盾构/TBM滚刀磨损测量装置及测量方法与流程

文档序号:12303190阅读:1018来源:国知局

本发明涉及隧道施工设备技术领域,具体涉及一种盾构/tbm滚刀磨损测量装置及测量方法。



背景技术:

盾构机及tbm(全断面隧道掘进机)作为重要的隧道施工设备,被广泛应用于铁路隧道、城市轨道等工程中。盾构机及tbm中的盘形滚刀作为破碎岩石的关键部件,其工作环境恶劣,刀具的磨损不可避免。施工过程中需要不断对滚刀的磨损情况进行检测,准确全面获取滚刀磨损量,才能合理确定更换节点。如滚刀磨损不严重而提前更换会造成刀具浪费;滚刀更换不及时则会造成相邻刀具受力过大、加剧磨损。

对滚刀磨损情况进行检测的传统方法是使用测量尺测量,这种测量方法随意性大、准确性低,而且一般只测量磨损尺寸最大值,不能有效掌握磨损截面的全面信息;滚刀的在线测量技术成本高、需要对刀盘进行改造、可靠性不足,多处于研究试验阶段。因此亟需一种在不改变刀盘刀具结构的前提下准确测量滚刀磨损量大小并判断磨损类型的测量装置和测量方法。



技术实现要素:

本发明要解决的技术问题是提供一种能够在不改变刀盘刀具结构的前提下准确测量滚刀磨损量大小并判断磨损类型的盾构/tbm滚刀磨损测量装置及测量方法。

为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:

设计一种盾构/tbm滚刀磨损测量装置,包括架体、紧固组件和移动测量组件,

所述架体包括横梁、分别设置在所述横梁两端且与所述横梁垂直连接的固定支杆和可调支杆,在所述可调支杆的竖直方向上设有轨道;

所述紧固组件包括活动支腿和设置在所述活动支腿下端的紧固螺栓,所述活动支腿的上端滑动安装在所述轨道内,在所述轨道上还设置有用于调整和固定所述活动支腿位置的限位螺栓;

所述移动测量组件包括测量头、设置在所述横梁上的水平导轨、设置在所述水平导轨内的水平滑块、与所述水平滑块固定在一起的竖直导轨,以及设置在所述竖直导轨内的竖直滑块,所述测量头的上端与所述竖直滑块固定安装在一起。

优选的,该测量装置还包括数据采集组件,所述数据采集组件包括与所述位移传感器对应连接的单片机,还包括无线通信发射器和无线通信接收器,所述无线通信发射器与所述单片机对应连接,所述无线通信接收器与数据终端进行通信。

优选的,所述无线通信发射器和无线通信接收器之间采用zigbee、蓝牙、wifi或lifi进行无线通信。

优选的,所述位移传感器为拉线式光栅光纤传感器或lvdt位移传感器。

优选的,所述测量头是下端为锥形的圆柱杆件。

优选的,所述测量头的上端与所述竖直滑块之间为螺纹连接。

优选的,所述固定支杆与可调支杆之间的距离大于待测盾构/tbm滚刀台阶面的宽度。

在上述技术方案中,测量装置的架体类似于倒置的“凹”字形,固定支杆用于与待测滚刀的台阶面相配合,可调支杆与活动支腿相配合,使活动支腿的高度可调,在进行测量时可根据具体的设备规格调整活动支腿的高度,使活动支腿下端与滚刀挡环相切,然后拧紧紧固螺栓,即可实现测量装置与滚刀之间的定位及夹紧。测量头的上端与竖直滑块固定安装在一起,竖直滑块可沿竖直导轨上下移动,控制测量头的上下位置;竖直导轨与设置在水平导轨中的水平滑块固定在一起,当水平滑块沿水平导轨移动时,带动竖直导轨的水平移动,即带动测量头的水平移动,这样测量头即可与沿滚刀的轮廓进行移动,与滚刀上的不同位置接触,在水平导轨和竖直导轨的端部设置有位移传感器,测量头的运动会让位移传感器产生电信号,并将信号传输给单片机,单片机将数据转换水平、竖直方向的位移数据进行显示、存储。测量的数据通过无线传输的方式传送至数据终端。

本发明还涉及一种盾构/tbm滚刀磨损测量方法,使用上述的测量装置进行测量,包括下列步骤:

