CN108181484B - 一种常压刀盘滚刀转速和温度测量装置及磨损量测量方法 - Google Patents

一种常压刀盘滚刀转速和温度测量装置及磨损量测量方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108181484B
CN108181484B CN201711421766.7A CN201711421766A CN108181484B CN 108181484 B CN108181484 B CN 108181484B CN 201711421766 A CN201711421766 A CN 201711421766A CN 108181484 B CN108181484 B CN 108181484B
Authority
CN
China
Prior art keywords
hob
rotating speed
cutter
module
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201711421766.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108181484A (zh
Inventor
王杜娟
张威威
张家年
叶蕾
张琳
魏晓龙
张世伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Railway Engineering Equipment Group Co Ltd CREG
Original Assignee
China Railway Engineering Equipment Group Co Ltd CREG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Railway Engineering Equipment Group Co Ltd CREG filed Critical China Railway Engineering Equipment Group Co Ltd CREG
Priority to CN201711421766.7A priority Critical patent/CN108181484B/zh
Publication of CN108181484A publication Critical patent/CN108181484A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108181484B publication Critical patent/CN108181484B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/64—Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance
    • G01P3/66—Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance using electric or magnetic means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/12—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring diameters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/14—Supports; Fastening devices; Arrangements for mounting thermometers in particular locations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
    • G01K13/04—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving solid bodies
    • G01K13/08—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving solid bodies in rotary movement

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)

