CN103512527B - 硬岩隧道掘进机盘形滚刀磨损的在线检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于硬岩隧道掘进机滚刀磨损的检测装置，包括刀轴、刀圈、厚度检测传感器、信号处理集成器、支撑架、信号输出装置、无线发射装置和无线接收装置。厚度检测传感器、信号处理集成器、支撑架和信号输出装置沿径向依次由外向内设置在刀圈和刀体内；信号输出装置由电刷和滑槽组成，滑槽由三段圆心角为100°的接触弧和三段圆心角为20°的连接圆弧构成；刀轴上的数据线槽一端通向滑槽，另一端通向刀轴的一端面外的无线发射装置；无线发射装置安装在刀盘上，无线接收装置安装在掘进机前盾上，无线接收装置通过数据线连接至TBM主控室。本发明除能在线监测滚刀的磨损之外，还可以判断工作的刀具是否出现平磨，减少停机时间。

Description

硬岩隧道掘进机盘形滚刀磨损的在线检测装置
技术领域
本发明涉及一种TBM盘形滚刀检验测量装置，用于硬岩掘进机行业中在线检测刀盘上滚刀的磨损量。
背景技术
随着国家基础建设的投入，大型工程出现在各个行业领域，尤其是铁路和水利工程。为缩短施工工期和减少成本，通常施工单位采用直线施工。这样在施工中就会遇到很多问题和困难，例如遇到山脉和河流。尽管爆破施工已经相对成熟，但是其工作环境危险和施工效率低。硬岩隧道掘进机将隧道施工的掘进、换步、支护、运输和保养等多道工序放在同一时间内平行作业，然而在掘进过程中，刀具的磨损成为技术难题之一，同时也是主要的掘进成本之一。
现场对于刀具磨损的检测是在停机之后由工作人员进入刀盘后面，用规尺测量刀具是否达到磨损极限。这种方法虽然直观，但风险大。因为停机可能造成掌子面的失稳，引发掌子面及周围岩石的坍塌。此外，停机一次造成工期延误和成本的增加。除停机检查刀具磨损情况外，有人根据掘进参数来估算刀具磨损程度。但是，该方法是在施工实例中总结出来的，普遍应用性差。而关于硬岩隧道掘进机滚刀磨损在线检测的专利较少。
发明内容
针对上述现有技术，出于对大型硬岩隧道掘进机的工作效率和人员安全的考虑，本发明提供一种硬岩隧道掘进机盘形滚刀磨损的在线检测装置，能实时在线的检测出掘进机滚刀的磨损量，并且可以判断刀具是否出现平磨。
为了解决上述技术问题，本发明一种硬岩隧道掘进机盘形滚刀磨损的在线检测装置，包括刀轴、刀体和装配在刀体上的被测滚刀的刀圈，该检测装置还包括厚度检测传感器、信号处理集成器、支撑架、信号输出装置、数据无线发射装置和数据无线接收装置；所述刀圈和所述刀体内设有安装腔体，所述厚度检测传感器、信号处理集成器、支撑架和信号输出装置沿径向依次由外向内设置在所述安装腔体内，所述厚度检测传感器与所述信号处理集成器之间、所述信号处理集成器与所述支撑架之间进分别通过AB胶固定；所述信号输出装置由电刷和滑槽组成，所述滑槽由设置在一非导电材料圆筒上、且在周向上均布的三段圆心角均为100°的接触弧构成，所述非导电材料圆筒装配在所述刀轴上，所述非导电材料圆筒上设有用于间隔三段接触弧的连接圆弧，每段连接圆弧的圆心角为20°；所述刀轴上设有数据线槽，所述数据线槽的一端通向滑槽，所述数据线槽的另一端通向刀轴的一端面，所述滑槽内设有导线，所述导线连接所述滑槽和所述数据无线发射装置；所述数据无线发射装置安装在刀盘后面板上，所述数据无线接收装置安装在硬岩隧道掘进机前盾上，所述数据无线接收装置通过数据线连接至TBM主控室。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
利用本发明检测装置可以使工作人员快速的掌握当前滚刀的磨损情况以及判断出是否出现偏磨或者平磨，并根据实际情况确定是否需要换刀，这样既可以防止提早更换滚刀和过度使用滚刀情况的出现，又保证了其他滚刀的使用寿命和掘进的速度。
本发明检测装置能够实时在线监测刀具磨损程度，通过所存储的检测数据能为以后研究提供依据，通过该数据可以判断刀具是否出现非正常磨损-平磨；实现转动结构和固定结构间信号的传递。
附图说明
图1是本发明硬岩隧道掘进机盘形滚刀磨损的在线检测装置整体结构示意图；
图2-1是本发明检测装置中滑槽的剖面示意图；
图2-2是图2-1中接触弧周向布局示意图；
图3是本发明检测装置检测过程中信号流程示意图。
图中：1-刀圈，2-厚度检测传感器，3-AB胶,4-信号处理集成器，5-刀体，6-支撑架，7-信号输出装置，8-刀轴，9-数据线槽，10、11、12-接触弧，13-数据无线发射装置，14-数据无线接收装置。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。
如图1所示，本发明一种硬岩隧道掘进机盘形滚刀磨损的在线检测装置，包括刀轴8、刀体5和装配在刀体5上的被测滚刀的刀圈1，该检测装置还包括厚度检测传感器2、信号处理集成器4、支撑架6、信号输出装置7、数据无线发射装置13和数据无线接收装置14，如图3所示。
如图1所示，所述刀圈1和所述刀体5内设有安装腔体，所述厚度检测传感器2、信号处理集成器4、支撑架6和信号输出装置7沿径向依次由外向内设置在所述安装腔体内，所述厚度检测传感器2与所述信号处理集成器4之间、所述信号处理集成器4与所述支撑架6之间进分别通过AB胶3固定，AB胶3即可以稳固厚度检测传感器2和信号处理集成器4，又可以防止灰尘进入；所述支撑架6和所述刀体5之间、所述支撑架6和所述刀轴8之间均分别设有防尘垫圈，所述信号输出装置7由电刷和滑槽组成。
如图2-1和图2-2所示，所述滑槽由设置在一非导电材料圆筒上、且在周向上均布的三段圆心角均为100°的接触弧10、11、12构成，所述非导电材料圆筒装配在所述刀轴8上，所述非导电材料圆筒上设有用于间隔三段接触弧10、11、12的连接圆弧，每段连接圆弧的圆心角为20°。
如图1和图3所示，所述刀轴8上设有数据线槽9，所述数据线槽9的一端通向滑槽，所述数据线槽9的另一端通向刀轴8的一端面，所述滑槽内设有导线，所述导线连接所述滑槽和所述数据无线发射装置13；所述数据无线发射装置13安装在所述刀盘1上，所述数据无线接收装置14安装在硬岩隧道掘进机前盾上，所述数据无线接收装置14通过数据线连接至TBM主控室。
本发明检测装置的安装方式如下：在滚刀的刀圈1上钻孔，孔的直径和深度要保证能够放置厚度检测传感器2，所述的厚度检测传感器2是用来测量其到刀圈1的距离即厚度检测传感器2顶端到刀圈1顶端的厚度。在刀体5上与上述钻孔对正的位置上钻一通孔，用来安放信号处理集成器4，所述信号处理集成器4是用来调理由厚度检测传感器2检测到的信号。除了安放厚度检测传感器2和信号处理集成器4外，其余空间用AB胶3填充，在刀体5的下端钻有螺纹孔用来安装支撑架6，实际上，在刀圈1和刀体5内部由上述钻孔、通孔和螺纹孔形成了安装腔体，该支撑架6用来支撑电刷，滑槽开在信号输出装置7的顶端，滑槽等分为三段(圆弧)接触弧10、11、12，每段接触弧10、11、12的圆心角均为100°，相邻的接触弧之间采用非导电材料连接，非导电的连接圆弧的圆心角均为20°，每段接触弧10、11、12分别连接一根输出的导线，导线与数据无线发射装置13的输入端连接。数据无线发射装置13安装在刀盘后面板上。数据无线接收装置14安装在硬岩隧道掘进机前盾上。
厚度检测传感器2检测到的信号由厚度检测传感器2的输出端输入到信号处理集成器4，信号经过信号处理集成器4进行调理后，再由信号处理集成器4的输出端输出，并经信号输出装置6和数据导线及安装在刀盘后面板上的数据无线发射装置13，数据无线发射装置13发送的信号由安装在掘进机前盾的数据无线接收装置14接收，数据无线接收装置14接收到数据无线发射装置13发送的数据后通过数据线传递给TBM主控室，最终在TBM主控室的显示屏上将会显示当前滚刀的磨损情况，并且在屏幕上依次显示由三段接触弧10、11和12传出的数据，倘若显示屏上长时间只显示其中一段接触弧的数据或者不显示数据了，则可以判断滚刀处于平磨状态。
尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (2)

