[发明专利]一种常压刀盘滚刀转速和温度测量装置及磨损量测量方法

说明书

本发明提出了一种常压刀盘滚刀转速和温度测量装置及磨损量测量方法，解决不能对常压刀具中滚刀的磨损量进行状态监测的问题；在滚刀刀圈上均匀安置4颗感应磁铁，在滚刀的正下方设置转速传感器；转速传感器测量滚刀的实际转速，4颗感应磁铁将滚刀刀圈均匀分隔为四个象限，根据滚刀当前实际转速，计算滚刀旋转1/4周所用时间；计算滚刀旋转时刀圈磨损值；根据刀圈磨损值利用三阶贝塞尔曲线拟合出滚刀轮廓磨损曲线，获得滚刀轮廓磨损量。本发明实现了刀盘上所有滚刀磨损量和转速的可视化管理，同时帮助盾构司机判断刀盘刀具是否需要更换或维修；也可以帮助司机更好地修正掘进参数提高掘进效率，帮助降低了人力消耗和作业风险，也可以提高掘进效率。

技术领域

本发明涉及刀具检测的技术领域，尤其涉及一种常压刀盘滚刀转速和温度测量装置及磨损量测量方法。

背景技术

随着城市建设、道路交通、调水工程对隧道工程建设的需求提升，作为隧道工程开挖利器的盾构机也日益得到广泛使用。刀盘和刀具在掘进过程中必然会遭到程度各异的磨损。刀具磨损程度的大小对工程质量和掘进进度都有很大的影响。刀具转速不一也是刀具磨损和偏损的重要原因。因此，在盾构机掘进过程中，对刀具运行状态的监测成为高效掘进中的重要一环。

盾构机在掘进过程中，掘进仓会存在很大的压力。为了防止带压换刀对操作人员造成伤害，国内外越来越多的盾构采用了常压换刀装置。而在常压换刀装置中，对于刀具的状态监测又是保证盾构掘进效率、防止刀具异常损坏的重要手段。

发明内容

针对不能对常压刀具中滚刀的磨损量进行状态监测的技术问题，本发明提出一种常压刀盘滚刀转速和温度测量装置及磨损量测量方法，通过转速传感器计算滚刀轮廓磨损量，可以帮助司机更好地修正掘进参数提高掘进效率，降低了人力消耗和作业风险，也可以提高掘进效率。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种常压刀盘滚刀的磨损量测量方法，其步骤如下：

步骤一：在滚刀刀圈上均匀安置4颗感应磁铁，在滚刀的正下方设置转速传感器，转速传感器通过转速和温度测量装置固定在滚刀的刀座上；

步骤二：转速传感器通过与感应磁铁相作用测量滚刀的实际转速，4颗感应磁铁将滚刀刀圈均匀分隔为四个象限，根据滚刀当前实际转速，计算滚刀旋转1/4周所用时间；

步骤三：计算滚刀旋转1/4周时间内滚刀的刀圈磨损值，滚刀旋转一周共测量16个刀圈磨损值；

步骤四：根据刀圈磨损值利用三阶贝塞尔曲线拟合出滚刀轮廓磨损曲线，获得滚刀轮廓磨损量。

所述计算滚刀旋转1/4周时间内滚刀的刀圈磨损值的方法为：滚刀转动是由刀盘转动时滚刀顶在掘进掌子面上受力而跟随转动，根据接触点线速度相等得到：ω₁×r₁＝ω₂×r₂，其中，ω₁为刀盘转速，ω₂为滚刀转速，r₁为滚刀刀刃至刀盘中心的距离，r₂为滚刀半径；滚刀的理论转速为：滚刀正下方设置的转速传感器与4颗感应磁铁相配合，对滚刀刀圈上预先均匀安置的4颗感应磁铁进行检测，检测信号以脉冲的形式呈现，最终根据测量得到的脉冲数量n和所用时间T计算出滚刀的实际转速：根据实测到的滚刀转速，结合刀盘转速ω₁及滚刀距离刀盘中心的距离r₁，可粗略计算出滚刀的实际半径：计算滚刀的刀圈磨损量Δ＝r₂-r₂'。

所述感应磁铁均匀设置在双侧滚刀侧面的刀毂上，转速传感器的数量设有两个，转速传感器分别设置在感应磁铁的正下方。

所述拟合出滚刀轮廓磨损曲线的方法为：当感应磁铁经过转速传感器时，转速传感器会产生一个脉冲信号，滚刀旋转一周共产生4个脉冲信号；双侧滚刀旋转一周，共得到16个刀圈磨损值；根据滚刀一周16个位置的刀圈磨损值，运用三阶贝塞尔曲线，拟合出一条光滑的刀圈轮廓曲线为：