Abstract

本发明提出了一种常压刀盘滚刀转速和温度测量装置及磨损量测量方法，解决不能对常压刀具中滚刀的磨损量进行状态监测的问题；在滚刀刀圈上均匀安置4颗感应磁铁，在滚刀的正下方设置转速传感器；转速传感器测量滚刀的实际转速，4颗感应磁铁将滚刀刀圈均匀分隔为四个象限，根据滚刀当前实际转速，计算滚刀旋转1/4周所用时间；计算滚刀旋转时刀圈磨损值；根据刀圈磨损值利用三阶贝塞尔曲线拟合出滚刀轮廓磨损曲线，获得滚刀轮廓磨损量。本发明实现了刀盘上所有滚刀磨损量和转速的可视化管理，同时帮助盾构司机判断刀盘刀具是否需要更换或维修；也可以帮助司机更好地修正掘进参数提高掘进效率，帮助降低了人力消耗和作业风险，也可以提高掘进效率。

Description

一种常压刀盘滚刀转速和温度测量装置及磨损量测量方法
技术领域
本发明涉及刀具检测的技术领域，尤其涉及一种常压刀盘滚刀转速和温度测量装置及磨损量测量方法。
背景技术
随着城市建设、道路交通、调水工程对隧道工程建设的需求提升，作为隧道工程开挖利器的盾构机也日益得到广泛使用。刀盘和刀具在掘进过程中必然会遭到程度各异的磨损。刀具磨损程度的大小对工程质量和掘进进度都有很大的影响。刀具转速不一也是刀具磨损和偏损的重要原因。因此，在盾构机掘进过程中，对刀具运行状态的监测成为高效掘进中的重要一环。
盾构机在掘进过程中，掘进仓会存在很大的压力。为了防止带压换刀对操作人员造成伤害，国内外越来越多的盾构采用了常压换刀装置。而在常压换刀装置中，对于刀具的状态监测又是保证盾构掘进效率、防止刀具异常损坏的重要手段。
发明内容
针对不能对常压刀具中滚刀的磨损量进行状态监测的技术问题，本发明提出一种常压刀盘滚刀转速和温度测量装置及磨损量测量方法，通过转速传感器计算滚刀轮廓磨损量，可以帮助司机更好地修正掘进参数提高掘进效率，降低了人力消耗和作业风险，也可以提高掘进效率。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种常压刀盘滚刀的磨损量测量方法，其步骤如下：
步骤一：在滚刀刀圈上均匀安置4颗感应磁铁，在滚刀的正下方设置转速传感器，转速传感器通过转速和温度测量装置固定在滚刀的刀座上；
步骤二：转速传感器通过与感应磁铁相作用测量滚刀的实际转速，4颗感应磁铁将滚刀刀圈均匀分隔为四个象限，根据滚刀当前实际转速，计算滚刀旋转1/4周所用时间；
步骤三：计算滚刀旋转1/4周时间内滚刀的刀圈磨损值，滚刀旋转一周共测量16个刀圈磨损值；
步骤四：根据刀圈磨损值利用三阶贝塞尔曲线拟合出滚刀轮廓磨损曲线，获得滚刀轮廓磨损量。
所述计算滚刀旋转1/4周时间内滚刀的刀圈磨损值的方法为：滚刀转动是由刀盘转动时滚刀顶在掘进掌子面上受力而跟随转动，根据接触点线速度相等得到：ω1×r1＝ω2×r2，其中，ω1为刀盘转速，ω2为滚刀转速，r1为滚刀刀刃至刀盘中心的距离，r2为滚刀半径；滚刀的理论转速为：
Figure GDA0002948373200000021
滚刀正下方设置的转速传感器与4颗感应磁铁相配合，对滚刀刀圈上预先均匀安置的4颗感应磁铁进行检测，检测信号以脉冲的形式呈现，最终根据测量得到的脉冲数量n和所用时间T计算出滚刀的实际转速：
Figure GDA0002948373200000022
根据实测到的滚刀转速，结合刀盘转速ω1及滚刀距离刀盘中心的距离r1，可粗略计算出滚刀的实际半径：
Figure GDA0002948373200000023
计算滚刀的刀圈磨损量Δ＝r2-r2'。
所述感应磁铁均匀设置在双侧滚刀侧面的刀毂上，转速传感器的数量设有两个，转速传感器分别设置在感应磁铁的正下方。
所述拟合出滚刀轮廓磨损曲线的方法为：当感应磁铁经过转速传感器时，转速传感器会产生一个脉冲信号，滚刀旋转一周共产生4个脉冲信号；双侧滚刀旋转一周，共得到16个刀圈磨损值；根据滚刀一周16个位置的刀圈磨损值，运用三阶贝塞尔曲线，拟合出一条光滑的刀圈轮廓曲线为：
B(t)＝(1-t)3P0+3t(1-t)2P1+3t2(1-t)P2+t3P3，t∈[0,1]；
其中，P0和P3是16个刀圈轮廓磨损测量点中相邻的两个，P1和P2是拟合过程中的两个控制点，最终获得滚刀轮廓磨损曲线B(t)。
所述转速和温度测量装置为旋转温度检测装置，旋转温度检测装置包括转速传感器、温度传感器、传感器载体和连接法兰，两个转速传感器分别设置在传感器载体两侧的正上方，温度传感器固定在传感器载体的下部；所述传感器载体和连接法兰固定连接，连接法兰通过防护液压管与端盖相连接；与转速传感器、温度传感器连接的信号线通过感器载体、连接法兰、防护液压管、端盖上的预留孔与端盖上低压侧的高低压转接模块相连接，高低压转接模块与数据发送装置相连接，数据发送装置与数据接收装置无线连接，数据接收装置与监控显示装置相连接。
