CN116734780B - 硬岩隧道tbm滚刀磨损检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了硬岩隧道TBM滚刀磨损检测装置，包括刀体、刀圈和刀轴，所述刀轴安装在刀盘上，所述刀体一侧设有检测机构，所述检测机构用于检测刀体的磨损，所述检测机构一侧还设有冷却喷头，所述冷却喷头朝向所述刀体。本发明中设置的冷却喷头在滚刀工作时，实时的将冷却水泵入冷却喷头后喷向刀体部分，从而对待检测的刀体部分预先冷却和冲洗，使得刀体上附着的岩屑在检测机构检测之前就尽可能被去除，防止岩屑进入检测机构中的元器件中，使用寿命得到延长，而检测机构能够在刀体冲洗冷却后进行磨损程度检测，实时控制刀体磨损的程度，减少了随时停止掘进而进行人工检测刀体的过程，提高了整体的硬岩隧道掘进效率。

Description

硬岩隧道TBM滚刀磨损检测装置

技术领域

本发明属于滚刀检测技术领域，具体涉及硬岩隧道TBM滚刀磨损检测装置。

背景技术

TBM即隧道掘进机，硬岩隧道隧道在掘进时滚刀磨损较大，而一旦滚刀的刀体磨损达到极限时会损坏刀圈，因此在掘进硬岩隧道时，每次掘进一端距离都需要停下来进行滚刀的检查，一般是人工进行肉眼观察是否存在明显磨损。

在实际工作过程中由于频繁的人工检查滚刀的磨损情况会大大降低隧道掘进的速度，导致整体的工作效率受到影响；而现有的技术方案中虽然也出现了一些在工作时在线监测滚刀磨损的技术方案，但多采用较为精密的电子元器件，并没有考虑到硬岩隧道掘进时滚刀的工作环境较为恶劣，而精密的电子元器件往往不具备在该恶劣条件下持久工作能力，导致在线检测滚刀磨损的技术方案实际应用较为困难。

发明内容

本发明的目的在于提供硬岩隧道TBM滚刀磨损检测装置，解决人工检测滚刀磨损会影响掘进速度，而在线检测滚刀磨损的技术方案因为工作环境较为恶劣，而实际应用较为困难的问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

硬岩隧道TBM滚刀磨损检测装置，包括刀体、刀圈和刀轴，所述刀轴安装在刀盘上，所述刀体一侧设有检测机构，所述检测机构用于检测刀体的磨损，所述检测机构一侧还设有冷却喷头，所述冷却喷头朝向所述刀体。

优选的，所述检测机构包括第一检测组件，所述第一检测组件包括带有开口的框架，所述框架固定安装在刀盘上，所述框架内安装有调节伸缩杆，所述调节伸缩杆的伸缩端部固定有安装架，所述安装架的底端一侧安装有声波发生器，另一侧安装有声波接收器，所述声波发生器和声波接收器均通过调节伸缩杆来调节位置；

且沿所述刀体旋转方向的所述冷却喷头位于所述第一检测组件的前侧。

优选的，所述检测机构包括第二检测组件，所述第二检测组件包括顶杆，所述顶杆的一端端部与刀体接触，所述顶杆的另一端通过伸缩件安装在刀盘上开设的凹槽内；

所述顶杆位于刀盘的背面固定有限位杆，所述限位杆的两侧固定有指示针，所述限位杆两侧设有指示条，所述限位杆滑动安装在两所述指示条之间，且所述指示条上从上至下分为多个指示区并采用不同的颜色进行区分。

优选的，所述伸缩件为伸缩弹簧或电动伸缩杆。

优选的，所述顶杆分为杆部和尖部，所述杆部和尖部相对的侧面上均开设有凹槽，且凹槽内插接有弹性杆，所述杆部与尖部的外围通过弹性片固定连接。

优选的，所述调节伸缩杆一侧安装有联动机构，所述联动机构用于调节冷却喷头的喷射角度。

优选的，所述联动机构包括斜块，所述斜块固定安装在调节伸缩杆的伸缩端上，所述斜块朝向冷却喷头的一侧设有齿条，所述冷却喷头通过球头球接在刀盘上，所述球头外侧设有环形齿部，所述环形齿部与齿条啮合，所述齿条贯穿在支撑套内并与支撑套之间连接有复位弹簧，所述支撑套固定在刀盘上。