1.一种硬岩隧道掘进机盘形滚刀磨损的在线检测装置，包括刀轴（8）、刀体（5）和装配在刀体（5）上的被测滚刀的刀圈（1），其特征在于，该检测装置还包括厚度检测传感器（2）、信号处理集成器（4）、支撑架（6）、信号输出装置（7）、数据无线发射装置（13）和数据无线接收装置（14）；
在所述刀圈（1）和所述刀体（5）内设有由钻孔、通孔和螺纹孔形成的安装腔体，所述厚度检测传感器（2）、信号处理集成器（4）、支撑架（6）和信号输出装置（7）沿径向依次由外向内设置在所述安装腔体内，所述厚度检测传感器（2）与所述信号处理集成器（4）之间、所述信号处理集成器（4）与所述支撑架（6）之间分别通过AB胶（3）固定；
所述信号输出装置（7）由电刷和滑槽组成，所述滑槽由设置在一非导电材料圆筒上、且在周向上均布的三段圆心角均为100°的接触弧（10、11、12）构成，所述非导电材料圆筒装配在所述刀轴（8）上，所述非导电材料圆筒上设有用于间隔三段接触弧（10、11、12）的连接圆弧，每段连接圆弧的圆心角为20°；
所述刀轴（8）上设有数据线槽（9），所述数据线槽（9）的一端通向滑槽，所述数据线槽（9）的另一端通向刀轴（8）的一端面，所述滑槽内设有导线，所述导线连接所述滑槽和所述数据无线发射装置（13）；
所述数据无线发射装置（13）安装在刀盘后面板上，所述数据无线接收装置（14）安装在硬岩隧道掘进机前盾上，所述数据无线接收装置（14）通过数据线连接至TBM主控室。
2.根据权利要求1所述硬岩隧道掘进机盘形滚刀磨损的在线检测装置，其特征在于，所述支撑架（6）和所述刀体（5）之间、所述支撑架（6）和所述信号输出装置（7）之间均分别设有防尘垫圈。
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