[发明专利]一种盾构机用滚刀性能监测系统

权利要求书

1.一种盾构机用滚刀性能监测系统，其特征在于，该系统包括光收发器、温度传感器、滚刀刀体、刀轴和隔台，刀轴包括刀轴本体以及位于刀轴本体上的隔环，隔台与隔环之间的间隙处设置有旋转机构；

旋转机构包括旋转台和T型延伸支架，T型延伸支架位于隔环与旋转台之间，T型延伸支架两侧设置有轴承保持架，旋转台靠近T型延伸支架的一侧设置有光栅环带，旋转台远离刀轴的一侧设置有隔台，隔台与旋转台联动；T型延伸支架与旋转台之间设置有密封组件；

隔环上开设有隔环孔，隔环孔内设置有光收发器的收发光纤和温度传感器的探头，利用隔环与隔台之间的相对运动关系，当滚刀刀体旋转时，隔台带动光栅环带旋转，切割T型延伸支架上的光纤内的出射光束，光栅环带无镂空的地方反射光束回去光纤，并进而传递到外面的光收发器，获得具有携带定位特征的脉冲信号，进而获取滚刀旋转速度、旋转方向、角加速度和震动频率。

2.根据权利要求1所述的盾构机用滚刀性能监测系统，其特征在于，所述刀轴本体远离中心轴的一侧处开设有管线通道孔，管线通道孔与隔环孔相连通，管线通道孔内安装有光纤、电子信号线和电源线，温度传感器通过电子信号线向服务器端发送数据，光收发器通过光纤向服务器端发送数据，电源线电连接温度传感器为其供电。

3.根据权利要求1或2所述的盾构机用滚刀性能监测系统，其特征在于，该系统还包括滚刀箱，滚刀箱内设置有发电机构。

4.根据权利要求3所述的盾构机用滚刀性能监测系统，其特征在于，所述发电机构包括盘式发电机和齿轮发电机构，齿轮发电机构包括发电传动齿轮和发电增速齿轮，滚刀刀体上设置有刀体传动齿轮，发电传动齿轮分别与刀体传动齿轮和发电增速齿轮相啮合，发电增速齿轮连接盘式发电机的输入端，盘式发电机通过整流稳压电路电连接有可充电电池，可充电电池通过电源线电连接温度传感器和光收发器，光收发器设置在滚刀箱内。

5.根据权利要求3所述的盾构机用滚刀性能监测系统，其特征在于，所述发电机构设置在刀盘后侧面上，发电机构包括盘式发电机和齿轮发电机构，齿轮发电机构包括发电传动齿轮和发电增速齿轮，刀盘与刀舱相接的旋转轴承的外圈上设置有齿轮圈，发电传动齿轮分别与齿轮圈和发电增速齿轮相啮合，发电增速齿轮连接盘式发电机的输入端，盘式发电机通过整流稳压电路电连接有可充电电池，可充电电池通过电源线电连接温度传感器和光收发器，光收发器设置在刀盘后面。

6.根据权利要求5所述的盾构机用滚刀性能监测系统，其特征在于，所述刀盘和刀盘支架上焊接密封钢管通道，滚刀下方设置光纤和电线，沿着密封钢管通道通向刀盘后侧面靠近刀舱的位置，并转成无线信号发射，再由刀舱后方接收无线信号，转有线到服务器处理。

7.根据权利要求1所述的盾构机用滚刀性能监测系统，其特征在于，所述光栅环带上开设有若干光栅孔，根据相邻光栅孔之间的距离间隔以及强度受光栅调变的反射光信号周期获取滚刀刀体的旋转速度，再根据滚刀刀体的旋转速度的变化获取旋转加速度；同时对脉冲光信号对时间取傅里叶变换，获得震动频率信号。

8.根据权利要求7所述的盾构机用滚刀性能监测系统，其特征在于，所述光栅孔沿光栅环带分布且光栅孔等间距等长设置。

9.根据权利要求7所述的盾构机用滚刀性能监测系统，其特征在于，若干光栅孔沿光栅环带分布，光栅孔的长度分别为d1、d2、···、dn，即所有光栅孔的长度均不相同；任一光栅孔的上边缘至相邻的下一个光栅孔的上边缘的距离均相等且均为p1；光栅孔的一侧处设有固定长度的参照光栅，参照光栅的长度均相等且均为p2；进而占空比sn的计算公式如下：

通过光收发器监测周期，并与参考光栅进行比对，再结合占空比监测滚刀的实时绝对旋转位置；同时以参照光栅作为对比基准，获取滚刀精准的旋转角度；其中，参考光栅采用参考光栅孔或光反射面或光漫射面或散射面。