所述传感器载体内设有U型通道，转速传感器设置在U型通道的顶部，转速传感器的位置与感应磁铁的位置上下对应；所述连接法兰和端盖上设有液压接头，液压接头分别与防护液压管的两端相连接。
所述传感器载体的下部通过螺栓固定在刀座中心梁上；所述传感器载体下部通过密封垫与连接法兰相连接，连接法兰与防护液压管相连接，高低压转接模块通过螺栓固定在端盖下部的低压侧。
所述高低压转接模块包括承压电连接器，承压电连接器前端设有凸出的传感器电缆插头，承压电连接器中部设有玻璃烧结连接芯，玻璃烧结连接芯通过端面密封圈与转接板相连接，转接板前端通过转接板密封圈与安装底板端盖相连接，转接板后端与出线块相卡接；玻璃烧结连接芯通过轴向密封圈与安装底板端盖相连接，出线块通过出线块密封圈与承压电连接器相连接。
所述数据发送装置包括发送结构保护壳、发送电源模块、发送控制单元模块，发送控制单元模块与电源模块相连接；发送结构保护壳包括电源槽和控制单元槽，发送电源模块放置于电源槽中，发送控制单元模块放置于控制单元槽中；数据发送装置实现转速传感器和温度传感器的供电、转速传感器和温度传感器信号采集及处理、数据及指令的无线收发。
所述数据接收装置包括接收控制单元模块、接收电源模块、接收结构保护壳和串口模块，接收电源模块和串口模块均与接收控制单元模块相连接，接收控制单元模块、接收电源模块和串口模块设置在接收结构保护壳；监控显示装置包括监控计算机和显示屏，监控计算机与显示屏相连接；数据接收装置通过串口模块将转速传感器和温度传感器采集的信息上传给监控计算机，监控计算机将采集到的信息处理之后，将滚刀轮廓磨损量显示在显示屏上，供操作员判断。
本发明的有益效果：充分考虑了常压刀盘设备在掘进过程中换刀频率高的特点，整个装置在拆刀、换刀和装刀过程中实现快速拆装，实时监控刀具状态，为操作者提供可靠的换刀依据；在保证压力的情况下，通过高低压仓转接模块实现了高低压仓之间信号线的连接。本发明实现了刀盘上所有滚刀磨损量和转速的可视化管理，同时帮助盾构司机判断刀盘刀具是否需要更换或维修。本发明也可以帮助司机更好地修正掘进参数提高掘进效率。由此可知，本发明帮助降低了人力消耗和作业风险，也可以提高掘进效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中刀筒内的装配图。
图3为本发明图2中旋转温度检测装置的放大图。
图4为本发明旋转温度检测装置与刀座的连接示意图。
图5为本发明高低压转接模块的结构示意图。
图中，1-感应磁铁；2-滚刀；3-旋转温度检测装置；4-液压接头；5-高低压转接模块；6-刀筒；7-防护液压管；8-端盖；9-传感器电缆插头；10-安装底板端盖；11-玻璃烧结连接芯；12-转接板；13-出线块；14-轴向密封圈；15-转接板密封圈；16-端面密封圈；17-出线块密封圈；27-转速传感器；28-传感器载体；29-密封垫；30-连接法兰，31-承压电连接器，32-温度传感器，33-安装螺栓。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种常压刀盘滚刀的磨损量测量方法，其步骤如下：
步骤一：在滚刀刀圈上均匀安置4颗感应磁铁，在滚刀的正下方设置转速传感器，转速传感器通过转速和温度测量装置固定在滚刀的刀座上。
如图2所示，滚刀2固定于刀座之上，刀座和双刃滚刀整体固定于刀筒6之中，端盖8固定于刀筒6的顶端。感应磁铁1的数量设有四个，四个感应磁铁1分别安装在两个滚刀的中心一侧刀体上；同一滚刀2上的两个感应磁铁1关于滚刀的中心相对称。4个感应磁铁1均匀设置在双侧滚刀侧面的刀毂上，转速传感器27的数量设有两个，转速传感器27分别设置在感应磁铁1的正下方。两个感应磁铁1之间的距离为滚刀2转动半周。
转速和温度测量装置为旋转温度检测装置3，如图3所示，旋转温度检测装置3包括转速传感器27、温度传感器32、传感器载体28和连接法兰30，两个转速传感器27分别设置在传感器载体28两侧的正上方，转速传感器27的位置与感应磁铁1的位置上下对应，从而满足感应磁铁1与转速传感器27之间距离的要求。传感器载体28内设有U型通道，转速传感器27设置在U型通道的顶部，转速传感器27的位置与感应磁铁1的位置上下对应，从而满足感应磁铁1与转速传感器27之间距离的要求。温度传感器32固定在传感器载体28的下部，温度传感器32监测的信号通过防护液压管7的线路传递到监控显示装置，实时的监测整个装置的温度。传感器载体28和连接法兰30固定连接，连接法兰30通过防护液压管7与端盖8相连接。
