本发明涉及隧道盾构技术领域，具体涉及一种水刀盾构机性能试验设备。
背景技术：
随着城市地下空间利用率的不断提升，城市地下工程密集程度也在不断增加，许多旧有地下构筑物建造时所筑地下连续墙或灌注桩成为了盾构隧道挖掘时难以穿越的障碍物。为解决这一难题，安装有多个高压水射流切割设备(也称“水刀”)、可切削钢筋混凝土结构的盾构机——水刀盾构机孕育而生。新型的水刀盾构机的性能无法预知，所以有必要研制出适用于水刀盾构机的切割、切削性能的试验设备。
技术实现要素：
为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种水刀盾构机性能试验设备，以解决无法预知水刀盾构机的切割性能的问题。
为实现上述目的，提供一种水刀盾构机性能试验设备，包括：
支座；
转动机构，包括可转动地插设于所述支座的支承组件和可绕所述支承组件转动的驱动轮盘，所述驱动轮盘的转动中心形成有轴向贯孔，所述轴向贯孔套设于所述支持组件；以及
夹持箱，所述夹持箱的正面形成有供试块嵌设的容置槽，所述夹持箱的背面连接于所述支承组件和所述驱动轮盘。
进一步的，所述支承杆组件包括双向铰支座和支承杆，所述支承杆的第一端可转动地插设于所述支座的侧部，所述驱动轮盘的所述轴向贯孔套设于所述支承杆，所述双向铰支座连接于所述支承杆的第二端和所述夹持箱的背面。
进一步的，所述驱动轮盘通过转向件连接于所述夹持箱的背面，所述转向件的第一端连接于所述驱动轮盘，所述转向件的第二端球铰连接于所述夹持箱的背面。
进一步的，所述转向件的数量为多个，多个所述转向件呈矩阵分布于双向铰支座的四周。
进一步的，还包括用于安置盾构机的支承台，所述盾构机上设有用于安装待测试的水刀的刀盘，所述刀盘对准所述容置槽。
进一步的，所述刀盘上设有用于安装所述水刀的固定安装座。
进一步的，所述刀盘上安装有用于安装所述水刀的移动安装座。
进一步的，所述刀盘上形成有凹槽，所述移动安装座滑设于所述凹槽中。
进一步的，凹槽沿所述刀盘的径向设置。
本发明的有益效果在于，本发明水刀盾构机性能试验设备通过夹持箱夹持试块以供安装于盾构机的刀盘上的水刀进行切割试验，另一方面，夹持箱的转动实现在水刀盾构机不转动刀盘的情况下，转动试块进行试验，达到仅布置水刀的刀头即可完成旋转切割以测试切割轨迹的目的，避免在盾构机内设置中心回转装置进而节约了试验成本。
附图说明
图1为本发明水刀盾构机性能试验设备的结构示意图。
图2为本发明水刀盾构机性能试验设备的盾构机的示意图。
图3为本发明水刀盾构机性能试验设备的试块夹持装置的示意图。
图4为本发明水刀盾构机性能试验设备的支承杆组件的示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
图1为本发明水刀盾构机性能试验设备的结构示意图、图2为本发明水刀盾构机性能试验设备的盾构机的示意图、图3为本发明水刀盾构机性能试验设备的试块夹持装置的示意图、图4为为本发明水刀盾构机性能试验设备的支承杆组件的示意图。
参照图1至图4所示，本发明提供了一种水刀盾构机性能试验设备，包括支座21、转动机构23和夹持箱22。
转动机构23包括支承组件231和驱动轮盘232。支承组件231可转动地插设于支座21中。支承组件231沿水平方向设置。驱动轮盘232可绕支承组件231转动。驱动轮盘232的转动中心形成有轴向贯孔。驱动轮盘232的轴向贯孔套设于支持组件231。夹持箱22的正面形成有供试块3嵌设的容置槽。夹持箱22的背面连接于支承组件231和驱动轮盘232。
试块3为预先切割成形状与容置槽的形状的大小相适配的钢筋混凝土，试块是为了模拟地下的钢筋混凝土等高强度的钢筋混凝土结构。
本发明水刀盾构机性能试验设备通过夹持箱夹持试块以供安装于盾构机的刀盘上的水刀进行切割试验，另一方面，夹持箱通过转盘带动绕支承组件转动，实现了在水刀盾构机不转动刀盘的情况下，转动试块进行试验，达到仅布置水刀的刀头即可完成旋转切割以测试切割轨迹的目的，避免在盾构机内设置中心回转装置进而节约了试验成本。
在本实施例中，本发明水刀盾构机性能试验设备还包括用于安置盾构机12的支承台11。盾构机12上设有用于安装待测试水刀的刀盘121。刀盘121对准夹持箱22的容置槽。
在本实施例中，刀盘121上设有用于安装水刀的固定安装座1211。
作为一种较佳的实施方式，刀盘121上安装有用于安装水刀的移动安装座1212。
具体的，刀盘121上形成有凹槽。移动安装座滑设于凹槽中。凹槽沿刀盘121的径向设置。通过调节移动安装座的位置，即可试验不同位置的水刀的切割性能。
