雙滾刀實驗臺刀具系統的製作方法
2023-12-05 12:15:26 1
專利名稱：雙滾刀實驗臺刀具系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種試驗刀具系統，特別涉及一種滾刀實驗臺用可調雙滾刀系統，允
許使用不同尺寸的滾刀，調節方便、範圍大，安全可靠，是一種大型重載實驗裝置部件。屬於 大型實驗臺零部件的設計製造裝配技術。
背景技術：
巖石掘進機在鐵路、水電、公路、地鐵和市政等需要穿越巖層的隧道工程中獲得了 廣泛的應用。目前國產掘進機在國內市場的佔有率低、國產關鍵部件與國外產品相比差距 較大，這與我國經濟發展極不相符。尤其涉及國防安全、國家戰略軍事工程和國土資源等敏 感信息不宜有國外公司參與或向國外公司公布，因此巖石掘進機的國產化十分迫切。巖石 掘進機的刀具——滾刀，作為最重要的零部件的設計和國產化與國外相比在壽命、破巖效 率等方面還有較大差距。提高滾刀設計水平就需要深入研究巖石破碎機理和滾刀磨損機 理，滾刀綜合試驗臺是進行滾刀破巖等相關研究的重要設備。作為試驗臺的刀具系統是整 臺設備的關鍵，關係到實驗的順利進行和滿足實驗條件。 二十世紀70年代開始國外就出現了滾刀實驗設備，最為著名的是美國科羅拉多 礦業學院的滾刀試驗臺，為單把滾刀的滾壓破巖實驗裝置，滾壓速度在lm/s左右。我國中 南大學曾經設計製造實尺滾壓破巖試驗臺的研製工作，所設計的試驗臺為垂直推力為44t， 水平推力為22t，滾壓速度為0. 4m/s。滾刀破巖主要是相鄰滾刀滾壓巖石產生的裂紋相連 通，形成巖石剝落。國內有人設計了刀具在弧形的T型槽中，改變刀具在T槽中的位置來進 行破巖，首先刀具調整比較困難；其次，兩滾刀相同間距的實驗不能多次重複，旋轉的工件 臺無法滾壓其他部位，導致試件形成環狀溝道；再次，未說明最高的滾壓速度，很難接近實 際工況。針對國內外實驗設備現狀，並不能真實反映滾壓破巖的實際情況的現狀，進行了雙 把滾刀綜合試驗臺的研製，滾壓速度可達1. 5m/s，真實反映工程破巖過程。因此，對於高速 重載的條件下，刀具系統的設計成為試驗臺的最重要部分。
發明內容
本發明的主要目的在於提供一種可以在滾刀綜合試驗臺上應用的雙滾刀刀具系 統，對巖石進行滾刀滾壓實驗，確定滾刀破巖機理和刀具磨損機理；可進行多種尺寸刀具的 實驗；通過調整滾刀相對巖石的貫入度、刀間距等進行破巖機理和刀具磨損影響因素的研 允。 本發明的目的是通過以下技術方案實現的 雙滾刀實驗臺刀具系統，其滾刀刀架的設計，用於14、 17、 19寸三種滾刀進行安裝 實驗，滾刀安裝在兩側法蘭和底部支撐法蘭上，側面法蘭內外有兩個環面與刀架相接，承受 側向的衝擊載荷，法蘭通過螺栓與刀座相連。滾刀通過法蘭安裝在刀架上，刀架固定在刀座 上，刀間距隨刀座的調整而改變；通過螺栓與刀具液壓系統的拉杆連接，鑲鋼滑塊與試驗臺 的立柱上的鑲鋼導軌配合，防止側向載荷對液壓推桿的衝擊；X向滾刀的刀架在刀座上通過手動驅動絲槓調整刀具位置，並通過T型槽和絲槓對調整後的刀架定位鎖緊；Y向所受載
荷衝擊較大滾刀調整後依靠刀座與刀盤底座上的鋸齒形螺牙配合進行鎖緊。 所述的雙滾刀實驗臺刀具系統，其刀架間距的調節經手動驅動絲槓進行平面內X、 Y兩方向調整，其中X方向-10mm 150mm， Y方向300mm 500mm。 所述的雙滾刀實驗臺刀具系統，其Y向刀間距調節後的鎖緊，依靠刀座與刀盤底
座上的鋸齒形螺牙配合進行鎖緊。 與現有設備相比，本發明的優點如下 1.實現雙滾刀滾壓巖石； 2.可進行滾刀雙向間距的調整，X向刀間距可在-10mm 150mm調整，Y向刀間距
可在300mm 500mm調整； 3.刀具調整簡單方便，定位鎖緊可靠； 4.可滿足多種尺寸滾刀的安裝要求； 5.應用在滾刀試驗臺上，可安裝測力儀進行滾刀受力測試，並對破巖機理和刀具 磨損進行研究； 6.為巖石滾刀試驗臺提供關鍵的零部件，加快了國產滾刀的研究步伐，提高了產 品的研發水平，促進軸承、材料、機械加工製造等企業的技術水平，並使我國在該領域的研 究達到國際領先水平。
本發明圖1為刀架及法蘭結構示意圖；
本發明圖2為刀具系統結構示意圖；
本發明圖3為X向調整結構示意圖；
本發明圖4為Y向刀座結構圖；
本發明圖5為X向刀座結構圖； 本發明圖6產品實物參考照片。照片清晰與否並不影響對本發明的理解。
具體實施例方式
本發明的設計方案是刀具系統具有兩把滾刀，每把滾刀安裝在各自的刀架上，刀