旋转温度检测装置3固定在滚刀的刀座上。与转速传感器27、温度传感器32连接的信号线通过感器载体28、连接法兰30、防护液压管7、端盖8上的预留孔与端盖8上低压侧的高低压转接模块5相连接，高低压转接模块5与数据发送装置相连接，数据发送装置与数据接收装置无线连接，数据接收装置与监控显示装置相连接，如图1所示。连接法兰30和端盖8上设有液压接头4，液压接头4分别与防护液压管7的两端相连接。连接法兰30上设有液压接头4，防护液压管7通过液压接头4与滚刀的端盖8相连接，防护液压管7通过端盖8与监控显示装置相连接。与温度传感器32和转速传感器27连接的信号线通过液压接头4设置在防护液压管7内，然后通过液压接头4设置在端盖8的预留孔内，端盖8内的信号线与端盖8上低压侧的高低压转接模块5相连接。
在盾构掘进过程中，整个装置处于高水压泥水环境中，所以传感器载体28需要具有极高的密封性能，防护液压管7通过两个液压接头4分别与旋转温度检测装置3和端盖8相连接，实现了整个装置的密闭性。为了保证传感器载体28和连接法兰30的密封性，安装螺钉10与传感器载体28、连接法兰30的连接处涂抹螺纹固定胶。
传感器载体28的下部通过安装螺栓33固定在刀座中心梁上。安装螺栓10的数量设有4个，均匀分布在连接法兰30的中部，实现对连接法兰30的定位。传感器载体28下部通过密封垫29与连接法兰30相连接，连接法兰30与防护液压管7相连接，高低压转接模块5通过螺栓固定在端盖8下部的低压侧。温度传感器32和转速传感器27的信号线从连接转速传感器27和端盖8的防护液压管7中穿过，并穿过端盖8的预留孔与高低压转接模块5相连接。
在盾构刀盘掘进滚刀破碎岩石过程中，感应磁铁1随滚刀刀体一起转动，连接法兰30与滚刀刀座一样不发生转动。当感应磁铁1接近转速传感器27时，转速传感器27产生电信号，通过防护液压管7中的线路传递到监控显示装置。同时，感应磁铁1与转速传感器27产生电信号需要一定的距离，间距过大则不能产生电信号，这对连接法兰30及滚刀的加工精度要求很高。
步骤二：转速传感器通过与感应磁铁相作用测量滚刀的实际转速，4颗感应磁铁将滚刀刀圈均匀分隔为四个象限，根据滚刀当前实际转速，计算滚刀旋转1/4周所用时间。
感应磁铁镶嵌在滚刀表面，随滚刀一起旋转，转速传感器固定安装在滚刀上方，当感应磁铁经过转速传感器时，转速传感器会产生一个脉冲信号，滚刀旋转一周共产生4个脉冲信号，根据脉冲信号的频率可以计算滚刀的转速以及转动1/4周所用的时间。
步骤三：计算滚刀旋转1/4周时间内滚刀的刀圈磨损值，滚刀旋转一周共测量16个刀圈磨损值。
计算滚刀旋转1/4周时间内滚刀的刀圈磨损值的方法为：滚刀转动是由刀盘转动时滚刀顶在掘进掌子面上受力而跟随转动，根据接触点线速度相等得到：ω1×r1＝ω2×r2，其中，ω1为刀盘转速，ω2为滚刀转速，r1为滚刀刀刃至刀盘中心的距离，r2为滚刀半径；滚刀的理论转速为：
Figure GDA0002948373200000061
滚刀正下方设置的转速传感器与4颗感应磁铁相配合，对滚刀刀圈上预先均匀安置的4颗感应磁铁进行检测，检测信号以脉冲的形式呈现，最终根据测量得到的脉冲数量n和所用时间T计算出滚刀的实际转速：
Figure GDA0002948373200000062
根据实测到的滚刀转速，结合刀盘转速ω1及滚刀距离刀盘中心的距离r1，可粗略计算出滚刀的实际半径：
Figure GDA0002948373200000063
计算滚刀的刀圈磨损量Δ＝r2-r2'。r1和r2为滚刀已知量，ω1可以常用的刀盘转速传感器测量获得，即可以从现有的盾构机主控制器中获得。
步骤四：根据刀圈磨损值利用三阶贝塞尔曲线拟合出滚刀轮廓磨损曲线，获得滚刀轮廓磨损量。
当感应磁铁经过转速传感器时，转速传感器会产生一个脉冲信号，滚刀旋转一周共产生4个脉冲信号；双侧滚刀旋转一周，共得到16个刀圈磨损值。根据滚刀一周16个位置的刀圈磨损值，运用三阶贝塞尔曲线，拟合出一条光滑的刀圈轮廓曲线为：
B(t)＝(1-t)3P0+3t(1-t)2P1+3t2(1-t)P2+t3P3，t∈[0,1]
其中P0和P3是16个刀圈轮廓磨损测量点中相邻的两个，P1和P2是拟合过程中的两个控制点，最终获得滚刀轮廓磨损曲线B(t)。