优选的，所述第一检测组件与第二检测组件周向分布于所述刀体外侧并对称设置。

本发明的技术效果和优点：本发明提出的硬岩隧道TBM滚刀磨损检测装置，与现有技术相比，具有以下优点：

1、本发明中设置的冷却喷头在滚刀工作时，实时的将冷却水泵入冷却喷头后喷向刀体部分，从而对待检测的刀体部分预先冷却和冲洗，使得刀体上附着的岩屑在检测机构检测之前就尽可能被去除，防止岩屑进入检测机构中的元器件中，造成对检测机构严重干扰的情况发生，从而使得检测机构的工作环境得到一定的改善，使用寿命得到延长，而检测机构能够在刀体冲洗冷却后进行刀体的磨损程度检测，实时控制刀体磨损的程度，在刀圈受损前及时更换，也减少了随时停止掘进而进行人工检测刀体的过程，提高了整体的硬岩隧道掘进效率。

2、本发明将框架安装在刀盘上开设的凹槽内，在检测机构工作时，刀体整体磨损后会导致声波发生器和声波接收器与刀体表面的距离过长，会导致单位时间内检测的刀体部分变少，影响检测的准确度和即时性，因此通过控制器控制电动控制的调节伸缩杆伸长，从而推动相连的安装架伸长，安装架上的声波发生器和声波接收器被动调节与刀体表面的位置，使得刀体表面与声波发生器和声波接收器的间距处于较佳位置，调试完毕后，声波发生器和声波接收器的检测效率处于高效状态，从而能够准确和及时反应刀体的磨损情况。

3、本发明增设了第二检测组件，利用第二检测组件中的伸缩件，为顶杆提供一个持久的推力，使得顶杆的端部持续抵触在刀体表面，随着刀体的表面磨损加剧后，顶杆在伸缩件的推动下伸长，从而保持与磨损后刀体的接触状态，而顶杆在伸长是会带动相连的限位杆移动，使得限位杆另一端固定的指示针也随之发生位移，从而改变其在指示条上的位置，由于限位杆是穿过刀盘的状态，因此在掘进过程中技术人员可在刀盘后面直接观察到指示针的位置，通过指示针在指示条上不同指示区上的位置来直接判断刀体的磨损程度，从而作为是否更换滚刀的依据，相比较现有的精密元器件而言，其机械性的检测对环境的适应性高，在恶劣的鹰眼掘进条件下也能够持久的工作，并将肉眼观察整个刀体磨损的过程转化为直观的指示区位置，并且与第一检测组件进行配合，作为补充检测手段，使得滚刀的磨损程度得到有效的检测。

附图说明

图1为本发明实施例的正面示意图。

图2为图1中A处局部放大示意图。

图3为本发明实施例的背面示意图。

图4为图3中B处局部放大示意图。

图5为本发明中顶杆的内部结构示意图。

具体实施方式

下面将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。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。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。

本发明提供了如图1-5所示的硬岩隧道TBM滚刀磨损检测装置，

包括刀体1、刀圈2和刀轴3，所述刀轴3安装在刀盘4上，所述刀体1一侧设有检测机构，所述检测机构用于检测刀体1的磨损，所述检测机构一侧还设有冷却喷头5，所述冷却喷头5朝向所述刀体1。为了解决人工检测滚刀磨损会影响掘进速度，而在线检测滚刀磨损的技术方案因为工作环境较为恶劣，而实际应用较为困难的问题，本发明中设置的冷却喷头5在滚刀工作时，实时的将冷却水泵入冷却喷头5后喷向刀体1部分，从而对待检测的刀体1部分预先冷却和冲洗，使得刀体1上附着的岩屑在检测机构检测之前就尽可能被去除，防止岩屑进入检测机构中的元器件中，造成对检测机构严重干扰的情况发生，从而使得检测机构的工作环境得到一定的改善，使用寿命得到延长，而检测机构能够在刀体1冲洗冷却后进行刀体1的磨损程度检测，实时控制刀体1磨损的程度，在刀圈2受损前及时更换，也减少了随时停止掘进而进行人工检测刀体1的过程，提高了整体的硬岩隧道掘进效率。

所述检测机构包括第一检测组件6，所述第一检测组件6包括带有开口的框架61，所述框架61固定安装在刀盘4上，所述框架61内安装有调节伸缩杆62，所述调节伸缩杆62的伸缩端部固定有安装架63，所述安装架63的底端一侧安装有声波发生器64，另一侧安装有声波接收器65，所述声波发生器64和声波接收器65均通过调节伸缩杆62来调节位置；且沿所述刀体1旋转方向的所述冷却喷头5位于所述第一检测组件6的前侧。检测机构的工作过程如下，首先冲洗后的刀体1部分转动到第一检测组件6处，其中的声波发生器64发生声波到刀体1上，根据声波接收器65接收声波的时长来判断刀体1的磨损程度，声波发生器64和声波接收器65的电子线路为现有技术，本发明并不涉及；

