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申请/专利权人：中铁工程装备集团有限公司;宁波市轨道交通集团有限公司

摘要：本发明公开了一种模拟盾构机刀盘切削管片的实验装置及其试验方法，解决了现有技术中模拟盾构机刀盘切削隧道管片实验测量数据精确度低、实验过程不直观的问题。本发明包括基架，基架的一侧设有反力架，基架的另一侧设有管片支架，管片的外侧可拆卸设有土箱，反力架与管片支架之间设有用于支撑盾构样机的始发架；所述盾构样机包括刀盘、盾体、主驱动系统和推进系统，刀盘设置在盾体的一端，主驱动系统和推进系统均设置在盾体的内部，主驱动系统与刀盘相连接，始发架用于支撑盾体，盾体在始发架上滑动。本发明整个过程很直观，便于观察，实验数据接近实际施工情况，数据准确，为盾构机的设计和制造提供可靠支撑，弥补市场空白。

主权项：1.一种模拟盾构机刀盘切削管片的实验装置，其特征在于：包括基架（1），基架（1）的一侧设有为盾构样机（2）提供反力的反力架（4），基架（1）的另一侧设有用于夹持管片（5）的管片支架（6），管片（5）的外侧可拆卸设有土箱（7），反力架（4）与管片支架（6）之间设有用于支撑盾构样机（2）的始发架（3）；所述盾构样机（2）包括刀盘（2-1）、盾体（2-2）、主驱动系统（2-3）和推进系统（2-4），刀盘（2-1）设置在盾体（2-2）的一端，主驱动系统（2-3）和推进系统（2-4）均设置在盾体（2-2）的内部，主驱动系统（2-3）与刀盘（2-1）相连接，盾体（2-2）与始发架（3）滑动连接，推进系统（2-4）通过反力支撑柱（8）与反力架（4）相连接；所述管片支架（6）包括主架（6-1），主架（6-1）的一侧设有夹持管片（5）的L型支臂（6-2），主架（6-1）的上端设有吊耳（6-3），主架（6-1）通过支柱（6-4）与反力架（4）相连接；所述主架（6-1）与基架（1）可拆卸连接，主架（6-1）的下端伸出基架（1），L型支臂（6-2）对称设置在主架（6-1）上；对管片形成上下两部分的夹持，确保管片的稳固。

全文数据：一种模拟盾构机刀盘切削管片的实验装置及其试验方法技术领域[0001]本发明涉及隧道施工模拟技术领域，特别是指一种模拟盾构机刀盘切削管片的实验装置及其试验方法。背景技术[0002]近年来城市轨道交通建设和城市地下管廊建设发展迅猛。地下隧道施工时，相邻隧道间会设置联络通道，联络通道能起到连通、排水防火和作为紧急逃生通道作用。如果用盾构法施工掘通联络通道，盾构机在隧道内贯入隧道和从隧道内穿出时，刀盘对隧道弧形管片切削、匹配情况是人们关注的重点。目前，还没有能够真实模拟盾构机刀盘切削隧道管片的装置，因此设计一种能为盾构机设备设计制造和盾构施工提供参考依据的盾构机刀盘切削管片的实验装置很有必要。发明内容[0003]针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种模拟盾构机刀盘切削管片的实验装置及其试验方法，解决了现有技术中模拟盾构机刀盘切削隧道管片实验装置匮乏、测量数据精确度低、实验过程不直观的问题。[0004]本发明的技术方案是这样实现的：一种模拟盾构机刀盘切削管片的实验装置，包括基架，基架的一侧设有为盾构样机提供反力的反力架，基架的另一侧设有用于夹持管片的管片支架，管片的外侧可拆卸设有土箱，反力架与管片支架之间设有用于支撑盾构样机的始发架;所述盾构样机包括刀盘、盾体、主驱动系统和推进系统，刀盘设置在盾体的一端，主驱动系统和推进系统均设置在盾体的内部，主驱动系统与刀盘相连接，盾体与始发架滑动连接，推进系统通过反力支撑柱与反力架相连接。[0005]所述管片支架包括主架，主架的一侧设有夹持管片的L型支臂，主架的上端设有吊耳，主架通过支柱与反力架相连接。