如图4所示，高低压转接模块5包括承压电连接器31，承压电连接器31为双向承压电连接器。承压电连接器31前端设有凸出的传感器电缆插头9，承压电连接器31中部设有玻璃烧结连接芯11，玻璃烧结连接芯11通过端面密封圈16与转接板12相连接，转接板12前端通过转接板密封圈15与安装底板端盖10相连接，转接板12后端与出线块13相卡接，出线块13用于将承压电连接器31的信号线伸出。玻璃烧结连接芯11通过轴向密封圈14与安装底板端盖10相连接，出线块13通过出线块密封圈17与承压电连接器31相连接。与旋转温度检测装置3相连接的高低压转接模块5的前端的传感器电缆插头9设置在端盖8的预留孔内。安装法兰18中部设有方形的空间，与磨损温度综合检测装置4相连接的高低压转接模块5的前端的传感器电缆插头9设置在安装法兰18内，传感器电缆插头9与磨损传感器22和温度传感器25相连接。
承压电连接器的主要作用：1、连接刀筒内部的各传感器和刀筒外部的数据发射模块；2、由于刀筒内部具有一定的压力，起到承压密封的作用。承压电连接器通过特殊的工艺和结构设计，能够实现在恶劣工况下承压2MPa，避免刀筒内高压液体通过连接器安装孔喷出伤人。
数据发送装置包括发送结构保护壳、发送电源模块、发送控制单元模块，发送控制单元模块与电源模块相连接；发送结构保护壳包括电源槽和控制单元槽，发送电源模块放置于电源槽中，发送控制单元模块放置于控制单元槽中；数据发送装置实现转速传感器和温度传感器的供电、转速传感器和温度传感器信号采集及处理、数据及指令的无线收发。
数据接收装置包括接收控制单元模块、接收电源模块、接收结构保护壳和串口模块，接收电源模块和串口模块均与接收控制单元模块相连接，接收控制单元模块、接收电源模块和串口模块设置在接收结构保护壳；监控显示装置包括监控计算机和显示屏，监控计算机与显示屏相连接；数据接收装置通过串口模块将转速传感器和温度传感器采集的信息上传给监控计算机，监控计算机将采集到的信息处理之后，将滚刀轮廓磨损量显示在显示屏上，供操作员判断。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种常压刀盘滚刀的磨损量测量方法，其特征在于，其步骤如下：
步骤一：在滚刀刀圈上均匀安置4颗感应磁铁，在滚刀的正下方设置转速传感器，转速传感器通过旋转温度检测装置(3)固定在滚刀的刀座上；所述旋转温度检测装置(3)包括转速传感器(27)、温度传感器(32)、传感器载体(28)和连接法兰(30)，两个转速传感器(27)分别设置在传感器载体(28)两侧的正上方，温度传感器(32)固定在传感器载体(28)的下部；所述连接法兰(30)通过防护液压管(7)与端盖(8)相连接；与转速传感器(27)、温度传感器(32)连接的信号线通过传感器载体(28)、连接法兰(30)、防护液压管(7)、端盖(8)上的预留孔与端盖(8)上低压侧的高低压转接模块(5)相连接；所述高低压转接模块(5)包括承压电连接器(31)，承压电连接器(31)前端设有凸出的传感器电缆插头(9)，承压电连接器(31)中部设有玻璃烧结连接芯(11)，玻璃烧结连接芯(11)通过端面密封圈(16)与转接板(12)相连接，转接板(12)前端通过转接板密封圈(15)与安装底板端盖(10)相连接，转接板(12)后端与出线块(13)相卡接；玻璃烧结连接芯(11)通过轴向密封圈(14)与安装底板端盖(10)相连接，出线块(13)通过出线块密封圈(17)与承压电连接器(31)相连接；
步骤二：转速传感器通过与感应磁铁相作用测量滚刀的实际转速，4颗感应磁铁将滚刀刀圈均匀分隔为四个象限，根据滚刀当前实际转速，计算滚刀旋转1/4周所用时间；
步骤三：计算滚刀旋转1/4周时间内滚刀的刀圈磨损值，滚刀旋转一周共测量16个刀圈磨损值；
步骤四：根据刀圈磨损值利用三阶贝塞尔曲线拟合出滚刀轮廓磨损曲线，获得滚刀轮廓磨损量；
所述拟合出滚刀轮廓磨损曲线的方法为：当感应磁铁经过转速传感器时，转速传感器会产生一个脉冲信号，滚刀旋转一周共产生4个脉冲信号；双侧滚刀旋转一周，共得到16个刀圈磨损值；根据滚刀一周16个位置的刀圈磨损值，运用三阶贝塞尔曲线，拟合出一条光滑的刀圈轮廓曲线为：
B(t)＝(1-t)3P0+3t(1-t)2P1+3t2(1-t)P2+t3P3，t∈[0,1]；
其中，P0和P3是16个刀圈轮廓磨损测量点中相邻的两个，P1和P2是拟合过程中的两个控制点，最终获得滚刀轮廓磨损曲线B(t)。
2.根据权利要求1所述的常压刀盘滚刀的磨损量测量方法，其特征在于，所述计算滚刀旋转1/4周时间内滚刀的刀圈磨损值的方法为：滚刀转动是由刀盘转动时滚刀顶在掘进掌子面上受力而跟随转动，根据接触点线速度相等得到：ω1×r1＝ω2×r2，其中，ω1为刀盘转速，ω2为滚刀转速，r1为滚刀刀刃至刀盘中心的距离，r2为滚刀半径；滚刀的理论转速为：