(1)测量未磨损的同类型滚刀的参考数据:

a.安装测量装置:先将固定支杆的下端与滚刀台阶面贴合在一起,然后将活动支腿的高度调整至合适位置,使用限位螺栓将活动支腿与可调支杆固定在一起,再拧紧紧固螺栓,使滚刀被夹紧在固定支杆与活动支腿之间;

b.测量参考数据:分别调整水平滑块在水平导轨中的位置、竖直滑块在竖直导轨中的位置,使测量头在滚刀的轮廓面上移动,通过位移传感器得到滚刀轮廓面上各参考点的位置坐标,并将得到的位移参数数据传输至单片机,将测量数据拟合得到未磨损的同类型滚刀的标准轮廓线;

(2)测量待测滚刀数据:按照步骤a中的方法将测量装置安装在待测的滚刀上,按照步骤b中的方法使测量头在滚刀轮廓面上移动,通过位移传感器得到待测滚刀对应参考点处的位置坐标,并将得到的位移参数数据传输至单片机,将测量数据拟合得到待测滚刀的轮廓线;

(3)将步骤(2)拟合得到的待测滚刀的轮廓线与步骤(1)得到的未磨损滚刀的标准轮廓线进行比对,计算出待测滚刀磨损的最大值,并根据轮廓线形状判断磨损的形式;

(4)测量得到的数据经由单片机处理,并通过无线通信的方式传输至数据终端。

上述测量方法能够在不改变刀盘刀具结构的前提下,准确测量滚刀截面的磨损量大小、判断滚刀磨损类别,并推算合理的滚刀更换节点,做好滚刀的合理规划有利于提高施工效率。同时可通过无线通信的方式将测量数据直接传递至盾构tbm大数据平台便于进一步分析。

本发明的有益效果在于:

本发明针对现有滚刀磨损测量尺的不足,设计的盾构/tbm滚刀磨损测量装置具有测量精度高、效率高及工作可靠,实用性强、便于携带等优点,能够在盾构tbm掘进中对滚刀磨损尺寸进行准确的测量,获得滚刀截面的几何尺寸变化,实现对滚刀磨损的准确测量,并能够让数据上传至盾构tbm大数据平台,分析磨损规律、规划换刀节点等。

本发明盾构/tbm滚刀磨损测量装置结构上可调,能够适用于不同规格的滚刀测量,其结构合理,能够实现磨损测量的精确化、快速化、稳定性,并且能够对同一截面位置进行多组数据测量拟合截面形状,测量信息全面。本发明测量装置以位移测量为基础,通过对滚刀轮廓上若干点竖直和水平位置信息测量,来判断滚刀磨损的尺寸,并能将数据传输至大数据分析平台等进行数据的挖掘。本发明适用于盾构及tbm滚刀,使日常的滚刀磨损精确测量及滚刀断面几何信息获取成为可能。

附图说明

图1是本发明盾构/tbm滚刀磨损测量装置的结构示意图;

附图标记:1为固定支杆,2为可调支杆,3为横梁,4为活动支腿,5为紧固螺栓,6为限位螺栓,7为测量头,8为水平导轨,9为水平滑块,10为竖直导轨,11为竖直滑块,12、13为位移传感器,14为单片机,15为无线通信发射器,16为无线通信接收器,17为数据终端,18为滚刀。

具体实施方式

下面结合实施例来说明本发明的具体实施方式,但以下实施例只是用来详细说明本发明,并不以任何方式限制本发明的范围。在以下实施例中所涉及的设备元件如无特别说明,均为常规设备元件。

实施例1:一种盾构/tbm滚刀磨损测量装置,参见图1,包括架体、紧固组件和移动测量组件。架体包括横梁3、分别设置在横梁3两端且与横梁3垂直连接的固定支杆1和可调支杆2,固定支杆1与可调支杆2之间的距离大于待测盾构/tbm滚刀台阶面的宽度。在可调支杆2的竖直方向上设有轨道,紧固组件包括活动支腿4和设置在活动支腿4下端的紧固螺栓5,活动支腿4的上端滑动安装在轨道内,在轨道上还设置有用于调整和固定活动支腿位置的限位螺栓6。