[0006]所述主架与基架可拆卸连接，主架的下端伸出基架，L型支臂对称设置在主架上。[0007]所述反力支撑柱呈环形设置在反力架上，反力架通过加强柱与基架相连接。[0008]一种模拟盾构机刀盘切削管片的实验装置的试验方法，包括盾构样机在主隧道内穿出切削管片工作过程和盾构样机贯入切削管片工作过程;其中，盾构样机在主隧道内穿出切削管片工作过程包括如下步骤:S1:将管片正面安装在管片支架上，通过吊运装置将管片支架吊装在基架上;S2:将土箱吊装在基架上，土箱与管片的背面接触，且土箱与管片之间具有一定压力;S3:启动盾构样机，盾构样机在推进系统和反力支撑柱的作用下沿始发架向前推进，刀盘对管片进行模拟切削;S4:盾构样机穿出管片，完成模拟切削；盾构样机贯入切削管片工作过程包括如下步骤:a:将土箱从基架上卸下，同时使盾构样机处于初始状态;b:将管片支架从基架上卸下，然后将新的管片反面安装在基架上，通过吊运装置将管片支架吊装在基架上;c:启动盾构样机，盾构样机在推进系统和反力支撑柱的作用下沿始发架向前推进，刀盘对管片进行模拟切削;d:盾构样机穿出管片，完成模拟切削。[0009]本发明可用来进行盾构机在始发时从隧道内掘穿管片和贯入隧道管片时两种状态的模拟实验，用于检测刀盘刀具的切削能力和掌握实际盾构施工的真实情况，整个过程很直观，便于观察，实验数据接近实际施工情况，数据准确，为盾构机的设计和制造提供可靠支撑，弥补市场空白，具有较高的推广价值和市场价值。附图说明[0010]为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0011]图1为本发明盾构样机在主隧道内穿出管片始发状态结构示意图。[0012]图2为本发明盾构样机在主隧道内穿出切削管片状态结构示意图。[0013]图3为本发明盾构样机贯入管片始发状态结构示意图。[0014]图4为本发明盾构样机贯入切削管片始态结构示意图。具体实施方式[0015]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付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。[0016]如图1-4所示，实施例1，一种模拟盾构机刀盘切削管片的实验装置，包括基架1，基架1的一侧设有为盾构样机2提供反力的反力架4,实验过程中，反力架固定不动，为盾构样机提供反力支撑。基架1的另一侧设有用于夹持管片5的管片支架6,管片支架与基架可拆卸连接，通过吊运装置吊装;管片5的外侧可拆卸设有土箱7,土箱与管片相接触，可利用土箱靠紧管片并利用土箱内的土体为管片提供挤压力，用来模拟地下隧道管片的实际受力情况。反力架4与管片支架6之间设有用于支撑盾构样机2的始发架3,在盾构样机掘进的过程中，盾构样机沿始发架移动，避免盾构样机在掘进过程中产生水平侧翻。所述盾构样机2包括刀盘2-1、盾体2-2、主驱动系统2-3和推进系统2-4,与实际盾构机具有相同的工作原理，与外接电源和液压源相连接。刀盘2-1设置在盾体2-2的一端，主驱动系统2-3和推进系统2-4均设置在盾体2-2的内部，主驱动系统2-3与刀盘2-1相连接，盾体2-2与始发架3滑动连接，在掘进过程中盾体沿始发架滑动，推进系统2-4通过反力支撑柱8与反力架4相连接。所述反力支撑柱8呈环形设置在反力架4上，与推进系统2-4的推进油缸一一相连，反力架4通过加强柱9与基架1相连接，起到支撑反力架的作用。[0017]进一步，所述管片支架6包括主架6-1，主架6-1的一侧设有夹持管片5的L型支臂6-2，L型支臂6-2的外端部用于夹持管片。主架6-1的上端设有吊耳6-3,用于管片支架的吊运。主架6-1通过支柱6-4与反力架4相连接，起到支撑主架的作用。