Figure FDA0002948373190000021
滚刀正下方设置的转速传感器与4颗感应磁铁相配合，对滚刀刀圈上预先均匀安置的4颗感应磁铁进行检测，检测信号以脉冲的形式呈现，最终根据测量得到的脉冲数量n和所用时间T计算出滚刀的实际转速：
Figure FDA0002948373190000022
根据实测到的滚刀转速，结合刀盘转速ω1及滚刀距离刀盘中心的距离r1，可粗略计算出滚刀的实际半径：
Figure FDA0002948373190000023
计算滚刀的刀圈磨损量Δ＝r2-r2'。
3.根据权利要求1或2所述的常压刀盘滚刀的磨损量测量方法，其特征在于，所述感应磁铁(1)均匀设置在双侧滚刀侧面的刀毂上，转速传感器(27)的数量设有两个，转速传感器(27)分别设置在感应磁铁(1)的正下方。
4.根据权利要求3所述的常压刀盘滚刀的磨损量测量方法，其特征在于，所述传感器载体(28)和连接法兰(30)固定连接，高低压转接模块(5)与数据发送装置相连接，数据发送装置与数据接收装置无线连接，数据接收装置与监控显示装置相连接。
5.根据权利要求4所述的常压刀盘滚刀的磨损量测量方法，其特征在于，所述传感器载体(28)内设有U型通道，转速传感器(27)设置在U型通道的顶部，转速传感器(27)的位置与感应磁铁(1)的位置上下对应；所述连接法兰(30)和端盖(8)上设有液压接头(4)，液压接头(4)分别与防护液压管(7)的两端相连接。
6.根据权利要求4所述的常压刀盘滚刀的磨损量测量方法，其特征在于，所述传感器载体(28)的下部通过安装螺栓(33)固定在刀座中心梁上；所述传感器载体(28)下部通过密封垫(29)与连接法兰(30)相连接，高低压转接模块(5)通过螺栓固定在端盖(8)下部的低压侧。
7.根据权利要求4所述的常压刀盘滚刀的磨损量测量方法，其特征在于，所述数据发送装置包括发送结构保护壳、发送电源模块、发送控制单元模块，发送控制单元模块与电源模块相连接；发送结构保护壳包括电源槽和控制单元槽，发送电源模块放置于电源槽中，发送控制单元模块放置于控制单元槽中；数据发送装置实现转速传感器和温度传感器的供电、转速传感器和温度传感器信号采集及处理、数据及指令的无线收发。
8.根据权利要求4所述的常压刀盘滚刀的磨损量测量方法，其特征在于，所述数据接收装置包括接收控制单元模块、接收电源模块、接收结构保护壳和串口模块，接收电源模块和串口模块均与接收控制单元模块相连接，接收控制单元模块、接收电源模块和串口模块设置在接收结构保护壳；监控显示装置包括监控计算机和显示屏，监控计算机与显示屏相连接；数据接收装置通过串口模块将转速传感器和温度传感器采集的信息上传给监控计算机，监控计算机将采集到的信息处理之后，将滚刀轮廓磨损量显示在显示屏上，供操作员判断。
CN201711421766.7A 2017-12-25 2017-12-25 一种常压刀盘滚刀转速和温度测量装置及磨损量测量方法 Active CN108181484B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711421766.7A CN108181484B (zh) 2017-12-25 2017-12-25 一种常压刀盘滚刀转速和温度测量装置及磨损量测量方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711421766.7A CN108181484B (zh) 2017-12-25 2017-12-25 一种常压刀盘滚刀转速和温度测量装置及磨损量测量方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108181484A CN108181484A (zh) 2018-06-19
CN108181484B true CN108181484B (zh) 2021-04-02

Family

ID=62547315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711421766.7A Active CN108181484B (zh) 2017-12-25 2017-12-25 一种常压刀盘滚刀转速和温度测量装置及磨损量测量方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108181484B (zh)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108691551B (zh) * 2018-06-29 2024-04-09 中铁工程装备集团有限公司 一种新型前装式常压换刀刀筒装置及其安装方法
