CN115493867B - 一种双护盾tbm液压推进系统模拟实验设备 - Google Patents

一种双护盾tbm液压推进系统模拟实验设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双护盾TBM液压推进系统模拟实验设备，包括试验台桌、推进机构和负载模拟装置，所述实验台桌包括上支撑板、下支撑板和一个竖直摆放架，所述推进机构包括四个推进液压缸、推进支撑板及四个球铰，负载模拟装置与所述推进机构相连接，所述负载模拟装置包括多个可调弹簧阻尼器、第一铰接机构、阻尼液压缸、第二铰接机构、两个推力球轴承、第一连接圆盘、第二连接圆盘、第三连接圆盘和第四连接圆盘。本发明通过调节可调弹簧阻尼器的大小来调节不同点位所受负载的大小，从而模拟刀具系统不同区域滚刀发生磨损时所受负载，可实现双护盾TBM液压推进系统推进过程的模拟及信号采集。

Description

一种双护盾TBM液压推进系统模拟实验设备
技术领域
本发明涉及测试设备技术领域，特别是一种双护盾TBM液压推进系统模拟实验设备。
背景技术
目前，双护盾TBM（双护盾隧道掘进机）在施工过程中容易发生液压推进系统故障及滚刀磨损故障，在出现故障后进行人工排查和检修所需时间周期较长，影响掘进施工效率，且成本较高。目前为研究双护盾TBM刀具系统所设计的试验台没有进行负载模拟，不能够较为准确地模拟TBM施工过程。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种双护盾TBM液压推进系统模拟实验设备。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种双护盾TBM液压推进系统模拟实验设备，包括：
试验台桌，包括上支撑板、下支撑板和一个竖直摆放架，所述上支撑板和下支撑板上下两层布置，所述竖直摆放架垂直固定在上支撑板上方；
推进机构，安装在所述上支撑板上，所述推进机构包括多个推进液压缸、推进支撑板及多个球铰，所述推进支撑板焊接在所述上支撑板上，且推进支撑板上焊有筋板，多个推进液压缸的末端均固定在推进支撑板上，在每个所述推进液压缸的液压杆前端均设有球铰；
负载模拟装置，安装在所述上支撑板上，且与所述推进机构相连接，所述负载模拟装置包括多个可调弹簧阻尼器、第一铰接机构、阻尼液压缸、第二铰接机构、两个推力球轴承、第一连接圆盘、第二连接圆盘、第三连接圆盘和第四连接圆盘，所述第一连接圆盘与所述推进机构的所述球铰相连接，所有可调弹簧阻尼器的末端均与第二连接圆盘固定，所有可调弹簧阻尼器的前端均通过第一铰接机构与第三连接圆盘相连接，所述第四连接圆盘通过第二铰接机构与阻尼液压缸相连接，在第一连接圆盘与第二连接圆盘之间、第三连接圆盘和第四连接圆盘之间分别设有推力球轴承。
进一步地，所述负载模拟装置另外与旋转机构相连接，通过旋转机构驱动可调弹簧阻尼器旋转，所述旋转机构包括旋转电机、减速器、旋转轴和安装座，所述旋转电机通过安装座固定在上支撑板上，旋转电机与减速器相连接，减速器的输出端与旋转轴相连接，旋转轴依次穿过推进支撑板、第一连接圆盘、第一连接圆盘和第二连接圆盘之间的推力球轴承、第二连接圆盘及第三连接圆盘，且旋转轴与推进支撑板、第一连接圆盘之间不接触，与第二连接圆盘及第三连接圆盘之间相固定。
进一步地，在所述上支撑板上还设有行走限位底座，固定在所述推进支撑板的前方，行走限位底座的内壁面为圆弧形，与第一连接圆盘、第二连接圆盘、第三连接圆盘和第四连接圆盘摩擦滑动连接，使第一连接圆盘、第二连接圆盘、第三连接圆盘和第四连接圆盘沿行走限位底座进行横向行走。
进一步地，在所述推进支撑板及行走限位底座的上方安装有防尘盖。
进一步地，所述推进液压缸的数量为4个。
进一步地，所述多个推进液压缸的末端呈正方形分布在推进支撑板上。
进一步地，所述可调弹簧阻尼器的数量为9个。
进一步地，在所述下支撑板上放置有液压设备，所述液压设备包括液压泵、液压油箱、蓄能器，液压油箱内盛有液压油，液压油箱与液压泵相连接，蓄能器与阻尼液压缸用油管相连，液压泵通过油管与推进液压缸和阻尼液压缸相连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明的模拟实验设备可实现对双护盾TBM液压推进系统在TBM掘进时的推进过程进行模拟，通过调节可调弹簧阻尼器的线性长度来模拟不同点位的滚刀的轴向受力情况，从而对滚刀的磨损程度进行模拟，在每个推进液压缸的进油口与出油口设置压力传感器与流量传感器，监测系统压力信号与流量信号，可实现双护盾TBM液压推进系统推进过程的模拟及信号采集。
