CN217236974U - 刀具异常振动静态检测试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于全断面隧道掘进机刀具异常检测技术领域。一种刀具异常振动静态检测试验装置，包括支撑门架、刀箱座、振动电机、护罩、暖风单元、喷雾单元、控制柜和检测传感器，刀箱座用于固定待检测刀具，在刀箱座与支撑门架之间设置有缓冲单元；振动电机设置在刀箱座上，振动电机用于驱动刀箱座和待检测刀具在静态下振动；护罩匹配罩设在支撑门架的外侧；暖风单元用于调节护罩内的温度；喷雾单元用于调节护罩内的湿度；控制柜设置在护罩外侧；检测传感器用于检测所述待检测刀具的各检测点的数据信息。本申请实现对不同异常损坏刀具的振动检测信号的采集，有助于实现对刀具的精准识别，优化掘进机的掘进性能，更有助于提高刀具的使用寿命。

Description

刀具异常振动静态检测试验装置

技术领域

本实用新型属于全断面隧道掘进机刀具异常检测技术领域，具体涉及一种刀具异常振动静态检测试验装置。

背景技术

全断面隧道掘进机是隧道开挖的主要设备，其中刀具是全断面隧道掘进机的核心部件。作为核心部件，滚刀在土体表面进行滚压以实现隧道土体的剥落、开挖。理想状态下滚刀的磨损是均匀的，这也是施工单位最想获得的，但大量工程案例表明，刀具的磨损及损坏绝大部分是非正常的，经常出现刀圈偏磨、崩刃等现象。在这两种情况下，相邻刀具的理想刀间距就不能实现，使得整个刀盘受力不平衡，不能有效的实现破岩，从而导致周边刀具的进一步异常磨损和损坏，甚至导致刀盘的磨损和损坏，带来掘进效率降低和高昂的维修成本，最终直接影响施工工期、质量、成本等。因此，掌握刀具异常损坏状态并及时对其进行更换至关重要。

当前全断面隧道掘进机掘进过程中，作业人员必须停机进仓对刀盘刀具进行检查，并且由于施工中需频繁进仓检查刀具，极大程度上影响了掘进效率；但如果换刀不及时，则会造成设备掘进困难，增加施工风险，成本更不可估量；且作业人员在高压、易坍塌、黑暗、处于泥土砂石水混合环境下工作危险重重。因此，如何快速有效地在实际工况下，及时监测全断面隧道掘进机的刀具异常损坏状态，并以此判断是否需要更换刀具，已成为隧道掘进中的关键共性问题。监测全断面隧道掘进机刀具异常损坏情况，不仅有利于准确判断刀具的更换时间及安全更换点，更能为机械化隧道作业提供依据。目前国内外针对全断面隧道掘进机刀具异常损坏在线监测的研究极少，仅局限于电涡流、磁传感、异味法、液压法等，上述传感技术虽在实际工况中有所应用，但效果不佳。全断面隧道掘进机刀具工作环境恶劣、工况复杂、相互干扰严重。因此需要一种刀具异常振动静态检测试验台及方法，通过模拟全断面隧道掘进机空载实际工况，完成不同异常刀具的振动检测，实现及时监测全断面隧道掘进机的刀具异常损坏状态，以便提前预判更换刀具，满足高效率的机械化施工需求。

发明内容

本实用新型目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种刀具异常振动静态检测试验装置，其结构设计合理，能够通过模拟现场实际空载工况，搭载不同类型的刀具进行异常振动静态检测，可实现对不同异常损坏刀具的振动检测信号的采集，有助于实现对刀具的精准识别，优化掘进机的掘进性能，更有助于提高刀具的使用寿命。

