CN106052765B - 盾构机滚刀动态检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盾构机滚刀动态检测装置，包括底座、刀具支架和驱动支架，驱动支架安装在底座一侧，刀具支架安装在底座另一侧，刀具支架与底座之间设有高度调整块，刀具支架上部安装有刀具安装台，盾构机的滚刀安装在刀具安装台上且刀具安装台能够调节滚刀的水平位置，滚刀的注油口上连接有气管，气管上安装有压力表和球阀，球阀出口与压力表压力口连接，驱动支架的上部安装有驱动轮，驱动支架上安装有用于带动驱动轮转动的转动驱动机构，驱动轮的外周设有第一传动槽，第一传动槽与滚刀的刀圈相配合。本发明能模拟滚刀实际工况，实现动态检测滚刀气密性，且可连续实现对滚刀启动扭矩的检测，从而彻底提高刀具判定和检测的准确性。

Description

盾构机滚刀动态检测装置

技术领域

本发明涉及一种检测装置，尤其涉及一种盾构机滚刀动态检测装置。

背景技术

目前，盾构行业对滚刀性能(启动扭矩、气密性)判定和检测的方式比较传统。启动扭矩检测方式为人工使用扭矩扳手转动刀体测定，主要缺点为人工投入成本较高，且受人为因素影响(如责任心)较大；气密性检测方式为静态检测法，靠人工连续转动来检测，受人为因素限制无法实现连续检测，影响检测结果的准确性。综上，扭矩测定基本可准确测定；但是气密性静态测试，仅能作为刀具气密性良好的参考要素，无法准确说明满足工况使用条件。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种盾构机滚刀动态检测装置，其能模拟滚刀实际工况，实现动态检测滚刀气密性，且可连续实现对滚刀启动扭矩的检测，从而彻底提高刀具判定和检测的准确性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种盾构机滚刀动态检测装置，其特征在于：包括底座、刀具支架和驱动支架，所述驱动支架安装在底座的一侧，所述刀具支架安装在底座的另一侧，所述刀具支架与底座之间设置有高度调整块，所述刀具支架的上部安装有刀具安装台，所述盾构机的滚刀安装在所述刀具安装台上且刀具安装台能够调节滚刀的水平位置，所述滚刀的注油口上连接有气管，所述气管上安装有压力表和球阀，所述球阀的出口与压力表的压力口连接，所述驱动支架的上部安装有驱动轮，所述驱动支架上安装有用于带动驱动轮转动的转动驱动机构，所述驱动轮的外周设置有第一传动槽，所述第一传动槽与滚刀的刀圈相配合。

上述的盾构机滚刀动态检测装置，其特征在于：所述转动驱动机构包括电机、减速机、输出齿轮和传动齿轮，所述电机的输出轴与减速机的输入轴固定连接，所述输出齿轮固定安装在减速机的输出轴上，所述传动齿轮与输出齿轮相啮合，所述驱动轮固定安装在传动齿轮上，所述驱动轮设置在靠近滚刀处，所述电机和减速机均固定安装在驱动支架上，所述传动齿轮通过连接轴转动安装在驱动支架上。

上述的盾构机滚刀动态检测装置，其特征在于：所述传动齿轮和驱动轮的数量均为两个，两个所述传动齿轮前后对称设置，每个所述传动齿轮上安装一个驱动轮，两个所述驱动轮之间留有距离。