本发明将框架61安装在刀盘4上开设的凹槽内，在检测机构工作时，刀体1整体磨损后会导致声波发生器64和声波接收器65与刀体1表面的距离过长，会导致单位时间内检测的刀体1部分变少，影响检测的准确度和即时性，因此通过控制器控制电动控制的调节伸缩杆62伸长，从而推动相连的安装架63伸长，安装架63上的声波发生器64和声波接收器65被动调节与刀体1表面的位置，使得刀体1表面与声波发生器64和声波接收器65的间距处于较佳位置，调试完毕后，声波发生器64和声波接收器65的检测效率处于高效状态，从而能够准确和及时反应刀体1的磨损情况，调节伸缩杆62伸长的距离为X，在计算刀体1的磨损值时需添加X值。

所述检测机构包括第二检测组件7，所述第二检测组件7包括顶杆71，所述顶杆71的一端端部与刀体1接触，所述顶杆71的另一端通过伸缩件72安装在刀盘4上开设的凹槽内；

所述顶杆71位于刀盘4的背面固定有限位杆73，所述限位杆73的两侧固定有指示针74，所述限位杆73两侧设有指示条75，所述限位杆73滑动安装在两所述指示条75之间，且所述指示条75上从上至下分为多个指示区76并采用不同的颜色进行区分。为了防止第一检测组件6中的声波发生器64和声波接收器65在受损后发生无法工作的情况，本发明增设了第二检测组件7，利用第二检测组件7中的伸缩件72，为顶杆71提供一个持久的推力，使得顶杆71的端部持续抵触在刀体1表面，随着刀体1的表面磨损加剧后，顶杆71在伸缩件72的推动下伸长，从而保持与磨损后刀体1的接触状态，而顶杆71在伸长是会带动相连的限位杆73移动，使得限位杆73另一端固定的指示针74也随之发生位移，从而改变其在指示条75上的位置，由于限位杆73是穿过刀盘4的状态，因此在掘进过程中技术人员可在刀盘4后面直接观察到指示针74的位置，通过指示针74在指示条75上不同指示区76上的位置来直接判断刀体1的磨损程度，从而作为是否更换滚刀的依据，相比较现有的精密元器件而言，其机械性的检测对环境的适应性高，在恶劣的鹰眼掘进条件下也能够持久的工作，并将肉眼观察整个刀体1磨损的过程转化为直观的指示区76位置，并且与第一检测组件6进行配合，作为补充检测手段，使得滚刀的磨损程度得到有效的检测。

所述伸缩件72为伸缩弹簧或电动伸缩杆。

所述顶杆71分为杆部711和尖部712，所述杆部711和尖部712相对的侧面上均开设有凹槽，且凹槽内插接有弹性杆713，所述杆部711与尖部712的外围通过弹性片714固定连接。在刀体1磨损后，其磨损后的形状难以预料，若是突然出现某处缺口较大的情况，顶杆71在伸缩件72的推动下骤然要跨越较大的缺口容易导致尖部712折断，因此本申请将顶杆71进行分体式设计，利用中部插接的弹性杆713在受力后弯曲形变的特点，在骤然跨越大的缺口时能够通过弯曲形变的特点，改变姿态从而越过缺口，保证顶杆71的持久高效工作，增强检测机构的可靠性。

所述第一检测组件6与第二检测组件7周向分布于所述刀体1外侧并对称设置。对称分布的第一检测组件6和第二检测组件7之间能够排除相互干涉和干扰的可能，也便于技术人员单一观测第二检测组件7的目的。

所述调节伸缩杆62一侧安装有联动机构8，所述联动机构8用于调节冷却喷头5的喷射角度。

所述联动机构8包括斜块81，所述斜块81固定安装在调节伸缩杆62的伸缩端上，所述斜块81朝向冷却喷头5的一侧设有齿条82，所述冷却喷头5通过球头球接在刀盘4上，所述球头外侧设有环形齿部83，所述环形齿部83与齿条82啮合，所述齿条82贯穿在支撑套84内并与支撑套84之间连接有复位弹簧，所述支撑套84固定在刀盘4上。由于冷却喷头5具有对第一检测组件6检测前的刀体1部分进行冲刷的目的，因此在第一检测机构内的声波发生器64和声波接收器65位置靠近刀体1后，距离靠近岩屑对其测量数据准确性的干涉影响更大，因此本发明通过联动机构8让冷却喷头5喷射在刀体1上的角度随之变化，使得喷射的冷却液对刀体1冲洗的同时会喷溅到声波发生器64和声波接收器65的前部，从而达到对待测刀体1部分、声波发生器64和声波接收器65较佳的冲洗效果，一方面使得刀体1冲洗效果更好，达到有效去除刀体1岩屑的目的，另一方面能够顺带冲洗声波发生器64和声波接收器65，防止岩屑附着干涉检测数据；