为实现上述目的，所采取的技术方案是：

一种刀具异常振动静态检测试验装置，包括：

支撑门架；

刀箱座，所述刀箱座用于固定待检测刀具，在所述刀箱座与支撑门架之间设置有缓冲单元；

振动电机，所述振动电机设置在所述刀箱座上，所述振动电机用于驱动所述刀箱座和待检测刀具在静态下振动；

护罩，所述护罩匹配罩设在所述支撑门架的外侧；

暖风单元，其用于调节所述护罩内的温度；

喷雾单元，其用于调节所述护罩内的湿度；

控制柜，所述控制柜设置在所述护罩外侧；以及

检测传感器，其用于检测所述待检测刀具的各检测点的数据信息。

根据本实用新型刀具异常振动静态检测试验装置，优选地，所述缓冲单元包括缓冲弹簧和弹簧定位销，所述刀箱座通过多组缓冲弹簧和弹簧定位销与所述支撑门架连接。

根据本实用新型刀具异常振动静态检测试验装置，优选地，在所述支撑门架与所述刀箱座之间设置有升降单元，所述升降单元用于驱动所述刀箱座相对于所述支撑门架升降动作。

根据本实用新型刀具异常振动静态检测试验装置，优选地，所述升降单元包括：

升降滑轨，其设置在所述支撑门架上，所述刀箱座沿所述升降滑轨上下滑移动作；

升降驱动部，其设置在所述支撑门架与所述刀箱座之间；以及

下限位杆，多组所述下限位杆设置在所述支撑门架上，所述下限位杆用于约束所述刀箱座的行程；

所述升降驱动部为动力推杆、丝杠丝母结构或齿轮齿条结构。

根据本实用新型刀具异常振动静态检测试验装置，优选地，所述支撑门架包括支架和顶部横梁。

根据本实用新型刀具异常振动静态检测试验装置，优选地，所述刀箱座上固定设置有电机固定座，所述振动电机装配在所述电机固定座中。

根据本实用新型刀具异常振动静态检测试验装置，优选地，所述暖风单元包括暖风机和连接在护罩内的循环风道，所述喷雾单元包括设置在所述护罩内的喷头、喷雾控制器、以及连接在喷雾控制器与喷头之间的输水管，所述护罩内设置有温湿度显示仪。

根据本实用新型刀具异常振动静态检测试验装置，优选地，所述护罩为透明护罩。

根据本实用新型刀具异常振动静态检测试验装置，优选地，所述支撑门架底部设置有底板，所述护罩匹配扣设在所述底板上。

采用上述技术方案，所取得的有益效果是：

本申请通过模拟现场实际空载工况，搭载不同类型的刀具进行异常振动静态检测，可实现对不同异常损坏刀具的振动检测信号的采集，有助于实现对刀具的精准识别，优化掘进机的掘进性能，更有助于提高刀具的使用寿命。利用变频振动电机可实现模拟现场空载状态刀具的振幅和频率，缓冲单元的设置，能够避免刀箱座和电机固定座之间发生断裂，也能够避免升降单元受到振动电机的影响发生损坏，提高了设备的实用性，降低设备的维护频率。本申请的暖风单元和喷雾单元能够实现对作业环境的温湿度的模拟，模拟现场实际工况下的温度和湿度，使得测量的数据多方位形成三维数据模型，更有助于识别不同状态下的刀具。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下文中将对本实用新型实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本实用新型的一些实施例，而非将本实用新型的全部实施例限制于此。

图1为本实用新型实施例的刀具异常振动静态检测试验装置的结构示意图。

图中序号：

11为支架、12为顶部横梁；

21为刀箱座、22为电机固定座、23为振动电机、24为刀具、25为缓冲弹簧、26为弹簧定位销、27为刀具卡块；

31为丝杠、32为丝母、33为轴承及压环装置、34为手柄、35为下限位杆、36为升降滑轨；

41为控制柜、42为喷头、43为暖风机；

51为底板总成

61为护罩。

具体实施方式

下文中将结合本实用新型具体实施例的附图，对本实用新型实施例的示例方案进行清楚、完整地描述。除非另作定义，本实用新型使用的技术术语或者科学术语应当为所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，“第一”、“第二”的表述用来描述本实用新型的各个元件，并不表示任何顺序、数量或者重要性的限制，而只是用来将一个部件和另一个部件区分开。