上述的盾构机滚刀动态检测装置，其特征在于：所述驱动轮包括基座和支撑轮，所述支撑轮固定安装在基座的上部，所述基座固定在传动齿轮上，所述第一传动槽开设在支撑轮上。

上述的盾构机滚刀动态检测装置，其特征在于：所述支撑轮上还开设有第二传动槽，所述第二传动槽位于第一传动槽的下方。

上述的盾构机滚刀动态检测装置，其特征在于：所述基座通过锁紧螺钉固定在传动齿轮上。

上述的盾构机滚刀动态检测装置，其特征在于：所述支撑轮为橡胶支撑轮。

上述的盾构机滚刀动态检测装置，其特征在于：所述刀具安装台包括水平固定台、水平调整台、定位螺栓和调整螺栓，所述水平调整台设置在水平固定台的上方，所述水平固定台的外侧固定有连接板，所述水平固定台的中心设置有刀具滑动槽，所述水平固定台上设置有固定孔，所述水平调整台的中心设置有刀具安装孔，所述水平调整台上设置有调整槽，所述刀具安装孔与刀具滑动槽的位置相对应，所述调整槽与固定孔的位置相对应，所述定位螺栓的螺杆由下至上依次穿过固定孔和调整槽后通过螺母锁紧，所述调整螺栓的螺栓穿过连接板上的连接孔后端部顶紧于水平调整台的外侧，所述调整螺栓与所述连接孔螺纹配合；所述水平固定台固定安装在刀具支架的上部，所述滚刀的刀轴固定在刀具安装孔上，所述滚刀的刀轴穿过刀具滑动槽且能够沿着刀具滑动槽水平滑动。

上述的盾构机滚刀动态检测装置，其特征在于：所述水平固定台和水平调整台的形状均为方形，所述固定孔和调整槽的数量均为四个，四个所述固定孔对称布设在水平固定台的四个角上，四个所述调整槽对称布设在水平调整台的四个角上。

上述的盾构机滚刀动态检测装置，其特征在于：所述刀具安装孔的形状与滚刀的刀轴下部形状相吻合，所述滚刀的刀轴与刀具安装孔紧密配合。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明结构简单、设计合理且使用操作方便。

2、本发明能模拟盾构机施工工况环境，即用一台电机提供动力，一台减速机实现减速增扭，减速机输出端的输出齿轮传递动力，带动两个传动齿轮转动，传动齿轮带动与其固定连接的驱动轮转动，由驱动轮带动滚刀旋转，实现滚刀匀速旋转，模拟滚刀工况检测气密性是否达标，并同时核定启动扭矩，检测数据更加客观、准确、真实。

3、目前刀具制造厂及专业维修厂家均采用静态方式测试滚刀的气密性，经常发生静态测试正常，而滚刀安装使用后存在漏油现象，本发明盾构机滚刀动态检测装置填补了目前盾构刀具气密性动态检测的空白，检测准确度高。

4、本发明还可对滚刀轴承、浮动密封、刀轴及刀体等装配工艺进行核定，保证轴承能够按照要求扭矩灵活转动，尽可能降低因轴承装配问题引起的卡死，导致滚刀偏磨，间接达到核定滚刀启动扭矩的作用。

5、本发明具有很好的经济成本优势：盾构机滚刀动态检测装置材料加人工成本共计4120元，按照单刃滚刀单价22000元，综合考虑滚刀损坏率、返工及误工费等，经过维修中心统计，每盘滚刀标配32把，即704000元，经过动态检测装置检测的滚刀每盘可降低成本约51000元。

下面通过附图和实施例，对本发明做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明转动驱动机构和驱动轮的位置关系示意图。

图3为本发明驱动轮的结构示意图。

图4为本发明刀具安装台、滚刀、传动齿轮和驱动轮的位置关系示意图。

图5为本发明水平固定台的结构示意图。

图6为本发明水平调整台的结构示意图。

附图标记说明:

1—电机； 2—减速机； 3—输出齿轮；

4—传动齿轮； 5—驱动轮； 6—滚刀；

7—注油口； 8—压力表； 9—球阀；

10—气管； 11—水平调整台； 12—水平固定台；

12-1—连接板； 13—刀具支架； 14—高度调整块；

15—第一传动槽； 16—第二传动槽； 17—驱动支架；

18—定位螺栓； 19—调整螺栓； 20—基座；

21—支撑轮； 22—锁紧螺钉； 23—刀具滑动槽；

24—固定孔； 25—刀具安装孔； 26—调整槽；

27—螺母； 28—底座。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括底座28、刀具支架13和驱动支架17，所述驱动支架17安装在底座28的一侧，所述刀具支架13安装在底座28的另一侧，所述刀具支架13与底座28之间设置有高度调整块14，所述刀具支架13的上部安装有刀具安装台，所述盾构机的滚刀6安装在所述刀具安装台上且刀具安装台能够调节滚刀6的水平位置，所述滚刀6的注油口7上连接有气管10，所述气管10上安装有压力表8和球阀9，所述球阀9的出口与压力表8的压力口连接，所述驱动支架17的上部安装有驱动轮5，所述驱动支架17上安装有用于带动驱动轮5转动的转动驱动机构，所述驱动轮5的外周设置有第一传动槽15，所述第一传动槽15与滚刀6的刀圈相配合。

