CN104792369A - 一种盾构滚刀转速和磨损的无线检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盾构滚刀转速和磨损的无线检测装置，包括设置在刀盘上的保护罩，保护罩内设有第一螺母、第二螺母和电池；第一螺母上连接有第一筒套，第一筒套穿过固定在刀箱上的第三螺母，第一筒套顶端设有滚刀自转转速传感器；第二螺母上连接有第二筒套，第二筒套顶端设有外筒，外筒内设有滚刀刀圈磨损感应器，外筒顶端设有盖板；保护罩上设有固定槽，固定槽内设有无线传输天线。本发明结构简单、体积小，且安装轻便、效率高、工作可靠；可直接安装在刀盘滚刀位置，通过调节螺母可以实现滚刀刀圈磨损感应器和滚刀自转转速传感器的精确定位，从而实现对滚刀磨损和转动的无线实时检测，有效降低滚刀过度磨损导致刀盘破裂的风险。

Description

一种盾构滚刀转速和磨损的无线检测装置

技术领域

本发明涉及隧道掘进设备检测的技术领域，具体涉及一种盾构滚刀转速和磨损的无线检测装置。

背景技术

      随着经济的发展，城市化进程的加快，城市中的地铁、水利水电、公路、铁路等隧道都需要盾构机来进行开挖，盾构以其安全快速等诸多优势而逐渐普及。盾构机的刀盘在掘进开挖过程中，依靠安装于刀盘结构上的刀具对岩土进行切削破岩，如常用的滚刀。随着盾构机在国内的广泛使用，刀具磨损已经成为一个影响工程质量和进度的关键问题。刀具的完善性及刀具的磨损状态判断是盾构正常掘进中的关键因素，如何判断刀具的运动状态及磨损状态，对盾构安全掘进至关重要。在实际施工过程中，往往难于确定盾构滚刀的实时磨损和滚刀是否正常转动，造成滚刀过度磨损或严重偏磨，甚至造成刀盘结构和刀箱磨损变形，给施工和刀盘磨损的修复带来了严重的影响。因此，施工中，实时监测刀具的磨损程度和转速有助于提高施工效率和安全性。

目前，对滚刀的监测方法主要有停机检查法、阈值检测法和掘进参数估计法。停机检查法，在停机状态下由施工人员进入刀盘部位进行检查以及实施操作，检查方式虽然直观，但是工作量大；阈值检测法，其主要用添加剂判断刀具磨损状态，但是这种方法只能在刀具磨损量到达一定程度时才能有效，不能实现对滚刀的磨损状态实时监测；掘进参数估计法，其主要是有理想地质条件是掘进参数的经验曲线或由半经验公式得到估算值，预测滚刀的磨损量，与滚刀的工作环境有较大的关系，缺乏普适性，并且误差率极大。针对大型全断面掘进装备工作效率和安全运行的行业需求，研究开发盾构的滚刀磨损状态安全监测技术，已成为掘进装备工程中亟待解决的问题。施工中实时监测滚刀的磨损程度及转速，已成为国外掘进装备生产商竞相开发的关键技术之一。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种盾构滚刀转速和磨损的无线检测装置，能有效的实时检测滚刀的磨损和是否正常转动，为盾构主机的掘进提供了有利保障。。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种盾构滚刀转速和磨损的无线检测装置，包括设置在刀盘上的保护罩，所述保护罩内设有第一螺母、第二螺母和电池；所述第一螺母上连接有第一筒套，第一筒套穿过固定在刀箱上的第三螺母，第一筒套顶端设有滚刀自转转速传感器；所述第二螺母上连接有第二筒套，第二筒套顶端设有外筒，外筒内设有滚刀刀圈磨损感应器，外筒顶端设有盖板；所述保护罩上设有固定槽，固定槽内设有无线传输天线。

所述刀盘和保护罩之间设有固定法兰，保护罩通过螺栓固定在固定法兰上。

所述第一筒套和第二筒套均穿过固定法兰和刀盘。

所述外筒上端设有凸台，外筒通过凸台与刀箱固定连接。

所述滚刀刀圈磨损感应器和滚刀自转转速传感器通过导线与电池相连接，导线分别设置在第二筒套和第一筒套中。

所述外筒与盖板之间螺纹连接。

所述刀箱内设有滚刀，滚刀上设有与滚刀自转转速传感器相配合的磁铁。

本发明结构简单、体积小，且具有安装轻便、操作灵活、效率高、工作可靠的特点；其可直接安装在刀盘滚刀的位置，安装时通过调节螺母可以实现滚刀刀圈磨损感应器和滚刀自转转速传感器位置的精确定位，即可分别调节感应器、传感器与滚刀的间距，保证测量的精度，实现对滚刀磨损和转动的无线实时检测，有效降低了滚刀过度磨损导致刀盘破裂的风险。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的A-A向剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例具体说明一本发明。

