[发明专利]一种盾构滚刀温度检测装置及方法

说明书

本发明公开一种盾构滚刀温度检测装置及方法，该装置包括在滚刀的刀圈内嵌设有温度传感器，在滚刀刀毂内嵌设有电路板和无线发射天线，电路板由信号变送器、无线发射模块和供电装置构成，温度传感器与电路板连接，无线发射天线与电路板内的无线发射模块连接，信号变送电路由与温度传感器连接的信号调理电路、模拟数字转换电路以及微处理器组成，信号调理电路通过模拟数字转换电路与微处理器连接，在与无线发射天线位置对应的刀轴上还设置有与无线发射天线适配的无线接收天线，无线接收天线与无线路由器连接，无线路由器内的无线模块与中继路由器内的无线模块相适配，中继路由器与盾构机控制室内的主控器连接。使用本发明，盾构机操作人员可以及时的掌握刀具的温度变化，及时做出相应的处理，保证掘进的可靠性。

技术领域

本发明属于大型设备的检测技术，具体设计一种对盾构滚刀工作温度的自动检测装置，并能实时检测刀具的温度。

背景技术

盾构机是修建地下隧道的重要装备之一，而滚刀作为盾构机中的一个重要的组成部分，在工作中直接与岩石接触，其质量的好坏直接影响着施工的效率。在施工中，刀具与岩石发生挤压摩擦产生热量，使滚刀与岩石接触处的温度升高，滚刀内部会产生温度梯度和不均匀的热膨胀，滚刀在不断的对岩石进行破碎时，滚刀的内部会产生交变的热应力和应变，使滚刀极易产生疲劳损坏，会加剧刀具的磨损，甚至引起刀圈的断裂。根据盾构施工模拟实验研究可知，刀具的温度呈梯度上升的，而且离刀轴越远温度越高，刀圈处的温度最高。因此，测量刀圈的温度，并且根据刀具温度采用适当的盾构施工策略，就能够减小刀具的损坏。所以，滚刀温度检测具有重要的作用。

然而，盾构机在工作中，周围的环境恶劣，刀盘和滚刀被岩土和地下水包围，对激光、红外线以及超声波信号干扰比较严重，这也使得对刀具温度的检测比较困难，无法采用常规方法实现。目前，对滚刀内部温度的检测通常是在盾构施工模拟试验台上来实现的，通过获取模拟试验台上刀具工作时的温度的变化规律，来预测施工中刀具温度变化。而在实际的盾构机施工过程中，由于施工环境的复杂多变性，根据模拟实验的结果预测的刀具温度与实际情况相比有较大的差距，刀具温度的变化不能实时准确的掌握。因此，研究一个能够实时监测滚刀工作温度的装置显得十分必要。

发明内容

本发明是在对刀具工作特点以及刀具温度的分布特征的研究之上，提出了一种解决以上问题的方法，提供一种盾构滚刀温度检测装置及方法。通过检测刀具的实时温度，可以根据温度的变化及时的调节刀盘的转速和冷却液流量，减少刀具的损坏，提高工作效率。

本发明的目的是以下述方式实现的：

一种盾构滚刀温度检测装置，在滚刀的刀圈内嵌设有温度传感器，在滚刀刀毂内嵌设有电路板和无线发射天线，电路板由信号变送器、无线发射模块和供电装置构成，温度传感器与电路板连接，无线发射天线与电路板内的无线发射模块连接，信号变送电路由与温度传感器连接的信号调理电路、模拟数字转换电路以及微处理器组成，信号调理电路通过模拟数字转换电路与微处理器连接，在与无线发射天线位置对应的刀轴上还设置有与无线发射天线适配的无线接收天线，无线接收天线与无线路由器连接，无线路由器内的无线模块与中继路由器内的无线模块相适配，中继路由器与盾构机控制室内的主控器连接。

上述盾构滚刀温度检测装置，无线路由器包括电源装置、无线模块、通信接口以及微控单元，无线模块接受到无线发射模块发射的信号后，经过微控处理器，微控处理器判断数据的类型，对其中的温度数据进行提取，经无线模块再次发射；所述中继路由器包括电源装置、无线模块、通信接口以及微控单元，无线模块接收到无线路由器发出的信号后，经过微控处理器，微控处理器判断数据的类型，对其中的温度数据进行提取，经串口用导线与主控器连接。

上述盾构滚刀温度检测装置，无线路由器设在刀盘上；中继路由器安装在盾构机前盾上；在电路板的下方设置有无线发射天线安装孔，无线发射天线设置在无线发射天线安装孔内；在与无线发射天线位置对应的刀轴上设置有容纳无线接收天线的安装孔；在刀轴上设置有导线通孔，无线接收天线通过导线通孔内的导线与无线路由器连接。