附图说明
图1为本发明的双护盾TBM液压推进系统模拟实验设备结构示意图；
图2为本发明的双护盾TBM液压推进系统模拟实验设备的外部结构示意图；
图3为本发明的负载模拟装置结构示意图；
图中：1、试验台桌，11、上支撑板，12、下支撑板，13、竖直摆放架，2、推进机构，21、推进液压缸，22、推进支撑板，23、球铰，3、负载模拟装置，31、可调弹簧阻尼器，32、第一铰接机构，33、阻尼液压缸，34、第二铰接机构，35、推力球轴承，361、第一连接圆盘，362、第二连接圆盘，363、第三连接圆盘，364、第四连接圆盘，4、行走限位底座，5、防尘盖，61、液压泵，62、液压油箱，63、蓄能器，7、支撑筋板，81、旋转电机，82、减速器，83、旋转轴，84、安装座。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参照图1-图3，一种双护盾TBM液压推进系统模拟实验设备，包括：
试验台桌1，包括上支撑板11、下支撑板12和一个竖直摆放架13，所述上支撑板11和下支撑板12上下两层布置，上支撑板11和下支撑板12之间通过四个立柱固定，所述竖直摆放架13垂直固定在上支撑板11上方；
推进机构2，安装在所述上支撑板11上，所述推进机构2包括多个推进液压缸21、推进支撑板22及多个球铰23，所述推进支撑板22焊接在所述上支撑板11上，且推进支撑板22上焊有筋板，多个推进液压缸21的末端固定在推进支撑板22上，在每个所述推进液压缸21的液压杆前端均设有球铰23；
负载模拟装置3，安装在所述上支撑板11上，且与所述推进机构2相连接，所述负载模拟装置3包括多个可调弹簧阻尼器31、第一铰接机构32、阻尼液压缸33、第二铰接机构34、两个推力球轴承35、第一连接圆盘361、第二连接圆盘362、第三连接圆盘363和第四连接圆盘364，所述第一连接圆盘361与所述推进机构2的所述球铰23相连接，所有可调弹簧阻尼器31的末端均与第二连接圆盘362固定，所有可调弹簧阻尼器31的前端均通过第一铰接机构32与第三连接圆盘362相连接，所述第四连接圆盘364通过第二铰接机构34与阻尼液压缸33相连接，在第一连接圆盘361与第二连接圆盘362之间、第三连接圆盘363和第四连接圆盘364之间分别设有推力球轴承35。
所述负载模拟装置3另外与旋转机构相连接，通过旋转机构驱动可调弹簧阻尼器31旋转，所述旋转机构包括旋转电机81、减速器82、旋转轴83和安装座84，所述旋转电机81通过安装座84固定在上支撑板11上，旋转电机81与减速器82相连接，减速器82的输出端与旋转轴83相连接，旋转轴83依次穿过推进支撑板22、第一连接圆盘361、第一连接圆盘361和第二连接圆盘362之间的推力球轴承35、第二连接圆盘362及第三连接圆盘363，且旋转轴83与推进支撑板22、第一连接圆盘361之间不接触，与第二连接圆盘362及第三连接圆盘363之间相固定。通过驱动电机81经减速器82驱动旋转轴83旋转，从而带动第二连接圆盘362、第三连接圆盘363以及两者之间的可调弹簧阻尼器31通过两个推力球轴承35的作用下旋转。
在所述上支撑板11上还设有行走限位底座4，固定在所述推进支撑板22的前方，行走限位底座4的内壁面为圆弧形，与第一连接圆盘361、第二连接圆盘362、第三连接圆盘363和第四连接圆盘364摩擦滑动连接，使第一连接圆盘361、第二连接圆盘362、第三连接圆盘363和第四连接圆盘364沿行走限位底座4进行横向行走。
在所述推进支撑板22及行走限位底座4的上方安装有防尘盖5。
所述推进液压缸21的数量为4个。
所述多个推进液压缸21的末端呈正方形分布在推进支撑板22上，可以模拟TBM推进系统所受负载的圆形分布。
所述可调弹簧阻尼器31的数量为9个。
所述防尘盖5由塑料材质制成，与行走限位底座4进行间隙装配配合，防止灰尘进入实验设备。
