带来了不利的影响。因此,为了研究渣土改良剂在不同的渣土温度下的改良情况,在搅拌桶8内设置用于调整样土温度的加热装置,增加试验的准确性。其中加热装置的加热温度在40℃至70℃,确保能够还原具体工况。
升降装置包括横梁3和驱动装置。横梁3沿竖直方向滑动设置在工作台上,搅拌减速机4设置在横梁3上,优选的,横梁3沿着水平方向设置,便于搅拌减速机4的安装。驱动装置包括设置在工作台上的蜗轮蜗杆减速器2,蜗轮蜗杆减速器2上螺纹连接有丝杆1,丝杆1随着蜗轮蜗杆减速器2的转动沿竖直方向移动,丝杆1的底端与横梁3连接。
具体地,蜗轮蜗杆减速器2主要包括设置在电机的转轴上的蜗杆和与蜗杆相啮合的涡轮,涡轮随着蜗杆的转动而转动,涡轮的中部设有螺纹,该螺纹与丝杆1相啮合,由于涡轮在其轴向方向上的位置不变,因此,随着涡轮的转动,带动丝杆1沿着其长度方向上移动,进而通过丝杆1带动横梁3移动,起到调节搅拌减速机4位置的作用,结构简单,调节方便,且具有自锁功能,避免在使用过程中,搅拌减速机4在自身重力的作用下脱落。
其中,驱动装置也采用电机与减速轮组配合的方式,在减速轮组的输出轮的内部设置与丝杆螺纹配合的内螺纹,通过电机的转动带动丝杆沿竖直方向移动。其中减速轮组的输出轮是指与后续设备连接的齿轮。
本申请提供的渣土改良扭矩测试仪的使用方法如下:
将一定质量的盾构掘进渣土土样加入搅拌桶8中,并设置适应的温度,这里的适应是指将土样的温度加热到实际工况中渣土的温度;再将一定体积的改良泡沫加入搅拌桶8中,此时渣土在下,泡沫在上;启动升降装置,丝杆1和横梁3在升降装置的作用下向下运动;再启动搅拌装置,设定搅拌减速机4的搅拌速度,螺旋机构6和搅拌桨叶7开始旋转搅拌,此时搅拌轴也处于下降状态,当搅拌桨叶7触及渣土时,动扭传感器5的数值增大,此时升降装置和搅拌装置停止工作,确认轴承座9是否稳固,将动扭传感器5的数值归零。开始测试,升降装置和搅拌装置工作,获得渣土在一定体积的泡沫改良下的扭矩-时间曲线,用于判断泡沫改良渣土的效果,试验结束后,通过翻转机构10将搅拌桶8内的改良渣土倒出。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种渣土改良扭矩测试仪,其特征在于,包括工作台,所述工作台上设有:
搅拌桶,设置在所述工作台的底部,用于装放样土;
搅拌装置,设置在所述搅拌桶的上方,所述搅拌装置包括搅拌减速机,所述搅拌减速机的搅拌轴竖直向下设置,所述搅拌轴的端部设有用于搅拌样土的搅拌桨叶,所述搅拌轴上设有用于下压改良泡沫的螺旋机构以及用于检测所述搅拌轴的扭矩的动扭传感器;
升降装置,用于带动所述搅拌减速机沿竖直方向移动;
控制器,根据所述动扭传感器反馈的数值生成扭矩-时间曲线。
2.根据权利要求1所述的渣土改良扭矩测试仪,其特征在于,所述搅拌桶转动设置在所述工作台上。
3.根据权利要求2所述的渣土改良扭矩测试仪,其特征在于,所述搅拌桶上设有两个转动轴,两个所述转动轴同轴设置,所述工作台上设有与其中一个所述转动轴连接的轴承座以及用于带动另一个所述转动轴旋转的翻转机构。
4.根据权利要求1所述的渣土改良扭矩测试仪,其特征在于,所述搅拌桶内设有用于调整样土温度的加热装置。
5.根据权利要求1所述的渣土改良扭矩测试仪,其特征在于,所述升降装置包括:
横梁,沿竖直方向滑动设置在所述工作台上,所述搅拌减速机设置在所述横梁上;
驱动装置,包括设置在所述工作台上的蜗轮蜗杆减速器,所述蜗轮蜗杆减速器上螺纹连接有丝杆,所述丝杆随着所述蜗轮蜗杆减速器的转动沿竖直方向移动,所述丝杆的底端与所述横梁连接。
6.根据权利要求1所述的渣土改良扭矩测试仪,其特征在于,所述螺旋机构为设置在所述搅拌轴上的旋转绞龙。
7.根据权利要求1所述的渣土改良扭矩测试仪,其特征在于,所述搅拌桨叶为四叶螺旋式搅拌桨。
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