应注意到，当一个元件与另一元件存在“连接”、“耦合”或者“相连”的表述时，可以意味着其直接连接、耦合或相连，但应当理解的是，二者之间可能存在中间元件；即涵盖了直接连接和间接连接的位置关系。

应当注意到，使用“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

应注意到，“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系的术语，仅用于表示相对位置关系，其是为了便于描述本实用新型，而不是所指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作；当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应的改变。

参见图1，本申请公开了一种刀具异常振动静态检测试验装置，包括支撑门架、刀箱座21、振动电机23、护罩、暖风单元、喷雾单元、控制柜和检测传感器，振动电机23采用变频振动电机，暖风单元用于对所述护罩内的温度进行调节；所述喷雾单元用于对所述护罩内的温度进行调节；所述控制柜用于对所述振动电机的频率进行调节；所述检测传感器用于获取刀具的检测数据。工作中，通过变频振动电机控制柜来控制变频振动电机发出不同的振动频率和振幅，同时具有过载保护功能，防止电机长时间工作发热损坏。变频振动电机控制柜中变频器完成变频振动电机频率调节，可无级调速，完成不同频率的振动，同时通过物理调节变频振动电机偏心块角度，可改变振动电机振幅大小，完成不同振幅的振动，从而到达模拟现场实际刀盘空载下对刀具刀箱座产生的振动信号。

护罩：护罩罩设在所述支撑门架和刀箱座21的外侧，护罩采用透明护罩，从而便于对内部情况的观察，透明护罩可实现对刀具周围环境急剧升温，同时当喷雾雾时防溅，并对刀具振动静态检测试验台有防尘功能。

刀箱座：刀箱座21配合刀具卡块27，用于固定刀具。刀箱座21通过升降单元与支撑门架连接，升降单元用于驱动所述刀箱座21相对于所述支撑门架升降动作，本实施例中的振动电机设置在刀箱座21上，可以通过在刀箱座21上部设置有电机固定座22，将振动电机23固定设置在所述电机固定座22上；振动电机23采用变频振动电机，控制柜41连接变频振动电机，可对其进行控制，实现无级调速和变频，控制柜41通过螺栓加强固定到底板总成51上，具体地，为了避免支撑门架约束刀箱座的振动频率和振幅等，为了降低振动电机的振动对其他部件的结构稳定性的影响，本申请设置有多组缓冲单元，由于本实施例中将电机固定座设置在刀箱座的上部，因此，将缓冲单元和升降单元均布设在电机固定座22与所述支撑门架的顶部横梁之间，当振动电机23和电机固定座22布设在刀箱座21的侧部时，此时缓冲单元和升降单元可以直接布置在刀箱座与顶部横梁之间，缓冲单元包括设置在电机固定座与顶部横梁之间的弹簧定位销26和缓冲弹簧25。缓冲弹簧25能起缓冲作用，可防止振动电机23长时间工作后，电机固定座22和刀箱座21断裂，与弹簧定位销26配合使用。

升降单元：升降单元包括升降滑轨36、升降驱动部和下限位杆35，升降滑轨设置在所述支撑门架上，所述刀箱座21沿所述升降滑轨36上下滑移动作；升降驱动部设置在所述支撑门架与所述刀箱座21之间；多组所述下限位杆35设置在所述支撑门架上，所述下限位杆35用于约束所述刀箱座21的行程，下限位杆的底部设置有端头，其能够防止刀箱座或电机固定座进一步下滑，起到阻挡作用；所述升降驱动部为动力推杆、丝杠丝母结构或齿轮齿条结构。本实施例中的升降驱动部为丝杠丝母结构，丝杠31通过轴承及压环装置33连接在顶部横梁12上，电机固定座22上固定有丝母32，在丝杠31顶部设置有手柄34，从而用于操作丝杠的转动，也可以通过电动机驱动丝杠的转动。升降滑轨可保证刀箱座在竖直方向上稳定滑行，并与下限位杆配合使用，满足滑移行程，有效防止刀箱座滑出滑轨。具体工作时，丝杠通过与丝母连接，用于完成对刀箱座的升降，同时与轴承及压环装置配合使用，保证丝杠旋转稳定可靠。