在所述下支撑板12上放置有液压设备，所述液压设备包括液压泵61、液压油箱62、蓄能器63，液压油箱62内盛有液压油，液压油箱与液压泵61相连接，蓄能器63与阻尼液压缸33用油管相连，液压泵61通过油管与推进液压缸21和阻尼液压缸33相连接，为两者提供动力。
工作时，根据所需条件设置好可调弹簧阻尼器31的阻尼大小，开启液压泵61，液压油从液压油箱62流入推进液压缸21无杆腔内，推进液压缸21开始工作，向前推进，并且通过驱动电机81经减速器驱动旋转轴83旋转，从而带动第二连接圆盘362、第三连接圆盘363以及两者之间的可调弹簧阻尼器31通过两个推力球轴承35的作用进行旋转，可调弹簧阻尼器31不断被压缩，当推进机构2推力达到蓄能器63的最大压力限定值时，阻尼液压缸33开始回缩，当推进距离达到所需行程时，停止工作，输出所需采集的信号。通过调节可调弹簧阻尼器31的大小来调节不同点位所受负载的大小，从而模拟刀具系统不同区域滚刀发生磨损时所受负载。
此外，在四个推进液压缸21的进油口与出油口还可以设置压力传感器与流量传感器，监测系统压力信号与流量信号，可实现双护盾TBM液压推进系统推进过程的模拟及信号采集。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种双护盾TBM液压推进系统模拟实验设备，其特征在于，包括：
试验台桌，包括上支撑板、下支撑板和一个竖直摆放架，所述上支撑板和下支撑板上下两层布置，所述竖直摆放架垂直固定在上支撑板上方；
推进机构，安装在所述上支撑板上，所述推进机构包括多个推进液压缸、推进支撑板及多个球铰，所述推进支撑板焊接在所述上支撑板上，且推进支撑板上焊有筋板，多个推进液压缸的末端均固定在推进支撑板上，在每个所述推进液压缸的液压杆前端均设有球铰；
负载模拟装置，安装在所述上支撑板上，且与所述推进机构相连接，所述负载模拟装置包括多个可调弹簧阻尼器、第一铰接机构、阻尼液压缸、第二铰接机构、两个推力球轴承、第一连接圆盘、第二连接圆盘、第三连接圆盘和第四连接圆盘，所述第一连接圆盘与所述推进机构的所述球铰相连接，所有可调弹簧阻尼器的末端均与第二连接圆盘固定，所有可调弹簧阻尼器的前端均通过第一铰接机构与第三连接圆盘相连接，所述第四连接圆盘通过第二铰接机构与阻尼液压缸相连接，在第一连接圆盘与第二连接圆盘之间、第三连接圆盘和第四连接圆盘之间分别设有推力球轴承；
所述负载模拟装置另外与旋转机构相连接，通过旋转机构驱动可调弹簧阻尼器旋转，所述旋转机构包括旋转电机、减速器、旋转轴和安装座，所述旋转电机通过安装座固定在上支撑板上，旋转电机与减速器相连接，减速器的输出端与旋转轴相连接，旋转轴依次穿过推进支撑板、第一连接圆盘、第一连接圆盘和第二连接圆盘之间的推力球轴承、第二连接圆盘及第三连接圆盘，且旋转轴与推进支撑板、第一连接圆盘之间不接触，与第二连接圆盘及第三连接圆盘之间相固定。
2.如权利要求1所述的一种双护盾TBM液压推进系统模拟实验设备，其特征在于，在所述上支撑板上还设有行走限位底座，固定在所述推进支撑板的前方，行走限位底座的内壁面为圆弧形，与第一连接圆盘、第二连接圆盘、第三连接圆盘和第四连接圆盘摩擦滑动连接，使第一连接圆盘、第二连接圆盘、第三连接圆盘和第四连接圆盘沿行走限位底座进行横向行走。
3.如权利要求2所述的一种双护盾TBM液压推进系统模拟实验设备，其特征在于，在所述推进支撑板及行走限位底座的上方安装有防尘盖。
4.如权利要求1所述的一种双护盾TBM液压推进系统模拟实验设备，其特征在于，所述推进液压缸的数量为4个。
5.如权利要求1所述的一种双护盾TBM液压推进系统模拟实验设备，其特征在于，所述多个推进液压缸的末端呈正方形分布在推进支撑板上。
6.如权利要求1所述的一种双护盾TBM液压推进系统模拟实验设备，其特征在于，所述可调弹簧阻尼器的数量为9个。
7.如权利要求1所述的一种双护盾TBM液压推进系统模拟实验设备，其特征在于，在所述下支撑板上放置有液压设备，所述液压设备包括液压泵、液压油箱、蓄能器，液压油箱内盛有液压油，液压油箱与液压泵相连接，蓄能器与阻尼液压缸用油管相连，液压泵通过油管与推进液压缸和阻尼液压缸相连接。
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