一种盾构滚刀转速和磨损的无线检测装置，如图1和图2所示，包括设置在刀盘15下端的保护罩1，保护罩1为可拆卸式的。刀盘15和保护罩1之间设有固定法兰3，固定法兰3通过精确定位焊接于刀盘15。保护罩1通过其的周边4颗内六角螺栓固定于固定法兰3上。固定法兰3的尺寸为106×80×20mm。

保护罩1内设有第一螺母2、第二螺母6和电池12。第一螺母2上连接有第一筒套4，第一筒套4穿过固定在刀箱16上的第三螺母5。第一筒套4穿过固定法兰3和刀盘15之后进入刀箱16，第一筒套4顶端设有滚刀自转转速传感11，滚刀自转转速传感器11与第一筒套4通过螺纹旋紧固定。刀箱16内设有滚刀17。第一筒套4两端均设有外螺纹，通过第一螺母2、第三螺母5进行固定，通过调节第一螺母2可以实现其与滚刀17之间安装距离的调节，从而调整滚刀自转转速传感11与滚刀17的间距。滚刀17上设有与滚刀自转转速传感器11相配合的磁铁。为了达到测量的精确性，磁铁一般设有2个，对称设置在滚刀17的直径上。滚刀自转转速传感11通过探测磁铁经过的次数来测试滚刀17的转速。

第二螺母6上连接有第二筒套7，第二筒套7下端设有外螺纹，使其与第二螺母6之间通过螺纹连接。第二筒套7穿过固定法兰3和刀盘15，其顶端设有外筒8，外筒8与第二筒套7为焊接连接方式。外筒8上端靠近滚刀17处设有凸台，凸台与刀箱加工孔形成机械配合，使外筒8通过凸台与刀箱16固定连接。外筒8内设有滚刀刀圈磨损感应器10，外筒8顶端设有盖板9，外筒8与盖板9之间通过螺纹连接。盖板9为POM材质制成。

滚刀刀圈磨损感应器10和滚刀自转转速传感器11通过导线与电池12相连接，其导线分别设置在第二筒套7和第一筒套4中。保护罩1上设有固定槽13，固定槽13通过螺栓固定在保护罩1上，采用螺栓固定便于实现安装及更换。固定槽13内设有无线传输天线14，无线传输天线14采集滚刀刀圈磨损感应器10和滚刀自转转速传感器11测量的数据，然后将检测信号向外传输给控制系统，实现对滚刀17的磨损状态和转速的实时监测。

第一筒套4和第二筒套7分别使用第一螺母2、第二螺母6与固定法兰3固定连接，通过调节第一螺母2、第二螺母6即可分别调节第一筒套4和第二筒套7的伸缩量，从而可以减少各个部件在生产中的误差，实现了将滚刀刀圈磨损感应器10和滚刀自转转速传感器11设置在合适的位置。

以上实施例仅用于说明本发明的优先实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员具备的知识范围内，本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代和改进等，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围之内。

Claims (7)

1.一种盾构滚刀转速和磨损的无线检测装置，包括设置在刀盘（15）上的保护罩（1），其特征在于：所述保护罩（1）内设有第一螺母（2）、第二螺母（6）和电池（12）；所述第一螺母（2）上连接有第一筒套（4），第一筒套（4）穿过固定在刀箱（16）上的第三螺母（5），第一筒套（4）顶端设有滚刀自转转速传感器（11）；所述第二螺母（6）上连接有第二筒套（7），第二筒套（7）顶端设有外筒（8），外筒（8）内设有滚刀刀圈磨损感应器（10），外筒（8）顶端设有盖板（9）；所述保护罩（1）上设有固定槽（13），固定槽（13）内设有无线传输天线（14）。

2.根据权利要求1所述的盾构滚刀转速和磨损的无线检测装置，其特征在于，所述刀盘（15）和保护罩（1）之间设有固定法兰（3），保护罩（1）通过螺栓固定在固定法兰（3）上。

3.根据权利要求2所述的盾构滚刀转速和磨损的无线检测装置，其特征在于，所述第一筒套（4）和第二筒套（7）均穿过固定法兰（3）和刀盘（15）。

4.根据权利要求1所述的盾构滚刀转速和磨损的无线检测装置，其特征在于，所述外筒（8）上端设有凸台，外筒（8）通过凸台与刀箱（16）固定连接。

5.根据权利要求1所述的盾构滚刀转速和磨损的无线检测装置，其特征在于，所述滚刀刀圈磨损感应器（10）和滚刀自转转速传感器（11）通过导线与电池（12）相连接，导线分别设置在第二筒套（7）和第一筒套（4）中。

6.根据权利要求1或4所述的盾构滚刀转速和磨损的无线检测装置，其特征在于，所述外筒（8）与盖板（9）之间螺纹连接。

7.根据权利要求1所述的盾构滚刀转速和磨损的无线检测装置，其特征在于，所述刀箱（16）内设有滚刀（17），滚刀（17）上圆周方向嵌有若干个磁铁，滚刀自转转速传感器（11）通过感应磁铁，获得滚刀（17）的自转转速信息。