所述主架6-1与基架1可拆卸连接，实现管片支架的吊运安装，主架6-1的下端伸出基架1，便于管片的夹持和管片支架的安装，L型支臂6-2对称设置在主架6-1上，对管片形成上下两部分的夹持，确保管片的稳固。[0018]一种模拟盾构机刀盘切削管片的实验装置的试验方法，包括盾构样机在主隧道内穿出切削管片工作过程和盾构样机贯入切削管片工作过程;其中，盾构样机在主隧道内穿出切削管片工作过程包括如下步骤:S1:将管片正面安装在管片支架上，即管片的凹面与盾构样机相对应，然后通过吊运装置将管片支架吊装在基架上;S2:将土箱吊装在基架上，土箱与管片的背面接触，即管片的圆弧凸面与土箱相接触，且土箱与管片之间具有一定压力，利用土箱靠紧管片并利用土箱内的土体为管片提供挤压力，用来模拟地下隧道管片的实际受力情况;S3:启动盾构样机，盾构样机在推进系统和反力支撑柱的作用下沿始发架向前推进，刀盘对管片进行模拟切削;S4:盾构样机穿出管片，完成模拟切削。[0019]盾构样机贯入切削管片工作过程包括如下步骤:a:将土箱从基架上卸下，同时使盾构样机处于初始状态;b:将管片支架从基架上卸下，然后将新的管片反面安装在基架上，即管片的圆弧凸面与盾构样机相对应，通过吊运装置将管片支架吊装在基架上;c:启动盾构样机，盾构样机在推进系统和反力支撑柱的作用下沿始发架向前推进，刀盘对管片进行模拟切削;d:盾构样机穿出管片，完成模拟切削。[0020]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种模拟盾构机刀盘切削管片的实验装置，其特征在于:包括基架（1，基架（1的二侧设有为盾构样机2提供反力的反力架4，基架1的另一侧设有用于夹持管片5的管片支架6，管片5的外侧可拆卸设有土箱7，反力架4与管片支架6之间设有用于支撑盾构样机2的始发架3;所述盾构样机2包括刀盘2-1、盾体2_2、主驱动系统2一3和推进系统2-4，刀盘2-1设置在盾体2-2的一端，主驱动系统2-3和推进系统2_4均设置在盾体2-2的内部，主驱动系统2-3与刀盘2-1相连接，盾体2-2与始发架3滑动连接，推进系统2-4通过反力支撑柱8与反力架4相连接。2.根据权利要求1所述的模拟盾构机刀盘切削管片的实验装置，其特征在于:所述管片支架6包括主架6-1，主架6-1的一侧设有夹持管片5的L型支臂6-2，主架6-1的上端设有吊耳6-3，主架6-1通过支柱6-4与反力架4相连接。3.根据权利要求2所述的模拟盾构机刀盘切削管片的实验装置，其特征在于:所述主架6-1与基架（1可拆卸连接，主架6-1的下端伸出基架（1，L型支臂6-2对称设置在主架6-1上。4.根据权利要求1或3所述的模拟盾构机刀盘切削管片的实验装置，其特征在于:所述反力支撑柱8呈环形设置在反力架4上，反力架4通过加强柱9与基架1相连接。5.—种如权利要求1所述的模拟盾构机刀盘切削管片的实验装置的试验方法，其特征在于:包括盾构样机在主隧道内穿出切削管片工作过程和盾构样机贯入切削管片工作过程;其中，盾构样机在主隧道内穿出切削管片工作过程包括如下步骤:S1:将管片正面安装在管片支架上，通过吊运装置将管片支架吊装在基架上;S2:将土箱吊装在基架上，土箱与管片的背面接触，且土箱与管片之间具有一定压力;S3:启动盾构样机，盾构样机在推进系统和反力支撑柱的作用下沿始发架向前推进，刀盘对管片进行模拟切削;S4:盾构样机穿出管片，完成模拟切削；盾构样机贯入切削管片工作过程包括如下步骤:a:将土箱从基架上卸下，同时使盾构样机处于初始状态;b:将管片支架从基架上卸下，然后将新的管片反面安装在基架上，通过吊运装置将管片支架吊装在基架上;c:启动盾构样机，盾构样机在推进系统和反力支撑柱的作用下沿始发架向前推进，刀盘对管片进行模拟切削;d:盾构样机穿出管片，完成模拟切削。

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