[发明专利]一种隧道掘进机滚刀磨损在线检测装置

说明书

本发明涉及一种隧道掘进机滚刀磨损在线检测装置，包括用于检测滚刀刀圈的两种传感器，所述的传感器为开关型霍尔传感器与磁敏二极管，在滚刀刀圈外沿的不同位置设置磁钢，使各个磁钢向外极性相同，磁钢随着刀圈磨损一同磨损；选用r区相反布置的两个磁敏二极管组成磁敏二极管差分电路，利用开关型霍尔传感器与磁敏二极管电路配合工作，开关型霍尔传感器把霍尔元件的输出经过处理后输出数字信号,设定开启阈值，当磁钢随滚刀转动到正对磁敏二极管和开关型霍尔传感器位置时，霍尔元件测得磁场强度最大，开关型霍尔传感器输出高电平，此时记录磁敏二极管差分电路测量电压值，滚刀转动一圈，对应不同位置的磁钢，各获得一个用于判断刀具是否过度磨损测量电压值值。本发明具有测量精度高，不易损坏的优点。

技术领域

本发明涉及隧道掘进机，特别涉及一种滚刀磨损的实时检测方法及其装置。

背景技术

隧道掘进机工作环境恶劣，工况复杂，滚刀磨损严重，滚刀刀圈受力状态不断变化，与岩层接触关系复杂，影响刀圈磨损因素众多，无法从理论上精确计算滚刀磨损量，所以只能通过检测的方式来获取滚刀磨损的确切信息。而目前对滚刀磨损状况的检测都是在TBM停机期间，施工工人进入刀盘前段，用专用量尺测量刀圈半径来判定滚刀磨损的情况，这种方式效率低，工作量大，费时费力；此外频繁停机不仅延误工期，还加大了施工的风险，对作业人员的人身安全构成了威胁。据统计，刀具磨损检测和更换刀具所用的时间占用了隧道掘进机工作时间的30％～40％。因此，为提高隧道掘进机工作效率，减少停机时间，需要对刀盘上各个位置的滚刀磨损情况实施在线监测，以便对过度磨损的滚刀进行更换。

发明内容

针对现有技术，本发明提供一种滚刀磨损及滚刀转速的在线监测装置，提高隧道掘进机工作效率，减少停机时间，降低工程成本。技术方案如下：

一种隧道掘进机滚刀磨损在线检测装置，包括两个用于检测滚刀刀圈的两种传感器，其特征在于，所述的传感器为开关型霍尔传感器与磁敏二极管，在滚刀刀圈外沿的不同位置设置磁钢，使各个磁钢向外极性相同，磁钢随着刀圈磨损一同磨损；

选用r区相反布置的两个磁敏二极管组成磁敏二极管差分电路，利用开关型霍尔传感器与磁敏二极管电路配合工作，开关型霍尔传感器把霍尔元件的输出经过处理后输出数字信号,设定开启阈值，当磁钢随滚刀转动到正对磁敏二极管和开关型霍尔传感器位置时，霍尔元件测得磁场强度最大，开关型霍尔传感器输出高电平，此时记录磁敏二极管差分电路测量电压值，滚刀转动一圈，对应不同位置的磁钢，各获得一个用于判断刀具是否过度磨损测量电压值值；

将开关型霍尔传感器和磁敏二极管组成的传感器固定在滚刀刀箱和刀盘筋板之间。

优选地，在传感器和滚刀刀圈之间设置有耐磨挡板1，隔热垫片15和橡胶保护环9；耐磨挡板1固定在刀箱上，将外部环境和传感器隔绝，采用密封圈3将耐磨挡板1空隙密封；隔热垫片15用于减少温度对传感器的影响，橡胶保护环9起到缓震的作用，保护传感器；通过外套筒7连接刀箱和刀圈；开关型霍尔传感器4和磁敏二极管传感器14通过橡胶保护环9固定于传感器保护外壳10内，通过防水密封环12将传感器保护外壳10密封；基座8固定连接在刀盘筋板6上，传感器保护外壳与基座8固定连接，实现传感器的安装固定和保护。

采用此装置测量滚刀磨损的优势如下：

霍尔传感器，和磁敏二极管其原理都是利用霍尔效应，都属于磁敏传感器。采用非接触式测量，开关型霍尔传感器集成、结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高，耐震动，不怕灰尘、油污、水汽等的污染或腐蚀，适合盾构机恶劣的工作环境。而磁敏二极管是磁敏传感器，其检测磁场变化的灵敏度很高，是霍尔元件灵敏度的数百倍至数千倍，适合检测微弱的磁场变化，体积小，功耗低。可以实现隧道掘进机刀具磨损的在线监测，提高其工作效率，减少停机时间缩短工期，减少人为的工作量，降低施工成本。

附图说明

图1为磁钢在滚刀上布置的示意图