目前国内盾构行业对滚刀性能(启动扭矩、气密性)判定和检测的方式比较传统，为了更准确的判定滚刀的启动扭矩和密封性，本发明盾构机滚刀动态检测装置，其完全改变了滚刀启动扭矩和密封性的检测方式，该检测装置可以实现滚刀匀速旋转以模拟滚刀工况检测气密性是否达标，并同时核定启动扭矩，从而彻底提高了刀具判定和检测的准确性，满足施工要求。具体的，通过在滚刀6的注油口7上连接气管10，并在气管10上安装压力表8和球阀9，气管10提供滚刀6气密性检测通路，压力表8和球阀9实现滚刀6气密性压力变化显示及气源的通断；驱动轮5上的第一传动槽15与滚刀6的刀圈接触，通过摩擦力带动滚刀刀圈旋转，实现滚刀模拟工况并检测其气密性及启动扭矩。设计底座28的目的是提供平整工作面，固定刀具支架13和驱动支架17，增强该装置的整体稳定性；高度调整块14可实现刀具支架13整体高度调整，确保滚刀6的刀圈与第一传动槽15接触。

如图1和图2所示，所述转动驱动机构包括电机1、减速机2、输出齿轮3和传动齿轮4，所述电机1的输出轴与减速机2的输入轴固定连接，所述输出齿轮3固定安装在减速机2的输出轴上，所述传动齿轮4与输出齿轮3相啮合，所述驱动轮5固定安装在传动齿轮4上，所述驱动轮5设置在靠近滚刀6处，所述电机1和减速机2均固定安装在驱动支架17上，所述传动齿轮4通过连接轴转动安装在驱动支架17上。

滚刀6在检测时，刀体和刀圈旋转，刀轴固定静止，其中电机1提供旋转动力，减速机2实现减速增扭，通过传动齿轮4和驱动轮5将旋转动力正常输出，在摩擦力的作用下带动滚刀6的刀圈旋转。根据刀圈实际结构，在驱动轮5上设计第一传动槽15带动滚刀刀圈旋转，最终实现滚刀连续稳定旋转。

如图2所示，所述传动齿轮4和驱动轮5的数量均为两个，两个所述传动齿轮4前后对称设置，每个所述传动齿轮4上安装一个驱动轮5，两个所述驱动轮5之间留有距离。为满足滚刀6最大启动扭矩检测，参考滚刀刀圈与驱动轮5之间压紧力、摩擦系数，通过增加刀圈与驱动轮5的接触面积，经计算驱动轮5数量设计为两个即可满足不同滚刀启动扭矩及气密性动态检测；驱动轮5通过同一台电机带动，且相互独立，确保在具有相同转速的情况下，又互不影响，提高运行稳定性。

如图3所示，所述驱动轮5包括基座20和支撑轮21，所述支撑轮21固定安装在基座20的上部，所述基座20固定在传动齿轮4上，所述第一传动槽15开设在支撑轮21上。

滚刀刀圈为圆形环状结构，要实现刀圈旋转，传统的传动方式(如联轴器、皮带、链条、花键等)均无法实现，考虑通过直接接触利用摩擦力实现刀圈旋转，刚性接触因摩擦力小无法保证滚刀正常启动扭矩，通过计算选用金属材质的基座20与橡胶材质的支撑轮21相结合方式，易实现且稳定性高，并在支撑轮21上根据刀圈截面轮廓沿着圆周方向开环状的第一传动槽15，增大接触面积，实现滚刀刀圈连续稳定旋转，基座20固定在传动齿轮4上，实现刚性力矩传递，结构形式简单，空间紧凑简洁。

如图3所示，所述支撑轮21上还开设有第二传动槽16，所述第二传动槽16位于第一传动槽15的下方，这样当第一传动槽15磨损后，可通过调整刀具支架13底部的高度调整块14，使用第二传动槽16，提高支撑轮21的使用率。

如图3所示，所述基座20通过锁紧螺钉22固定在传动齿轮4上，实际制作时，基座20与传动齿轮4镶嵌连接，侧部使用四个锁紧螺钉22锁紧，基座20和支撑轮21流化在一起。

