[发明专利]全断面隧道掘进机刀具异常振动静态检测试验台及方法

说明书

本发明属于全断面隧道掘进机刀具异常检测技术领域。一种全断面隧道掘进机刀具异常振动静态检测试验台，包括集装箱箱体、支撑门架、刀箱座、运刀小车、护罩、暖风单元、喷雾单元、控制柜和检测传感器；刀箱座与支撑门架之间设置有升降单元，在刀箱座上设置有振动电机；运刀小车行走设置在集装箱箱体内，运刀小车上设置有刀具支撑工装，在支撑门架的侧部设置有吊机；护罩罩设在所述支撑门架和刀箱座的外侧；所述检测传感器用于获取刀具的检测数据。还公开了一种全断面隧道掘进机刀具异常振动静态检测方法。本申请实现对不同异常损坏刀具的振动检测信号的采集，有助于实现对刀具的精准识别，优化掘进机的掘进性能，更有助于提高刀具的使用寿命。

技术领域

本发明属于全断面隧道掘进机刀具异常检测技术领域，具体涉及一种全断面隧道掘进机刀具异常振动静态检测试验台及方法。

背景技术

全断面隧道掘进机是隧道开挖的主要设备，其中刀具是全断面隧道掘进机的核心部件。作为核心部件，刀具在土体表面进行滚压以实现隧道土体的剥落、开挖。理想状态下刀具的磨损是均匀的，这也是施工单位最想获得的，但大量工程案例表明，刀具的磨损及损坏绝大部分是非正常的，经常出现刀圈偏磨、崩刃等现象。在这两种情况下，相邻刀具的理想刀间距就不能实现，使得整个刀盘受力不平衡，不能有效的实现破岩，从而导致周边刀具的进一步异常磨损和损坏，甚至导致刀盘的磨损和损坏，带来掘进效率降低和高昂的维修成本，最终直接影响施工工期、质量、成本等。因此，掌握刀具异常损坏状态并及时对其进行更换至关重要。

当前全断面隧道掘进机掘进过程中，作业人员必须停机进仓对刀盘刀具进行检查，并且由于施工中需频繁进仓检查刀具，极大程度上影响了掘进效率；但如果换刀不及时，则会造成设备掘进困难，增加施工风险，成本更不可估量；且作业人员在高压、易坍塌、黑暗、处于泥土砂石水混合环境下工作危险重重。因此，如何快速有效地在实际工况下，及时监测全断面隧道掘进机的刀具异常损坏状态，并以此判断是否需要更换刀具，已成为隧道掘进中的关键共性问题。监测全断面隧道掘进机刀具异常损坏情况，不仅有利于准确判断刀具的更换时间及安全更换点，更能为机械化隧道作业提供依据。目前国内外针对全断面隧道掘进机刀具异常损坏在线监测的研究极少，仅局限于电涡流、磁传感、异味法、液压法等，上述传感技术虽在实际工况中有所应用，但效果不佳。全断面隧道掘进机刀具工作环境恶劣、工况复杂、相互干扰严重。因此需要一种刀具异常振动静态检测试验台及方法，通过模拟全断面隧道掘进机空载实际工况，完成不同异常刀具的振动检测，实现及时监测全断面隧道掘进机的刀具异常损坏状态，以便提前预判更换刀具，满足高效率的机械化施工需求。

发明内容

本发明目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种全断面隧道掘进机刀具异常振动静态检测试验台及方法，通过模拟现场实际空载工况，搭载不同类型的刀具进行异常振动静态检测，可实现对不同异常损坏刀具的振动检测信号的采集，有助于实现对刀具的精准识别，优化掘进机的掘进性能，更有助于提高刀具的使用寿命。

为实现上述目的，所采取的技术方案是：

一种全断面隧道掘进机刀具异常振动静态检测试验台，包括：

集装箱箱体；

支撑门架，其布设在所述集装箱箱体内；

刀箱座，所述刀箱座通过升降单元与所述支撑门架连接，且在所述支撑门架与所述刀箱座之间设置有缓冲单元，所述升降单元用于驱动所述刀箱座相对于所述支撑门架升降动作，在所述刀箱座上设置有振动电机；

运刀小车，其行走设置在所述集装箱箱体内，所述运刀小车上设置有刀具支撑工装，在所述支撑门架的侧部设置有吊机；

护罩，所述护罩罩设在所述支撑门架和刀箱座的外侧；

暖风单元，所述暖风单元用于对所述护罩内的温度进行调节；

喷雾单元，所述喷雾单元用于对所述护罩内的湿度进行调节；

控制柜，所述控制柜用于对所述振动电机的频率进行调节；以及

检测传感器，所述检测传感器用于获取刀具的检测数据。