架安裝在刀盤底座上，通過刀座的調節來調整兩把滾刀的相對位置，改變刀間距進行破巖
機理研究。刀具貫入度的調節和滾壓壓力由作用於刀座上的刀具液壓系統提供。 本發明的結構。滾刀通過法蘭安裝在刀架上，刀架固定在刀座上，刀間距隨刀座的
調整而改變；通過螺栓與刀具液壓系統的拉杆連接，鑲鋼滑塊與試驗臺的立柱上的鑲鋼導
軌配合，防止側向載荷對液壓推桿的衝擊；X向滾刀的刀架在刀座上可通過手動驅動絲槓
調整刀具位置，並通過T型槽和絲槓對調整後的刀架定位鎖緊；Y向所受載荷衝擊較大，滾
刀調整後依靠刀座與刀盤底座上的鋸齒形螺牙配合進行鎖緊。 由於結構上、鎖緊方式的特殊設計，本發明允許承受較大的載荷。可以實現高速、 大切深的滾壓實驗。本發明的刀具系統的優點是可調整刀間距、改變刀具尺寸及貫入度，與 單把滾刀試驗臺相比可以更準確的進行破巖機理實驗，確定刀具尺寸、刀間距、貫入度、圍 巖特性等對破巖機理和效率的影響。刀具調節方便，定位鎖緊簡單可靠。
本發明給出的刀具系統，主要包括刀盤底座1、四面鑲鋼滑塊2、X向刀座3和Y向 刀座4、手輪5、 Y向絲槓6、 X向絲槓7等組成。刀盤底座通過螺栓與刀具液壓系統的液壓 杆連接盤配合，四面安裝7個鑲鋼滑塊，與試驗臺主體上的鑲鋼導軌配合，防止側向載荷對 液壓推桿的衝擊，滾刀通過兩側的法蘭和底部支撐法蘭安裝在刀架上，側面法蘭內外有兩 個環面與刀架相接，承受側向的衝擊載荷(如圖l);調整滾刀貫入度時，由液壓杆直接帶動 刀盤底座進而帶動滾刀進行調整，刀具系統液壓液選擇不可壓縮的液壓液，保證液壓系統 的剛性，防止滾壓過程中滾刀貫入度變化；滾刀的X向調整時，鬆開8、9的螺母，通過旋轉手 輪5驅動絲槓7沿著T型槽方向調整刀座位置，然後擰緊螺母8、螺栓9，其中螺栓9起限位 作用，螺母8起鎖緊作用，此絲槓本身具有一定的強度限制X向刀座的移動，結合螺栓共同 起鎖緊作用；Y向滾刀調整時，鬆開螺杆10的螺母，通過旋轉絲槓使其沿著Y向移動，後擰 緊螺母，使刀座與刀盤底座的鋸齒形螺牙鎖緊，因此刀座移動是每間隔10mm或其整數倍進 行調整。 本發明的刀具系統由刀架、刀座、刀具液壓系統、刀具調節系統，試驗前在刀架上 安裝所需尺寸的滾刀；滾刀系統調節時，通過刀具液壓調節來調整刀具相對試件的貫入度， 調整後並保持壓力；滾刀X、 Y方向間距通過絲槓進行調節，調好後由各自的機械式鎖緊機 構鎖緊；滾壓巖石過程中，滾刀繞各自的刀軸轉動。
權利要求
雙滾刀實驗臺刀具系統，其特徵在於滾刀刀架的設計，用於14、17、19寸三種滾刀進行安裝實驗，滾刀安裝在兩側法蘭和底部支撐法蘭上，側面法蘭內外有兩個環面與刀架相接，承受側向的衝擊載荷，法蘭通過螺栓與刀座相連；滾刀通過法蘭安裝在刀架上，刀架固定在刀座上，刀間距隨刀座的調整而改變；通過螺栓與刀具液壓系統的拉杆連接，鑲鋼滑塊與試驗臺的立柱上的鑲鋼導軌配合，防止側向載荷對液壓推桿的衝擊；X向滾刀的刀架在刀座上通過手動驅動絲槓調整刀具位置，並通過T型槽和絲槓對調整後的刀架定位鎖緊；Y向所受載荷衝擊較大滾刀調整後依靠刀座與刀盤底座上的鋸齒形螺牙配合進行鎖緊。
2. 根據權利要求1所述的雙滾刀實驗臺刀具系統，其特徵在於刀架間距的調節經手動 驅動絲槓進行平面內X、Y兩方向調整，其中X方向-10mm 150mm，Y方向300mm 500mm。
3. 根據權利要求1或2所述的雙滾刀實驗臺刀具系統，其特徵在於Y向刀間距調節後 的鎖緊，依靠刀座與刀盤底座上的鋸齒形螺牙配合進行鎖緊。
全文摘要
雙滾刀實驗臺刀具系統，涉及一種試驗刀具系統。可實現雙向位置調整，其特徵在於滾刀刀架的設計，可以滿足14、17、19寸三種滾刀進行安裝實驗，滾刀主要安裝在兩側法蘭和底部支撐法蘭上，側面法蘭內外有兩個環面與刀架相接，承受側向的衝擊載荷，法蘭通過螺栓與刀座相連。刀架間距的調節通過手動驅動絲槓進行X、Y兩垂直方向調整，其中X方向-10mm～150mm，Y方向300mm～500mm。承受主要載荷的Y向刀座調節後的鎖緊，依靠刀座與刀盤底座上的鋸齒形螺牙配合進行鎖緊。應用在滾刀試驗臺上，可安裝測力儀進行滾刀受力測試，並對破巖機理和刀具磨損進行研究。
文檔編號G01N3/58GK101793654SQ20101013313
公開日2010年8月4日 申請日期2010年3月26日 優先權日2010年3月26日
發明者吳玉厚, 孫紅, 張珂, 王賀, 趙凱軍, 趙德宏 申請人:瀋陽建築大學