盾构掌子面开挖稳定性精细模拟试验装置

摘要

本发明涉及一种盾构掌子面开挖稳定性精细模拟试验装置，由手轮、减速器、齿轮、滑轴、转套、螺母套、丝杆、接杆、刀盘、丝杆轴座、摇把、土压力传感器和截齿组成，转动摇把，带动丝杆转动，丝杆与螺母套产生相对转动，螺母套带动刀盘完成快速进退；当第一齿轮卡在第二齿轮上，转动手轮，丝杆与螺母套相对转动速度较慢，螺母套通过接杆带动刀盘，实现刀盘慢进慢退；当第一齿轮卡在第三齿轮上，转动手轮，滑轴转动带动齿轮转动，转套带动螺母套转动，丝杆也随着螺母套转动；当拧紧丝杆上的松紧螺丝，转动手轮，转套带动螺母套转动，螺母套转动的同时与丝杆发生相对转动，螺母套通过接杆带动刀盘旋进或旋退。本发明可在一套试验装置中同时精细模拟盾构隧道开挖过程中的刀盘的进退、旋转和旋进/旋退等工况。

主权项

盾构掌子面开挖稳定性精细模拟试验装置，由手轮(1)、减速器(2)、第一齿轮(3)、滑轴(4)、滑轴座(5)、第二齿轮(6)、螺母座(7)、转套(8)、螺母套(9)、丝杆(10)、接杆(11)、刀盘(12)、第三齿轮(13)、丝杆轴座(14)、松紧螺丝(15)、摇把(16)、土压力传感器(17)和截齿(18)组成，其特征在于：刀盘(12)前表面开挖有小孔，用于放置土压力传感器(17)，并在刀盘(12)前表面均匀布置有截齿(18)；接杆(11)为中部空心结构，其一端固定于刀盘(12)上，另一端连接螺母套(9)，丝杆(10)插入螺母套(9)和接杆(11)内部组成的空心部位，丝杆(10)的外螺纹与螺母套(9)的内螺纹咬合，使丝杆(10)能在所述空心部位来回移动；丝杆(10)上设有第三齿轮(13)，且第三齿轮(13)位于螺母套(9)外，丝杆(10)另一侧通过松紧螺丝(15)固定在丝杆轴座(14)上，丝杆(10)端部连接摇把(16)；螺母套(9)外壁上套有转套(8)，所述转套(8)上套有第二齿轮(6)和螺母座(7)；所述手轮(1)连接减速器(2)，另一端连接滑轴(4)，滑轴(4)上套有第一齿轮(3)，第一齿轮(3)能在滑轴(4)上来回移动，滑轴(4)另一端固定在滑轴座(5)上；使用时，第二齿轮(6)和第三齿轮(13)分别能与第一齿轮(3)相咬合；转动摇把(16)，带动丝杆(10)转动，转套(8)与螺母套(9)的相对转动由键锁死，二者只能发生轴向相对滑动，丝杆(10)与螺母套(9)产生相对转动，由于丝杆(10)轴向位移锁死，螺母套(9)带动接杆(11)以及刀盘(12)完成快速进退；当第一齿轮(3)卡在第二齿轮(6)上，转动手轮(1)，减速器(2)减速，使丝杆(10)转速降低，丝杆(10)与螺母套(9)相对转动速度较慢，螺母套(9)通过接杆(11)带动刀盘(12)，实现刀盘(12)的慢进慢退；当第一齿轮(3)卡在第三齿轮(13)上，转动手轮(1)，滑轴(4)转动带动第一齿轮(3)和第三齿轮(13)转动，转套(8)带动螺母套(9)转动，由于轴承作用在丝杆(10)上的滑动摩擦力矩小于螺母套(9)作用在丝杆(10)上的静摩擦力矩，故丝杆(10)也随着螺母套(9)转动；当拧紧丝杆(10)上的松紧螺丝(15)，转动手轮(1)，转套(8)带动螺母套(9)转动，由于丝杆(10)转动自由度被约束，螺母套(9)转动的同时也与丝杆发生相对转动，螺母套(9)通过接杆带动刀盘(12)旋进或旋退。