本实施例中，所述支撑轮21为橡胶支撑轮。

如图4至图6所示，所述刀具安装台包括水平固定台12、水平调整台11、定位螺栓18和调整螺栓19，所述水平调整台11设置在水平固定台12的上方，所述水平固定台12的外侧固定有连接板12-1，所述水平固定台12的中心设置有刀具滑动槽23，所述水平固定台12上设置有固定孔24，所述水平调整台11的中心设置有刀具安装孔25，所述水平调整台11上设置有调整槽26，所述刀具安装孔25与刀具滑动槽23的位置相对应，所述调整槽26与固定孔24的位置相对应，所述定位螺栓18的螺杆由下至上依次穿过固定孔24和调整槽26后通过螺母27锁紧，所述调整螺栓19的螺栓穿过连接板12-1上的连接孔后端部顶紧于水平调整台11的外侧，所述调整螺栓19与所述连接孔螺纹配合；所述水平固定台12固定安装在刀具支架13的上部，所述滚刀6的刀轴固定在刀具安装孔25上，所述滚刀6的刀轴穿过刀具滑动槽23且能够沿着刀具滑动槽23水平滑动。

其中，水平固定台12为实现滚刀6水平移动提供平台，并在相应位置标记有扭矩刻度，为水平调整台11水平调整时提供扭矩指示；水平调整台11、调整螺栓19用于固定滚刀刀轴并实现滚刀6水平方向移动；定位螺栓18实现水平调整台11在任何位置的锁紧定位，最终根据滚刀锁紧位置实现不同滚刀启动扭矩检测。

实际制作时，水平固定台12和水平调整台11均选用20mm厚的45#钢板，水平调整台11上设置的调整槽26，用于滚刀水平方向调整，刀具安装孔25按照滚刀刀轴截面尺寸加工安装位，用于固定滚刀6；水平固定台12上设置的固定孔24，用于滚刀定位锁紧。

如图5和图6所示，所述水平固定台12和水平调整台11的形状均为方形，所述固定孔24和调整槽26的数量均为四个，四个所述固定孔24对称布设在水平固定台12的四个角上，四个所述调整槽26对称布设在水平调整台11的四个角上。水平固定台12和水平调整台11设计为方形，在满足滚刀6固定、安装的前提下，加工简单，利于和刀具支架13连接固定；固定孔24和调整槽26均设计为四个，主要考虑水平调整台11分别在水平向前、向后调整时的同步性，保证滚刀刀圈与第一传动槽15、第二传动槽16均布载荷接触，确保该装置运行稳定性。

本实施例中，所述刀具安装孔25的形状与滚刀6的刀轴下部形状相吻合，所述滚刀6的刀轴与刀具安装孔25紧密配合。

本发明的工作原理为：盾构机滚刀动态检测装置组装完成后，首先调整高度调整块14至合适高度，并调整水平调整台11至适当位置，将滚刀6安装到水平调整台11上，扭动调整螺栓19，使水平调整台11连同滚刀6向驱动轮5方向移动，直至滚刀6的刀圈与第一传动槽15压实，扭动定位螺栓18上的螺母27，锁紧水平调整台11。然后，将气管10与外设空压机连接，连接方式以快速接头形式连接，便于拆装，通过球阀9控制气路通断。当全部准备完成后，启动空压机，观察压力表8的变化，当压力表8读数达到8bar时，关闭球阀9，断开气管10；然后启动电机1，由电机1依次带动减速机2、输出齿轮3、传动齿轮4和驱动轮5转动，在摩擦力的作用下，驱动轮5带动滚刀6旋转，在旋转过程中观察压力表8的读数变化，从而实现了动态检测滚刀密封性；同时可在盾构机滚刀动态检测装置上加装测扭装置，以准确测定启动扭矩。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种盾构机滚刀动态检测装置，其特征在于：包括底座(28)、刀具支架(13)和驱动支架(17)，所述驱动支架(17)安装在底座(28)的一侧，所述刀具支架(13)安装在底座(28)的另一侧，所述刀具支架(13)与底座(28)之间设置有高度调整块(14)，所述刀具支架(13)的上部安装有刀具安装台，所述盾构机的滚刀(6)安装在所述刀具安装台上且刀具安装台能够调节滚刀(6)的水平位置，所述滚刀(6)的注油口(7)上连接有气管(10)，所述气管(10)上安装有压力表(8)和球阀(9)，所述球阀(9)的出口与压力表(8)的压力口连接，所述驱动支架(17)的上部安装有驱动轮(5)，所述驱动支架(17)上安装有用于带动驱动轮(5)转动的转动驱动机构，所述驱动轮(5)的外周设置有第一传动槽(15)，所述第一传动槽(15)与滚刀(6)的刀圈相配合；

