[发明专利]滚刀群控液压监测系统

说明书

滚刀群控液压监测系统，包括液压总线、刀具支线、滚刀总成、控制总线以及总控系统。其中，液压总线包括设置在盾构机总液压回路上的变量泵和油箱，变量泵将液压油通过输出总路输送至多个并联的刀具支线，每个刀具支线上设置有可以监测油温和异物的监测部件，每个滚刀总成内部设置有流道可以实现对滚刀内部压力的平衡。

技术领域

本发明涉及盾构机及TBM技术领域，尤其涉及一种具有调节轴承内腔压力平衡并监测内部状态的的滚刀液压控制系统。

背景技术

刀具消耗是盾构工程中的主要损耗之一，换刀成本巨大。现有盾构机或 TBM 刀盘滚刀采用常压密封，工作环境中的灰石杂质容易进入刀具密封环境，导致滚刀内部结构损坏失压；滚刀切削岩石过程中，复杂的工况容易导致刀具承受较大压力或高温，引起刀具内部失稳引起零部件损坏；无法在使用过程中实时监控刀具内部的状态。为了解决上述问题，提供一种可以根据刀具应力环境改变内部压力的群控液压系统，并通过该系统，对刀具内部状态进行实时监测。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种具有调节轴承内腔压力平衡的滚刀，并设置相应的监测系统监测滚刀状态，结构简单，提高刀具的使用寿命。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：

该系统包括液压总线、刀具支线、滚刀总成、控制总线以及总控系统。其中，液压总线包括设置在盾构机总液压回路上的变量泵和油箱，变量泵将液压油通过输出总路输送至多个并联的刀具支线，多个刀具支线的回油路又经过总回油路与油箱连接，变量泵的转速通过总控系统控制。

多个刀具支线相互并联，每个刀具支线设置在盾构机刀盘上，包括三位四通电磁换向阀、电磁单向节流阀、输入线路、输出线路、电磁压力控制阀、监测部件。液压油通过电磁换向阀进入口经过单向节流阀后通过输入线路进入滚刀总成，后经输出线路流出滚刀总成，依次经过压力控制阀和监测部件流出至电磁换向阀的流出口，进入总回油路。电磁换向阀的控制路经控制总线与总控系统连接，可以根据需要实现对该刀具支线的液压回路进行换向、切断、联通等功能。单向节流阀和电磁压力阀的控制口均通过控制总线与总控系统连接，可以根据总控系统的指令调节进入滚刀总成的压力液体的压力值，并保证该液压回路的单向流动，反向截止。监测部件设置于输出线路上，可以实现对输出线路内流动的压力液体中的金属碎屑成分以及压力液体的温度进行监测，该监测部件的信号线与控制总线连接，向总控系统反馈该刀具支线中的监测数据，实现对单个滚刀总成的实时监测。其他刀具支线的连接方式相同。

滚刀总成包括刀圈、端盖、一对相对设置于刀座内的圆锥滚子轴承以及刀座。滚刀通过中间的刀轴设置于刀座上。该滚刀总成内部包括三部分，首先为左侧端盖和左侧轴承之间形成的空间，以及右侧端盖和右侧轴承之间形成的空间，以及两个轴承之间的空间。这三部分空间由于滚刀工况的需要往往需要具有一定的内部压力，现有技术往往通过在刀具装配时施加压力，通过密封系统保压，通过压力平衡结构调整内部压力。本申请将该空间与外部液压系统连接，使压力液体可以流动，进而实现内部压力的调整，并通过压力液体监测该滚刀内部的状态。本发明在刀轴的轴向上设置有中心通道，中心通道左右两侧分别通过连接件与输入线路和输出线路联通。同时包括与左侧的空间联通的输入流道，与中间空间联通的中间流道，与右侧空间联通的输出流道，各个流道均沿着刀轴轴向排列，沿着刀轴径向延伸，并与中心通道贯通。中心通道上还设置有两个可以沿着该通道移动的滑塞，这两个滑塞将三个流道隔开，并可以根据三个流道内的压力，相互移动，实现三个空间压力的相互平衡，每个流道与中心通道的交汇处设置有限位件，以保证滑塞只可以在两个流道之间的中间通道段移动，以不阻挡流道口。液压油从左侧的连接件进入后，通过中心通道后进入输入流道，使液压油充满空间后，通过左侧轴承的滚子间隙进入中间空间，充满该空间和中间流道后，压力油又通过右侧轴承的滚子间隙进入右侧空间，随后经过输出流道和中心通道，随后从连接件流出，进入输出线路。压力液体通过刀具支线上的压力阀和节流阀实现各个空间的压力保压。此外，在端盖上还设置有螺钉堵头以及密封组件，以实现对滚刀内部空间压力液体的密封。