CN108731629B (zh) * 2018-07-02 2020-10-16 北京工业大学 滚刀磨损量测量装置
CN109238491B (zh) * 2018-10-08 2024-03-22 中铁隧道局集团有限公司 一种盾构滚刀工作及刀圈断裂状态的检测装置和方法
JP6660458B1 (ja) * 2018-12-27 2020-03-11 株式会社アマダホールディングス 金型管理装置及び金型管理方法
CN109724785B (zh) * 2018-12-29 2024-08-06 中铁工程装备集团有限公司 一种基于多源信息融合的刀具状态监测及寿命预测系统
CN109883470A (zh) * 2019-01-18 2019-06-14 北京工业大学 盾构机刀盘状态监测系统和方法
CN109765398A (zh) * 2019-01-18 2019-05-17 北京工业大学 一种滚刀转速的监测装置
CN110794027A (zh) * 2019-10-22 2020-02-14 天津大学 一种隧道掘进机滚刀参数在线检测方法
CN111236958A (zh) * 2020-02-21 2020-06-05 北京中煤矿山工程有限公司 一种带有工作面状态及滚刀运行状况监测的滚压破岩钻头
CN111365010B (zh) * 2020-04-03 2021-08-27 中铁工程装备集团有限公司 一种盾构机滚刀状态判断与地质反演的方法
CN111577313A (zh) * 2020-05-13 2020-08-25 中铁隧道局集团有限公司 一种用于滚刀载荷和转速实时监测的数据采集终端及其采集方法
CN112282778B (zh) * 2020-10-28 2022-11-25 中铁隧道局集团有限公司 基于刀具转速比的盾构刀盘刀具更换方法
CN113756819B (zh) * 2021-09-26 2022-07-08 中铁一局集团有限公司 一种盾构机盘形滚刀损坏判断方法
CN116907398A (zh) * 2023-09-15 2023-10-20 湖南浩拓机电科技有限公司 一种滚刀磨损量检测方法及智能滚刀
CN117629615B (zh) * 2024-01-25 2024-04-05 山东天工岩土工程设备有限公司 一种盾构机故障检测方法、设备及介质

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1818640A (zh) * 2006-03-03 2006-08-16 广州市盾建地下工程有限公司 隧道掘进机掘进过程中刀具磨损的检测方法
CN103226151A (zh) * 2013-01-25 2013-07-31 中南大学 一种掘进机刀盘盘形滚刀群体运行状态监测系统和方法
CN103472247A (zh) * 2013-09-12 2013-12-25 中南大学 一种tbm滚刀转速在线监测装置
CN103969139A (zh) * 2014-04-30 2014-08-06 大连理工大学 一种掘进机在线滚刀磨损检测方法
CN104111346A (zh) * 2014-07-17 2014-10-22 石家庄铁道大学 一种盾构滚刀工作及磨损状态在线检测方法
JP2015117539A (ja) * 2013-12-19 2015-06-25 鹿島建設株式会社 摩耗量見積方法及び摩耗量見積システム
CN106271880A (zh) * 2016-09-20 2017-01-04 天津大学 一种同时测量铣削过程铣刀及工件温度的测量系统
CN106499400A (zh) * 2016-11-07 2017-03-15 中铁工程装备集团有限公司 可快速安装的盾构机滚刀状态在线检测系统及方法
KR20170097336A (ko) * 2016-02-18 2017-08-28 삼성물산 주식회사 Tbm용 디스크 커터의 마모율 측정 장치 및 이를 이용한 디스크 커터의 마모율 측정 방법

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1818640A (zh) * 2006-03-03 2006-08-16 广州市盾建地下工程有限公司 隧道掘进机掘进过程中刀具磨损的检测方法
CN103226151A (zh) * 2013-01-25 2013-07-31 中南大学 一种掘进机刀盘盘形滚刀群体运行状态监测系统和方法