所述转动驱动机构包括电机(1)、减速机(2)、输出齿轮(3)和传动齿轮(4)，所述电机(1)的输出轴与减速机(2)的输入轴固定连接，所述输出齿轮(3)固定安装在减速机(2)的输出轴上，所述传动齿轮(4)与输出齿轮(3)相啮合，所述驱动轮(5)固定安装在传动齿轮(4)上，所述驱动轮(5)设置在靠近滚刀(6)处，所述电机(1)和减速机(2)均固定安装在驱动支架(17)上，所述传动齿轮(4)通过连接轴转动安装在驱动支架(17)上；

所述驱动轮(5)包括基座(20)和支撑轮(21)，所述支撑轮(21)固定安装在基座(20)的上部，所述基座(20)固定在传动齿轮(4)上，所述第一传动槽(15)开设在支撑轮(21)上。

2.按照权利要求1所述的盾构机滚刀动态检测装置，其特征在于：所述传动齿轮(4)和驱动轮(5)的数量均为两个，两个所述传动齿轮(4)前后对称设置，每个所述传动齿轮(4)上安装一个驱动轮(5)，两个所述驱动轮(5)之间留有距离。

3.按照权利要求1所述的盾构机滚刀动态检测装置，其特征在于：所述支撑轮(21)上还开设有第二传动槽(16)，所述第二传动槽(16)位于第一传动槽(15)的下方。

4.按照权利要求1所述的盾构机滚刀动态检测装置，其特征在于：所述基座(20)通过锁紧螺钉(22)固定在传动齿轮(4)上。

5.按照权利要求1所述的盾构机滚刀动态检测装置，其特征在于：所述支撑轮(21)为橡胶支撑轮。

6.按照权利要求1所述的盾构机滚刀动态检测装置，其特征在于：所述刀具安装台包括水平固定台(12)、水平调整台(11)、定位螺栓(18)和调整螺栓(19)，所述水平调整台(11)设置在水平固定台(12)的上方，所述水平固定台(12)的外侧固定有连接板(12-1)，所述水平固定台(12)的中心设置有刀具滑动槽(23)，所述水平固定台(12)上设置有固定孔(24)，所述水平调整台(11)的中心设置有刀具安装孔(25)，所述水平调整台(11)上设置有调整槽(26)，所述刀具安装孔(25)与刀具滑动槽(23)的位置相对应，所述调整槽(26)与固定孔(24)的位置相对应，所述定位螺栓(18)的螺杆由下至上依次穿过固定孔(24)和调整槽(26)后通过螺母(27)锁紧，所述调整螺栓(19)的螺栓穿过连接板(12-1)上的连接孔后端部顶紧于水平调整台(11)的外侧，所述调整螺栓(19)与所述连接孔螺纹配合；所述水平固定台(12)固定安装在刀具支架(13)的上部，所述滚刀(6)的刀轴固定在刀具安装孔(25)上，所述滚刀(6)的刀轴穿过刀具滑动槽(23)且能够沿着刀具滑动槽(23)水平滑动。

7.按照权利要求6所述的盾构机滚刀动态检测装置，其特征在于：所述水平固定台(12)和水平调整台(11)的形状均为方形，所述固定孔(24)和调整槽(26)的数量均为四个，四个所述固定孔(24)对称布设在水平固定台(12)的四个角上，四个所述调整槽(26)对称布设在水平调整台(11)的四个角上。

8.按照权利要求6所述的盾构机滚刀动态检测装置，其特征在于：所述刀具安装孔(25)的形状与滚刀(6)的刀轴下部形状相吻合，所述滚刀(6)的刀轴与刀具安装孔(25)紧密配合。