CN109580051A - 一种测量掘进机滚刀受力的c形块传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量掘进机滚刀受力的C形块传感器。掘进机的刀座内设置有两个用于支撑滚刀刀轴的C形块，C形块分别与滚刀刀轴两端的端头接触安装，滚刀刀轴的端头具有两个相互垂直的安装面，C形块传感器包括C形块、弹性插件、应变片和导线，将C形块上与滚刀刀轴安装面相接触的面记为接触面，接触面上开设有垂直于接触面的凹槽，凹槽中插有尺寸相匹配的插件，插件上粘贴有多个应变片，应变片的粘贴方向依弹性插件的形状而定，各应变片通过导线连接成全桥结构，C形块和弹性插件为材质相同的弹性体。本发明提供的测量掘进机滚刀受力的C形块传感器能够准确的测量出掘进机滚刀的受力。

Description

一种测量掘进机滚刀受力的C形块传感器

技术领域

本发明涉及测量领域，特别是涉及一种测量掘进机滚刀受力的C形块传感器。

背景技术

全断面硬地质掘进机包括硬岩掘进机和复合盾构掘进机等，前者主要用于岩石地质结构的隧道、涵洞等地下交通工程建设；后者主要用于掘进既有土质又有岩石的地质。硬岩掘进机的刀盘上装有滚刀；复合盾构掘进机的刀盘上既有刮刀又有滚刀。掘进机在推进力的作用下，滚刀紧压岩面，随着刀盘的旋转，滚刀将岩石碾碎，也称为破岩，从而使隧道全断面一次成型。在破岩过程中，滚刀的受力很大，这是破岩所必须的。由此所产生的结果是滚刀易损坏，表现为滚刀结构损坏而失去破岩功能。因此，能在线测量滚刀在工作时的受力，进而调整工作方式有助于减少损坏。而且，能够及时发现损坏，及时换刀，以提高效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种测量掘进机滚刀受力的C形块传感器，能够准确的测量出掘进机滚刀的受力。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种测量掘进机滚刀受力的C形块传感器，掘进机的刀座内设置有两个用于支撑滚刀刀轴的C形块，所述C形块分别与滚刀刀轴两端的端头接触安装，所述滚刀刀轴的端头具有两个相互垂直的安装面，所述C形块传感器包括所述C形块、弹性插件、应变片和导线，将所述C形块上与滚刀刀轴安装面相接触的面记为接触面，所述接触面上开设有垂直于所述接触面的凹槽，所述凹槽中插有尺寸相匹配的插件，所述插件上粘贴有多个应变片，各所述应变片通过所述导线连接成全桥结构，所述C形块和弹性插件为材质相同的弹性体。

可选的，所述凹槽的数量为一个。

可选的，所述凹槽的数量为多个，多个所述凹槽平行设置，或垂直设置成十字形、米字形或井字形。

可选的，所述凹槽为T型槽，所述弹性插件为T型弹性插件。

可选的，所述T型槽的横槽的深度小于所述T型插件翼缘的高度，所述T型槽的横槽的宽度大于所述T型插件翼缘的宽度，所述T型槽的竖槽的深度大于所述T型插件腹板的高度，所述T型槽的竖槽的宽度大于所述T型插件腹板的宽度。

可选的，所述T型槽的横槽的深度比所述T型插件翼缘的高度小1％-2％，所述T型槽的横槽的宽度比所述T型插件翼缘的宽度大1％-2％，所述T型槽的竖槽的深度比所述T型插件腹板的高度大2-3mm，所述T型槽的竖槽的宽度比所述T型插件腹板的宽度大1-2mm。

可选的，所述导线从所述T型槽与T型插件的间隙中穿过。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的测量掘进机滚刀受力的C形块传感器既用于固定滚刀刀轴，又用于测量滚刀的受力，滚刀刀轴的安装面与C形块全面积接触，而且，应变片粘贴于C形块内部。其中，应变片粘贴于C形块的内部使得应变片的测量信息与滚刀刀轴的真实受力更加贴近，另一方面，滚刀刀轴的安装面与C形块传感器全面积接触保证了测量的有效性，避免了传感器测量不到滚刀受力或是测量值偏差很大的情况的出现。

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为本发明实施例滚刀受力示意简图；

图2为本发明实施例滚刀装置侧向结构简图；

图3为本发明实施例滚刀装置C形块结构简图；

图4为本发明实施例T型弹性插件的结构示意图。

1、接触面，2、C形块，3、锁紧楔块4、刀轴端面，5、刀座，6、T型槽，7、翼缘，8、腹板。

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做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。

本发明的目的是提供一种测量掘进机滚刀受力的C形块传感器，能够准确的测量出掘进机滚刀的受力。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

在滚刀刀轴两端各有相互垂直的平面和一斜平面，相互垂直的平面称为安装面。刀轴的安装面置于C形块内侧互相垂直的平面上，锁紧楔块3的斜面压在中心轴的斜面上，锁紧螺栓将锁紧楔块紧固于刀座5上，刀座5被焊接于刀盘上。C形块既是安装滚刀的构件，又是传感器。利用C形块传感器，可测量出滚刀的三个受力，通过受力分析，还可以确定滚刀振动频率、是否出现偏磨状态等信息。