夹持箱22的背面通过转动机构23可转动地安装于支座21的侧部。具体的，转动机构23包括支承杆组件231、驱动轮盘232和转向件233。支承杆组件231包括双向铰支座2312和支承杆2311。支座21的侧部埋设有内置套管211。内置套管211沿盾构机12的轴线方向设置。支承杆2311的外径小于内置套管211的内径。支承杆2311的第一端可转动地插设于内置套管211中。支承杆2311的第二端伸至内置套管211的外侧，驱动轮盘的轴向贯孔套设于支撑杆2311。双向铰支座为两个铰支座连接形成，可实现双向铰支座的两端连接的物体在两个不同方向上的转动。
驱动轮盘232通过驱动电机带动绕支承杆2311转动。具体的，驱动轮盘232通过皮带传动连接于驱动电机，皮带的一端箍设于驱动轮盘的圆周面，皮带的另一端箍设于驱动电机的输出端。
在一些实施例中，驱动轮盘的圆周面上形成有齿条，驱动电机的输出端轴向连接有齿轮，齿轮啮合于齿条，使得驱动轮盘绕支承杆转动。
驱动轮盘232的轴向贯孔的孔径大于支承杆2311的外径。驱动轮盘232竖向设置于支座21和夹持箱22之间。支承杆2311的第二端穿设于驱动轮盘232的轴向贯孔中。双向铰支座2312的第一端连接于支承杆2311的第二端的端面。双向铰支座2312的第二端连接于夹持箱22的背面。双向铰支座2312使得夹持箱可实现两个不同方向上的转动。
支承杆2311对准盾构机12的轴线，支承杆2311与盾构机12同轴设置。驱动轮盘232通过驱动电机绕盾构机12的轴线转动。
驱动轮盘232通过转向件233连接于夹持箱22的背面。转向件的数量为多个，多个转向件对称设置。在本实施例中，转向件233为千斤顶或液压油缸。转向件233具有固定端和伸缩端。转向件233的固定端固定于于驱动轮盘232，转向件233的伸缩端球铰连接于夹持箱22的背面。
驱动轮盘232通过驱动电机实现绕盾构机的轴线转动，驱动轮盘232再通过转向件带动夹持箱22绕盾构机12的轴线转动，从而可以避免盾构机的刀盘转动，进而避免在盾构机中设置回转中心装置以节约试验成本。
作为一种较佳的实施方式，多个转向件233矩形分布于双向铰支座的周围。
在本实施例中，转向件233的数量为四个。四个转向件233呈正方形排布于双向铰支座的四周。
当将四个转向件划分为上下两组时，上组转向件和下组转向件分别反向动作时，即当上组转向件伸长时，下组转向件则缩短；当上组转向件缩短时，下组转向件则伸长，则可实现夹持箱的上下转向，使得试块与刀盘上的水刀呈角度设置以进行斜向切削试验。
当将四个转向件划分为左右两组时，左组转向件和右组转向件分别反向动作时，即当左组转向件伸长时，右组转向件则缩短；当左组转向件缩短时，右组转向件则伸长，则可实现夹持箱的左右转向，使得试块与刀盘上的水刀呈角度设置以进行斜向切削试验。
本发明水刀盾构机性能试验设备可对试块进行正面切割试验、斜向切削试验以及水刀切割轨迹测试试验。
第一种试验：水刀的正面切割试验。
第一步，将切割成合适大小的试块嵌设于夹持箱的容置槽中。试块可以是各种质地的试验试块，在本实施例中，试块为钢筋混凝土块。
第二步，将多个水刀分别安装于固定安装座和移动安装座上。
第三步，启动四个转向件，使这四个转向件伸长相同距离，使试块的正面对准刀盘。
第四步，启动安装于固定安装座和移动安装座上的水刀，使高压射流切割试块。
第二种试验：水刀的斜向切削试验。
第一步，将切割成合适大小的试块嵌设于夹持箱的容置槽中。试块可以是各种质地的试验试块，在本实施例中，试块为钢筋混凝土块。
第二步，将多个水刀分别安装于固定安装座和移动安装座上。
第三步，将四个转向件划分为上下或左右两组，控制两组转向件反向动作，使得试块倾斜设置。
第四步，同时控制四个转向件伸长相等距离，使试块与刀盘呈角度设置。
第五步，启动安装于固定安装座和移动安装座上的水刀，使高压射流斜向切割试块。
第三中试验：水刀切割轨迹测试试验
第一步，将切割成合适大小的试块嵌设于夹持箱的容置槽中。试块可以是各种质地的试验试块，在本实施例中，试块为钢筋混凝土块。
第二步，将多个水刀分别安装于固定安装座和移动安装座上。
第三步，启动四个转向件，使这四个转向件伸长相同距离，使试块的正面对准刀盘。
第四步，通过驱动电机转动驱动转盘，使试块绕盾构机的轴线转动。
第五步，启动安装于固定安装座和移动安装座上的水刀，使高压射流切割试块形成切割轨迹。
需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为保护范围。