随着我国地下工程建设规模的扩大和深入,隧道掘进机施工已成为发展趋势。隧道掘进机主要利用盘形滚刀进行切削破岩,其破岩性能直接决定隧道建设的成功与否,因此亟需研制滚刀综合性能检测试验台以提高滚刀破岩性能,保证隧道建设的顺利进行。分析了现有滚刀性能检测试验台的结构及功能,提出了滚刀综合性能检测试验台由机械结构、液压加载系统和电气控制系统三部分组成,并根据试验台功能需求设计了3个方案,通过方案对比分析确定了最优设计方案,即通过对滚刀注油孔向刀体内加压,异步电机驱动刀轴转动,液压缸对盘形滚刀施加径向载荷。设计了滚刀综合性能检测试验台的机械结构并利用WorkbenchAnsys软件进行有限元分析。机械结构的设计主要包括传动轴、滚刀支架、滑动轴承支座、驱动装置支架的设计,通过WorkbenchAnsys有限元分析之后,结果显示机械结构能够满足试验台的要求,保证了试验台对滚刀测试的稳定性。设计了滚刀综合性能检测试验台液压加载系统,完成了液压系统各组成元件的计算与选型。根据滚刀综合性能检测试验台功能需求,对液压加载系统的能源装置、执行元件、控制元件和辅助元件进行了计算与选型,实现了液压缸对滚刀施加径向加载的功能。设计了滚刀综合性能检测试验台电气控制系统,对试验台控制系统的变频器、PLC和触摸屏进行了选型与设计。驱动电机采用变频器和PLC组合控制,以实现传动轴的多段速运行,并通过触摸屏作为人机交互方式,使工作人员轻松实现对试验台电气控制系统的操作。对滚刀综合性能检测试验台的功能进行了研究分析,叙述了试验台测试滚刀跑和性、推力-扭矩相关性、动态密封性的具体操作步骤及性能检测合格准则,并对盘形滚刀浮动密封结构进行了有限元分析,为滚刀密封可靠性设计提供理论参考。