具体的，当电动的调节伸缩杆62伸长时，其端部固定的斜块81会随之位移，斜块81的斜面对一侧的齿条82形成推动效果，使得齿条82克服复位弹簧的弹力向外侧移动带动环形齿部83转动，使得冷却喷头5的向刀体1喷射的落点向第一检测组件6偏移，使得喷溅的冷却液能够进入到调节后的声波发生器64与检测刀体1部分相对狭小的空间内，达到对待测刀体1部分、声波发生器64和声波接收器65较佳的冲洗效果。

本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、 “左” 、“右”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本实用和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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防护范围之内。

Claims (6)

1.硬岩隧道TBM滚刀磨损检测装置，包括刀体（1）、刀圈（2）和刀轴（3），所述刀轴（3）安装在刀盘（4）上，其特征在于：所述刀体（1）一侧设有检测机构，所述检测机构用于检测刀体（1）的磨损，所述检测机构一侧还设有冷却喷头（5），所述冷却喷头（5）朝向所述刀体（1）；

所述检测机构包括第一检测组件（6），所述第一检测组件（6）包括带有开口的框架（61），所述框架（61）固定安装在刀盘（4）上，所述框架（61）内安装有调节伸缩杆（62），所述调节伸缩杆（62）的伸缩端部固定有安装架（63），所述安装架（63）的底端一侧安装有声波发生器（64），另一侧安装有声波接收器（65），所述声波发生器（64）和声波接收器（65）均通过调节伸缩杆（62）来调节位置；

且沿所述刀体（1）旋转方向的所述冷却喷头（5）位于所述第一检测组件（6）的前侧；

所述检测机构包括第二检测组件（7），所述第二检测组件（7）包括顶杆（71），所述顶杆（71）的一端端部与刀体（1）接触，所述顶杆（71）的另一端通过伸缩件（72）安装在刀盘（4）上开设的凹槽内；

所述顶杆（71）位于刀盘（4）的背面固定有限位杆（73），所述限位杆（73）的两侧固定有指示针（74），所述限位杆（73）两侧设有指示条（75），所述限位杆（73）滑动安装在两所述指示条（75）之间，且所述指示条（75）上从上至下分为多个指示区（76）并采用不同的颜色进行区分。

2.根据权利要求1所述的硬岩隧道TBM滚刀磨损检测装置，其特征在于：所述伸缩件（72）为伸缩弹簧或电动伸缩杆。

3.根据权利要求2所述的硬岩隧道 TBM滚刀磨损检测装置，其特征在于：所述顶杆（71）分为杆部（711）和尖部（712），所述杆部（711）和尖部（712）相对的侧面上均开设有凹槽，且凹槽内插接有弹性杆（713），所述杆部（711）与尖部（712）的外围通过弹性片（714）固定连接。

4.根据权利要求3所述的硬岩隧道 TBM滚刀磨损检测装置，其特征在于：所述调节伸缩杆（62）一侧安装有联动机构（8），所述联动机构（8）用于调节冷却喷头（5）的喷射角度。

5.根据权利要求4所述的硬岩隧道TBM滚刀磨损检测装置，其特征在于：所述联动机构（8）包括斜块（81），所述斜块（81）固定安装在调节伸缩杆（62）的伸缩端上，所述斜块（81）朝向冷却喷头（5）的一侧设有齿条（82），所述冷却喷头（5）通过球头球接在刀盘（4）上，所述球头外侧设有环形齿部（83），所述环形齿部（83）与齿条（82）啮合，所述齿条（82）贯穿在支撑套（84）内并与支撑套（84）之间连接有复位弹簧，所述支撑套（84）固定在刀盘（4）上。

6.根据权利要求5所述的硬岩隧道TBM滚刀磨损检测装置，其特征在于：所述第一检测组件（6）与第二检测组件（7）周向分布于所述刀体（1）外侧并对称设置。