暖风单元和喷雾单元：暖风单元包括暖风机和连接在护罩内的循环风道，采用工业暖风机，可实现对刀具周围环境进行快速加热、保温。喷雾单元包括设置在所述护罩内的喷头、喷雾控制器、以及连接在喷雾控制器与喷头之间的输水管，所述护罩内设置有温湿度显示仪。利用智能自动喷雾控制器，连接喷雾喷头对喷雾时间和水量进行控制，同时有多种喷雾模式可调节，可完成模拟实际工况刀具所在的环境湿度。采用壁挂式温湿度显示仪，其固定在顶部横梁上实时监控试验台周围温度、湿度等参数信息。

全断面隧道掘进机刀具异常振动静态检测试验装置主要完成不同尺寸单刃刀具在空载状态下，对刀具不同位置点的振动信号测试。测试刀具的刀具类型主要包括新刀具、正常刀具、正常磨损刀具、偏磨刀具、崩刃刀具等，不同类型刀具位置测试点包括：刀座、刀轴、刀毂、刀圈。

上文已详细描述了用于实现本实用新型的较佳实施例，但应理解，这些实施例的作用仅在于举例，而不在于以任何方式限制本实用新型的范围、适用或构造。本实用新型的保护范围由所附权利要求及其等同方式限定。所属领域的普通技术人员可以在本实用新型的教导下对前述各实施例作出诸多改变，这些改变均落入本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种刀具异常振动静态检测试验装置，其特征在于，包括：

支撑门架；

刀箱座，所述刀箱座用于固定待检测刀具，在所述刀箱座与支撑门架之间设置有缓冲单元；

振动电机，所述振动电机设置在所述刀箱座上，所述振动电机用于驱动所述刀箱座和待检测刀具在静态下振动；

护罩，所述护罩匹配罩设在所述支撑门架的外侧；

暖风单元，其用于调节所述护罩内的温度；

喷雾单元，其用于调节所述护罩内的湿度；

控制柜，所述控制柜设置在所述护罩外侧；以及

检测传感器，其用于检测所述待检测刀具的各检测点的数据信息。

2.根据权利要求1所述的刀具异常振动静态检测试验装置，其特征在于，所述缓冲单元包括缓冲弹簧和弹簧定位销，所述刀箱座通过多组缓冲弹簧和弹簧定位销与所述支撑门架连接。

3.根据权利要求2所述的刀具异常振动静态检测试验装置，其特征在于，在所述支撑门架与所述刀箱座之间设置有升降单元，所述升降单元用于驱动所述刀箱座相对于所述支撑门架升降动作。

4.根据权利要求3所述的刀具异常振动静态检测试验装置，其特征在于，所述升降单元包括：

升降滑轨，其设置在所述支撑门架上，所述刀箱座沿所述升降滑轨上下滑移动作；

升降驱动部，其设置在所述支撑门架与所述刀箱座之间；以及

下限位杆，多组所述下限位杆设置在所述支撑门架上，所述下限位杆用于约束所述刀箱座的行程；

所述升降驱动部为动力推杆、丝杠丝母结构或齿轮齿条结构。

5.根据权利要求1-4任一所述的刀具异常振动静态检测试验装置，其特征在于，所述支撑门架包括支架和顶部横梁。

6.根据权利要求5所述的刀具异常振动静态检测试验装置，其特征在于，所述刀箱座上固定设置有电机固定座，所述振动电机装配在所述电机固定座中。

7.根据权利要求1所述的刀具异常振动静态检测试验装置，其特征在于，所述暖风单元包括暖风机和连接在护罩内的循环风道，所述喷雾单元包括设置在所述护罩内的喷头、喷雾控制器、以及连接在喷雾控制器与喷头之间的输水管，所述护罩内设置有温湿度显示仪。

8.根据权利要求1所述的刀具异常振动静态检测试验装置，其特征在于，所述护罩为透明护罩。

9.根据权利要求1所述的刀具异常振动静态检测试验装置，其特征在于，所述支撑门架底部设置有底板，所述护罩匹配扣设在所述底板上。

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