CN103472247A (zh) * 2013-09-12 2013-12-25 中南大学 一种tbm滚刀转速在线监测装置
JP2015117539A (ja) * 2013-12-19 2015-06-25 鹿島建設株式会社 摩耗量見積方法及び摩耗量見積システム
CN103969139A (zh) * 2014-04-30 2014-08-06 大连理工大学 一种掘进机在线滚刀磨损检测方法
CN104111346A (zh) * 2014-07-17 2014-10-22 石家庄铁道大学 一种盾构滚刀工作及磨损状态在线检测方法
KR20170097336A (ko) * 2016-02-18 2017-08-28 삼성물산 주식회사 Tbm용 디스크 커터의 마모율 측정 장치 및 이를 이용한 디스크 커터의 마모율 측정 방법
CN106271880A (zh) * 2016-09-20 2017-01-04 天津大学 一种同时测量铣削过程铣刀及工件温度的测量系统
CN106499400A (zh) * 2016-11-07 2017-03-15 中铁工程装备集团有限公司 可快速安装的盾构机滚刀状态在线检测系统及方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TBM掘进刀具磨损实时监测技术及刀盘振动监测分析;张晓波 等;《隧道建设》;20170331;第37卷(第3期);第380-385页 *
复合盾构滚刀磨损的无线实时监测系统;孙志洪 等;《隧道建设》;20160430;第36卷(第4期);第485-489页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108181484A (zh) 2018-06-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108181484B (zh) 一种常压刀盘滚刀转速和温度测量装置及磨损量测量方法
CN108387195B (zh) 一种用于常压换刀刀具的滚刀磨损量测定方法
CN108387261A (zh) 一种用于常压换刀的刀具实时监测系统
CN107355227B (zh) 一种刀盘温度检测装置及盾构机
CN205901205U (zh) 一种用于发电机电缆线夹紧的线夹装置
US20110031017A1 (en) Abrasion detecting apparatus detecting abrasion of component of cutter head and tunnel boring machine including abrasion detecting apparatus
CN111236956B (zh) 一种盾构机滚刀载荷实时监测系统及方法
CN103472247B (zh) 一种tbm滚刀转速在线监测装置
CN101975563A (zh) 盾构刮刀磨损检测装置
CN105627900B (zh) 一种测量tbm滚刀磨损量用电涡流传感器的自动标定装置
CN104792369A (zh) 一种盾构滚刀转速和磨损的无线检测装置
CN108776074A (zh) 一种基于土压盾构的刀具磨损实时监测系统
CN105064997A (zh) 一种煤矿无人化开采的系统和方法
CN207636123U (zh) 用于常压换刀的刀具实时监测系统
CN213144475U (zh) 一种盾构机常压换刀刀具检测系统
CN206053959U (zh) 隧道掘进机的刀具监测系统及相应的隧道掘进机
CN110529126A (zh) 一种盾构机尾盾密封系统综合预警装置及其工作方法
CN103715581A (zh) 一种tbm搭载的超前地质探测仪器的集成接线装置
CN112145194A (zh) 一种适应复杂地层的全断面隧道掘进机多功能刀盘
CN111365010A (zh) 一种盾构机滚刀状态判断与地质反演的方法
CN105627897B (zh) 一种带磨损特征的tbm滚刀磨损量的自动标定装置
CN211370405U (zh) 一种新型刀具载荷感知系统及其盾构机刀盘
CN112855177B (zh) 一种耐磨损盾构机
CN115639094A (zh) 一种盾构无线温压检测刀具系统
CN109779648B (zh) 一种基于刀具磨损传感器线路及接收仪器的防护装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant