[发明专利]一种竖井掘进机的应力检测方法

说明书

本发明介绍了一种竖井掘进机的应力检测方法，具体步骤为：根据有限元的计算结果进行应力点的判断和选取；将制作好的温度补偿器吸附到竖井掘进机上选取的各应力点处；将应变仪、电池、天线放置在不锈钢水密箱内，在竖井掘进机表面的待测区域应力点位置粘贴应变片，使用Labview把数据文件中的应变数据提取出来进行计算和分析，得到测点的应力数值。本发明通过接触的方式进行应力检测，通过温度补偿器和水密箱，保证检测作业有安全稳定的检测环境，提高检测精度，并解决长时间供电问题，可以完成实时性数据存储及长距离传输，克服现场工况条件，为水下竖井掘进机提供重要的参考依据。

技术领域

本发明涉及掘进机运行安全检测技术领域，特别涉及一种竖井掘进机的应力检测方法。

背景技术

深部资源开发和地下空间利用是我国深地科学探索的重要方向之一，竖井是进入深部地层的主要通道，作为地下空间利用和矿井生产全生命周期服务的核心构筑物和安全保障，承担着人员、设备、物料、产品的运输和矿井通风等重要功能。城市地下空间的开发利用已经成为当今世界性发展趋势，并成为衡量城市现代化的重要标志，随着城市化的快速发展，城市可用面积越来越少，开发和利用地下空间资源，修建与城市发展相适应的地下停车场、市政给排水管网、地下仓储等基础设施，因此对应的施工装备—竖井掘进机应运而生。

应力集中是管道、压力容器、涡轮盘、压缩机叶片和飞机构件等重要承载结构件发生失效的重要原因之一。；金属构件由于日常的加工制造、焊接变形造成的残余应力以及在服役过程中动、静载荷的作用下产生应力集中都会使其机械特性发生改变，会造成对结构件的力学性能改变，终引起耐腐蚀性下降、疲劳强度增强，疲劳寿命降低，结构件的形状精度开始开裂扭曲改变等影响。

竖井钻进技术是我国深地开发的重要技术支撑，我国自主研发的直径14米城市竖井掘进机成套装备，有望打破中国城市地下管廊施工瓶颈，为了保证设备安全稳定的运行，应力应变检测是重要的手段之一；由于现场工况复杂且需要设备长期的在水下运行，一般的应力检测设备和手段无法满足此次工况需求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种竖井掘进机的应力检测方法，为装备安全稳定的运行保驾护航。

本发明所采用的技术方案是，一种竖井掘进机的应力检测方法，具体步骤为：

S1: 首先对需要应力检测的竖井掘进机进行建模，并通过ANSYS进行有限元计算，根据有限元的计算结果进行应力点的判断和选取；将竖井掘进机待测区域内的应力点位置进行打磨用于放置应变片；

S2:选取与被测物材质一致的金属板作为温度补偿器的基板，使用胶水将应变片贴至已经打磨好的基板正面，使用树脂胶覆盖应变片；在基板的背面安装磁座，将制作好的温度补偿器吸附到竖井掘进机上选取的各应力点处；

S3:将应变仪、电池、天线放置在不锈钢水密箱内，将两个水密箱分别焊接在竖井掘进机旋转臂的自转臂根部和公转臂根部，分别采集自转臂和公转臂的应变采样数据；

S4:在竖井掘进机表面的待测区域应力点位置粘贴应变片，并将温度补偿器吸附在各应变片附近，通过水密接头将各应力点位置的应变片与温度补偿器连接，再将应变片和温度补偿器与应变仪连接，通过无线的方式进行数据及指令传输，采集的全程应力数据保存在应变仪内部的Flash存储器中；分别采集设备在空载和重载时的数据进行数据分析；

S5: 使用Labview把数据文件中的应变数据提取出来进行计算和分析，得到测点的应力数值。

具体的，所述的S1中，将竖井掘进机待测区域内的应力点位置进行打磨的具体操作为：首先用记号笔在需布贴应变片的位置处画上记号，使用粗磨头清除构件表面油漆、氧化层、污垢、锈斑、电镀层；然后使用细磨头抛光，最后用打磨工具沿45°方向交叉磨出纹路，以增强粘结力，打磨面积为应变片面积的4-6倍，最后使用浸有丙铜的脱脂棉球对打磨区域向同一个方向进行擦拭。

具体的，所述的S4中在粘贴应变片时具体操作步骤为：