[发明专利]一种啮合刀盘综合试验装置

说明书

本发明公开了一种啮合刀盘综合试验装置，解决了现有技术中异形盾构前后布置刀盘施工效率不佳的问题。本发明包括设置在支撑台架上的传动机构，传动机构的输入端连接有驱动系统，驱动系统与电气控制系统相连接，传动机构的输出端设有位于同一面内的开挖刀盘，开挖刀盘上设有检测组件，检测组件与电气控制系统相连接。本发明通过同平面多刀盘啮合的试验装置，为盾构同平面多刀盘设计提供数据支撑和准确试验支持，通过同平面多刀盘的布置可减小盾构开挖盲区，对于异形断面无需分为前后刀盘开挖，提高了掌子面的稳定性，有效控制地表沉降。

技术领域

本发明涉及刀盘试验装置技术领域，特别是指一种啮合刀盘综合试验装置。

背景技术

随着社会的不断发展，地下空间开发愈加激烈，盾构机具备开挖速度快，施工效率高，掘进安全性好的特点，因此，在隧道施工中扮演者越来越重要的角色。通常盾构机开挖截面呈圆形，圆形截面全断面开挖，保证了隧道施工的安全性；对于双线铁路隧道，其底部较为平整，圆形盾构受限于其断面形状，导致开挖完成后的回填量极大，同时为满足社会的各种需求，异形盾构机无疑更能得到社会的青睐。

目前，市场上异形盾构机的开挖系统大多采用前后多刀盘分布的形式，开挖断面形状多为矩形、马蹄形等，异形盾构在掘进时均存在着无法做到全断面开挖，开挖率低的问题，遇到卵石地层时，前后刀盘无法做到对整个掌子面同时开挖，无疑增加了施工的风险；如公布号为CN111608675A的一种组合式掘进机刀盘，由多个盾构机刀盘组合而成，各个掘进机刀盘上设置有先行刀、刮刀及注浆口保护刀，且三种刀具呈高低差配置，提升掘进施工效率。但是采用前后多刀盘分布的形式，异形盾构在掘进时均存在着无法做到全断面开挖，因此，如何实现异形掘进机对掌子面进行同平面同时开挖成了本领域技术人员亟需解决的一个问题。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种啮合刀盘综合试验装置，解决了现有技术中异形盾构刀盘前后布置施工效率不佳的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种啮合刀盘综合试验装置，包括设置在支撑台架上的传动机构，传动机构的输入端连接有驱动系统，驱动系统与电气控制系统相连接，传动机构的输出端设有位于同一面内的开挖刀盘，开挖刀盘上设有检测组件，检测组件与电气控制系统相连接。

进一步，所述传动机构的输出端设有三个开挖刀盘，开挖刀盘为辐条式刀盘，相邻两个辐条式刀盘同面内交错布置。所述辐条式刀盘由三个辐条和一个刀筒构成，相邻两刀盘辐条之间角度差为60°，相邻两个刀盘之间中心距小于两个刀盘半径之和。

进一步，所述传动机构包括传动箱，传动箱上设有与开挖刀盘一一对应的驱动轴，驱动轴通过齿轮副与驱动系统连接。优选地，所述驱动轴包括一个中心主轴和两个侧边主轴，检测组件分别设置在中心主轴和侧边主轴上，中心主轴通过第一齿轮副与驱动系统的中心驱动电机相连接，侧边主轴通过第二齿轮副与驱动系统的侧边驱动电机相连接，中心驱动电机和侧边驱动电机上设有扭矩传感器，中心主轴的后端连接有负载电机。

进一步，所述中心驱动电机为四个变频电机或四个电磁电机，侧边驱动电机为三个变频电机；第一齿轮副包括设置在中心主轴上的从动大齿轮Ⅰ和设置在四个变频电机或四个电磁电机上的主动小齿轮Ⅰ，主动小齿轮Ⅰ与从动大齿轮Ⅰ啮合。所述第二齿轮副包括设置在侧边主轴上的从动大齿轮Ⅱ和设置在三个变频电机上的主动小齿轮Ⅱ，主动小齿轮Ⅱ与从动大齿轮Ⅱ啮合。优选地，所述传动箱为菱形箱体，第一齿轮副设置在菱形箱体的中部，第二齿轮副设置在菱形箱体的两侧，且均位于同一竖直面内。

进一步，所述检测组件包括编码器支架，编码器支架上设有多圈绝对值编码器，多圈绝对值编码器的输出轴上连接有连接套，连接套上连接有同轴线设置的连接法兰，多圈绝对值编码器通过连接法兰连接在中心主轴和/或侧边主轴的上。所述多圈绝对值编码器输出轴的中心轴线与相应的中心主轴或侧边主轴的中线轴线重合。