滚刀受力情况如图1所示，为了测量滚刀的受力情况，本发明提供了一种测量掘进机滚刀受力的C形块传感器，滚刀依靠C形块固定在刀座5内，如图2所示，滚刀刀轴两端的端头均具有两个相互垂直的安装面，C形块传感器包括上述C形块、弹性插件、应变片和导线，滚刀刀轴与C形块2接触安装，滚刀刀轴的安装面与C形块表面全面积接触。C形块和插件为材质相同的弹性体。

将C形块与滚刀刀轴安装面相接触的面记为接触面1，接触面1上开设有垂直于接触面1的凹槽，凹槽中插有相匹配的插件，插件上粘贴有多个应变片，应变片的粘贴方向依弹性插件的形状而定，各应变片通过导线连接成全桥结构。滚刀刀轴的两端各设置有一个C形块，每个C形块上有两个插有弹性插件的接触面，测量互相垂直的两个力，相当于四个传感器，通过二次仪表采集各传感器的数据进行分析，进而，确定滚刀的受力以及振动频率等力学特征。

凹槽的数量为一个或多个。多个凹槽可以平行设置，也可以垂直设置成十字形或米字形或井字形等等。

凹槽可以为T型槽6，插件可以为T型插件。

T型槽6的横槽的深度小于T型插件翼缘7的高度，可以小1％-2％，T型槽6的横槽的宽度大于T型插件翼缘7的宽度，可以大1％-2％，T型槽6的竖槽的深度大于T型插件腹板8的高度，可以大2-3mm，T型槽6的竖槽的宽度大于T型插件腹板8的宽度，可以大1-2mm。导线从T型槽6与T型插件的间隙中穿过。T型插件的长度与传感器本体T型槽的长度一致，结构图如图4所示。

本发明提供的C形块传感器的厚度在1.5-4cm的范围。与现有技术中的测力传感器不同，对于现有技术中的测力传感器，所测量的力需作用在传感器表面对称部位的一个小面积上，才能保证测量准确。本发明提供的C形块传感器则无需考虑这个问题，原因是在C形块的内部还有弹性插件，弹性插件上粘贴有电阻应变片，实现了对多部位的所受外力敏感的效果。进而，保证了C形块传感器测得数据的准确度。

当掘进机工作时，可在线检测滚刀所承受的三个方向的力，据此可以调整掘进操作方案，延长刀具使用寿命，以取得好的掘进效率。还可识别是否发生弦磨，及时掌握滚刀的工作状态，如发生刀刃弦磨可及时换刀具保证掘进效率。

本发明提供的测量掘进机滚刀受力的C形块传感器既用于固定滚刀刀轴，又用于测量滚刀的受力，滚刀刀轴的安装面与C形块全面积接触，而且，应变片粘贴于C形块内部。其中，应变片粘贴于C形块的内部使得应变片的测量信息与滚刀刀轴的真实受力更加贴近，另一方面，滚刀刀轴的安装面与C形块传感器全面积接触保证了测量的有效性，避免了传感器测量不到滚刀受力或是测量值偏差很大的情况的出现。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种测量掘进机滚刀受力的C形块传感器，其特征在于，掘进机的刀座内设置有两个用于支撑滚刀刀轴的C形块，所述C形块分别与滚刀刀轴两端的端头接触安装，所述滚刀刀轴的端头具有两个相互垂直的安装面，所述C形块传感器包括所述C形块、弹性插件、应变片和导线，将所述C形块上与滚刀刀轴安装面相接触的面记为接触面，所述接触面上开设有垂直于所述接触面的凹槽，所述凹槽中插有尺寸相匹配的插件，所述插件上粘贴有多个应变片，各所述应变片通过所述导线连接成全桥结构，所述C形块和弹性插件为材质相同的弹性体。

2.根据权利要求1所述的测量掘进机滚刀受力的传感器，其特征在于，所述凹槽的数量为一个。

3.根据权利要求1所述的测量掘进机滚刀受力的传感器，其特征在于，所述凹槽的数量为多个，多个所述凹槽平行设置，或垂直设置成十字形、米字形或井字形。

4.根据权利要求3所述的测量掘进机滚刀受力的传感器，其特征在于，所述凹槽为T型槽，所述弹性插件为T型弹性插件。

5.根据权利要求4所述的测量掘进机滚刀受力的传感器，其特征在于，所述T型槽的横槽的深度小于所述T型插件翼缘的高度，所述T型槽的横槽的宽度大于所述T型插件翼缘的宽度，所述T型槽的竖槽的深度大于所述T型插件腹板的高度，所述T型槽的竖槽的宽度大于所述T型插件腹板的宽度。

6.根据权利要求5所述的测量掘进机滚刀受力的传感器，其特征在于，所述T型槽的横槽的深度比所述T型插件翼缘的高度小1％-2％，所述T型槽的横槽的宽度比所述T型插件翼缘的宽度大1％-2％，所述T型槽的竖槽的深度比所述T型插件腹板的高度大2-3mm，所述T型槽的竖槽的宽度比所述T型插件腹板的宽度大1-2mm。

7.根据权利要求5或6所述的测量掘进机滚刀受力的传感器，其特征在于，所述导线从所述T型槽与T型插件的间隙中穿过。