[实用新型]在线检测全断面硬地质掘进机滚刀受力的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于大型机械施工设备，具体涉及一种对全断面硬岩掘进机所用的滚刀受力和磨损进行监测的装置。

背景技术

TBM是全断面硬地质掘进机的英文缩写，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。为叙述方便在下文中将硬岩掘进机和复合盾构掘进机统称为掘进机。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。损坏的形式分为两种，一种是构件断裂，另一种是可旋转的刀刃（也称刀圈）发生弦磨导致无法转动而失去破岩功能。因此，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。

发明内容

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种在线检测全断面硬地质掘进机滚刀受力的装置。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种在线检测全断面硬地质掘进机滚刀受力的装置，包括刀具中心轴的轴端支撑结构、用于检测滚刀受力的传感器、信号放大器、发射天线、信号接收装置和监测计算机；

所述刀具中心轴的轴端支撑结构包括所述刀具中心轴的轴端结构、支撑楔块和锁紧楔块；所述刀具中心轴的轴端结构包括一底部平面、一侧立面和一侧斜面，所述侧斜面和所述侧立面分设在所述刀具中心轴的轴端两侧；所述支撑楔块设有与所述刀具中心轴的轴端结构适配的底部支撑平面、侧部支撑立面和侧部开口；在刀架上设有楔嵌槽，所述支撑楔块安装在所述楔嵌槽内，所述刀具中心轴的轴端被支承在所述支撑楔块内，所述锁紧楔块压在所述刀具中心轴的侧斜面上，并与所述刀架固接；所述支撑楔块被刀具中心轴和所述锁紧楔块压紧固定在所述楔嵌槽内；

所述支撑楔块设有两个端面，一个端面朝向刀刃，另一个端面背向刀刃，在所述支撑楔块的两个端面设有一一相对的电阻应变片；在所述支撑楔块的每个端面上设有贴片凹槽，在所述贴片凹槽内设有两个矩形贴片区，一个是下部贴片区，另一个是侧部贴片区；在每个所述贴片区内设有两组电阻应变片，每组电阻应变片由一横一纵设置的两个电阻应变片组成；每个贴片区内的两个横置电阻应变片串联形成横向片，两个纵置电阻应变片串联形成纵向片，连接同一端面上的所述横向片和所述纵向片形成两相邻桥臂，连接两个端面上相对的所述横向片和纵向片分别形成相对桥臂，相对的两个贴片区内的电阻应变片相连形成一电桥电路，所述电桥电路设有供电线和输出线，每个所述电桥电路构成一所述传感器；

所述信号放大器接收所述传感器的信号，所述发射天线接收所述信号放大器的信号，所述信号接收装置接收所述发射天线的信号，所述监测计算机接收所述信号接收装置的信号。

所述侧部贴片区的中心到所述侧部支撑立面的距离为该中心部位支撑楔块厚度的0.3-0.4倍，所述侧部贴片区的中心位于所述侧部支撑立面接触部分的水平平分面内；所述下部贴片区的中心到所述底部支撑平面的距离为该中心部位支撑楔块厚度的0.3-0.4倍，所述下部贴片区的中心相对所述底部支撑平面接触部分的垂直平分面向所述侧部开口方向偏离0.2-0.3倍的底部支撑平面的长度。

所述矩形贴片区的宽度为3-6mm，所述矩形贴片区的长度为所述侧立面的长度的0.25-0.4倍或所述底部平面的长度的0.25-0.4倍。

支撑楔块朝向刀刃的端面上设有与其固接的保护盖板。

本实用新型具有的优点和积极效果是：利用支撑楔块作为弹性体，通过在弹性体上粘贴电阻应变片形成用于检测滚刀受力的传感器，当掘进机工作时，传感器可在线检测滚刀刀刃所承受的三个方向的受力，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。

附图说明

图1为掘进机刀盘上滚刀安装的示意简图；

图2为滚刀安装结构的侧向简图；

图3为滚刀安装结构的正向结构简图；

图4为图3的A-A向视图；

图5为图4的局部放大图；

图6为本实用新型在朝向刀刃端面上的结构简图；

图7为本实用新型在背向刀刃端面上的结构简图；

图8为支撑楔块侧部应变片组成桥式电路的原理示意图；