CN109580052B - 一种测量掘进机滚刀受力的传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测量掘进机滚刀受力的传感器。滚刀刀轴两端的端头与刀座接触安装，滚刀刀轴的端头具有两个相互垂直的安装面，传感器包括传感器本体和导线，传感器本体镶嵌在刀座上，且镶嵌在刀座与滚刀刀轴安装面相接触的位置，滚刀刀轴的安装面与传感器本体表面全面积接触，将传感器本体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，凹槽中插有相匹配的弹性插件，弹性插件上粘贴有多个应变片，各应变片通过导线连接成全桥结构，传感器本体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传感器能够准确的测量出掘进机滚刀的受力。
Description
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传感器，滚刀刀轴两端的端头与刀座接触安装，所述滚刀刀轴的端头具有两个相互垂直的安装面，所述传感器包括传感器本体和导线，所述传感器本体镶嵌在所述刀座上，且镶嵌在刀座与所述滚刀刀轴安装面相接触的位置，滚刀刀轴的安装面与所述传感器本体表面全面积接触，将传感器本体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，所述凹槽中插有相匹配的弹性插件，所述弹性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，所述传感器本体和弹性插件为材质相同的弹性体。
可选的，所述传感器本体为矩形块。
可选的，所述传感器的侧表面粘贴有应变片，所述侧表面为与所述接触面相邻的表面。
可选的，所述矩形块的厚度为1.5-4cm。
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型槽横槽的深度小于所述T型弹性插件翼缘的高度，所述T型槽横槽的宽度大于所述T型弹性插件翼缘的宽度，所述T型槽竖槽的深度大于所述T型弹性插件腹板的高度，所述T型槽竖槽的宽度大于所述T型弹性插件腹板的宽度。
可选的，所述T型槽横槽的深度比所述T型弹性插件翼缘的高度小1％-2％，所述T型槽横槽的宽度比所述T型弹性插件翼缘的宽度大1％-2％，所述T型槽竖槽的深度比所述T型弹性插件腹板的高度大2-3mm，所述T型槽竖槽的宽度比所述T型弹性插件腹板的宽度大1-2mm。
可选的，所述导线从所述T型槽与T型弹性插件的间隙中穿过。
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传感器设置在刀座与滚刀刀轴接触位置，滚刀刀轴的安装面与传感器本体全面积接触，而且，应变片粘贴于传感器本体内部。应变片设置于传感器本体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为本发明实施例传感器本体结构简图；
图3为本发明实施例一体式滚刀刀座示意简图；
图4为本发明实施例滚刀刀轴侧视图；
图5为本发明实施例T型弹性插件的结构示意图。
1、传感器本体，2、接触面，3、滚刀刀轴端头，4、压紧楔块，5、翼缘，6、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。
滚刀受力情况如图1所示，为了测量滚刀的受力情况，本发明设计了一种测量掘进机滚刀受力的传感器，如图2所示，滚刀刀轴两端的端头与刀座接触安装，滚刀刀轴端头具有两个相互垂直的安装面，传感器包括传感器本体1、和导线，传感器本体1镶嵌在刀座上，且镶嵌在刀座与滚刀刀轴安装面相接触的位置，也就是说刀座中安装有四个传感器本体，滚刀刀轴的安装面与传感器本体表面全面积接触。
本发明提供的传感器主要装在如图2、图3所示的一体式刀箱内，这种一体式刀箱无常用的C型块。传感器本体的形状是一块矩形块状，尺寸与滚刀刀轴的安装面一致，常用的滚刀安装平面的两个边长尺寸均在5-8cm的范围。本发明提供的传感器本体的边长尺寸与滚刀安装面的两个边长尺寸相同、厚度为1.5-4cm的传感器。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，本发明提供的传感器则无需考虑这个问题，测得的数据的准确度高。
传感器本体1为矩形块状(如图3)，将传感器本体与滚刀刀轴安装面相接触的面记为接触面2，接触面2上开设有垂直于接触面2的凹槽，凹槽中插有相匹配的弹性插件，传感器本体1和弹性插件为材质相同的弹性体，弹性插件中粘贴有多个应变片，各所述应变片通过所述导线连接成全桥结构，应变片全桥结构通过导线输出测量信号。传感器本体的侧表面也可以粘贴应变片，侧表面为与接触面2相邻的表面。
刀轴安装面完整地压在传感器上，刀轴每端有两个传感器本体，测量互相垂直的两个力，据此，可以得到滚刀所受到的三个力的值。
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，如图4所示，也可以设置为米字形或井字形等，但不仅限于以上设置方式。凹槽可以为T型槽，插件为T型弹性插件，但不限于T型槽和T型弹性插件，也可以为其它形状的凹槽与弹性插件。
T型槽横槽的深度小于T型弹性插件翼缘5的高度，可以小1％-2％，T型槽横槽的宽度大于T型弹性插件翼缘5的宽度，可以大1％-2％，T型槽竖槽的深度大于T型弹性插件腹板6的高度，可以大2-3mm，T型槽竖槽的宽度大于T型弹性插件腹板6的宽度，可以大1-2mm。导线从T型槽与T型弹性插件的间隙中穿过。T型弹性插件的长度与传感器本体T型槽的长度一致，其结构如图5所示。
本发明提供的测量掘进机滚刀受力的传感器设置在刀座与滚刀刀轴接触位置，滚刀刀轴的安装面与传感器本体全面积接触，而且，应变片粘贴于传感器本体内部。应变片设置于传感器本体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 (10)
1.一种测量掘进机滚刀受力的传感器，滚刀刀轴两端的端头与刀座接触安装，所述滚刀刀轴的端头具有两个相互垂直的安装面，其特征在于，所述传感器包括传感器本体和导线，所述传感器本体镶嵌在所述刀座上，且镶嵌在刀座与所述滚刀刀轴安装面相接触的位置，滚刀刀轴的安装面与所述传感器本体表面全面积接触，将传感器本体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，所述凹槽中插有相匹配的弹性插件，所述凹槽贯穿于传感器本体两侧，弹性插件的两端面与传感器本体两侧面平齐，所述弹性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，所述传感器本体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，所述传感器本体为矩形块。
3.根据权利要求2所述的测量掘进机滚刀受力的传感器，其特征在于，所述传感器的侧表面粘贴有应变片，所述侧表面为与所述接触面相邻的表面。
4.根据权利要求2所述的测量掘进机滚刀受力的传感器，其特征在于，所述矩形块的厚度为1.5-4cm。
5.根据权利要求2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。
6.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。
7.根据权利要求1、5或6任一项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。
8.根据权利要求7所述的测量掘进机滚刀受力的传感器，其特征在于，所述T型槽横槽的深度小于所述T型弹性插件翼缘的高度，所述T型槽横槽的宽度大于所述T型弹性插件翼缘的宽度，所述T型槽竖槽的深度大于所述T型弹性插件腹板的高度，所述T型槽竖槽的宽度大于所述T型弹性插件腹板的宽度。
9.根据权利要求8所述的测量掘进机滚刀受力的传感器，其特征在于，所述T型槽横槽的深度比所述T型弹性插件翼缘的高度小1％-2％，所述T型槽横槽的宽度比所述T型弹性插件翼缘的宽度大1％-2％，所述T型槽竖槽的深度比所述T型弹性插件腹板的高度大2-3mm，所述T型槽竖槽的宽度比所述T型弹性插件腹板的宽度大1-2mm。
10.根据权利要求8或9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型弹性插件的间隙中穿过。
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