移动测量组件包括测量头7、设置在横梁3上的水平导轨8、设置在水平导轨8内的水平滑块9、与水平滑块9固定在一起的竖直导轨10,以及设置在竖直导轨10内的竖直滑块11,测量头7的上端与竖直滑块11固定安装在一起。测量头7是下端为锥形的圆柱杆件,其上端与竖直滑块11之间为螺纹连接,当测量头7损坏时可以卸下并进行更换。在水平导轨8的固定端和竖直导轨10的上端分别设有位移传感器12、13。位移传感器12、13可采用拉线式光栅光纤传感器或lvdt位移传感器。

在进行测量时,架体的固定支杆1与可调支杆2安装在滚刀18两侧,固定支杆1的下端与滚刀18的台阶面相贴合,调整活动支腿的上下位置,使活动支腿4的下端与滚刀挡环相切,然后拧紧紧固螺栓5,即可实现测量装置与滚刀之间的定位和夹紧。

该盾构/tbm滚刀磨损测量装置还包括数据采集组件,数据采集组件包括与位移传感器12、13对应连接的单片机14,还包括无线通信发射器15和无线通信接收器16,无线通信发射器15与单片机14对应连接,无线通信接收器16与数据终端17进行通信。无线通信发射器15和无线通信接收器16之间采用zigbee、蓝牙、wifi或lifi进行无线通信。

实施例2:一种盾构/tbm滚刀磨损测量方法,使用实施例1中的测量装置进行测量,包括下列步骤:

(1)测量未磨损的同类型滚刀的参考数据:

a.安装测量装置;先将固定支杆1的下端与滚刀台阶面贴合在一起,然后将活动支腿4的高度调整至合适位置,使用限位螺栓6将活动支腿4与可调支杆2固定在一起,再拧紧紧固螺栓5,使滚刀18被夹紧在固定支杆1与活动支腿4之间;

b.测量参考数据:分别调整水平滑块在水平导轨中的位置、竖直滑块在竖直导轨中的位置,使测量头在滚刀的轮廓面上移动,通过位移传感器得到滚刀轮廓面上各参考点的位置坐标,并将得到的位移参数数据传输至单片机,将测量数据拟合得到未磨损的同类型滚刀的标准轮廓线。

(2)测量待测滚刀数据:按照步骤a中的方法将测量装置安装在待测的滚刀上,按照步骤b中的方法使测量头在滚刀轮廓面上移动,通过位移传感器得到待测滚刀对应参考点处的位置坐标,并将得到的位移参数数据传输至单片机,将测量数据拟合得到待测滚刀的轮廓线。

(3)将步骤(2)拟合得到的待测滚刀的轮廓线与步骤(1)得到的未磨损滚刀的标准轮廓线进行比对,计算出待测滚刀磨损的最大值,并根据轮廓线形状判断磨损的形式。

(4)测量得到的数据经由单片机处理,并通过无线通信的方式传输至数据终端。

本发明盾构/tbm滚刀磨损测量装置的具体工作方式为;开启用于数据采集和数据处理的单片机14,移动测量头7到竖直导轨10的最上端,移动竖直导轨10至水平导轨的最左端,进行水平、竖直位移清零。按照实施例2中的测量方法,先对未磨损的同类型滚刀进行测量,得到该型滚刀的参考点坐标。然后测量待测滚刀的数据,沿滚刀圈轮廓面移动测量头7,位移传感器12、13将测量头的移动信号传递至单片机14,单片机14接收信号并将信号转换为位移数据,测量头7与滚刀18稳定接触时,轮廓上某一测点的横向、竖向坐标就被采集。按照一定的距离在滚刀轮廓上采集多组数据,能够拟合出滚刀轮廓面的信息。通过单片机14能够计算出滚刀的最大磨损量、平均磨损量,并可以生成图形显示出滚刀磨损情况。单片机14连接无线通信发射器15,能够实时将检测的滚刀磨损数据发射出去,被无线通信接收器16接收,能够直接传入数据终端,通过盾构tbm大数据平台进行数据的挖掘分析,也可导入现场人员的手持平板电脑终端等设备。

本发明测量装置使用方便、测量精度高、效率高,与测量尺相比避免了人员的读数误差,能够采集磨损处的横、竖向位置信息,进而获得滚刀刀圈磨损后截面较全面的信息,通过数据的后处理可实现滚刀磨损后二维截面图像再现,从而准确判断滚刀的磨损类别。

上面结合实施例对本发明作了详细的说明,但是,所属技术领域的技术人员能够理解,在不脱离本发明宗旨的前提下,还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更,形成多个具体的实施例,均为本发明的常见变化范围,在此不再一一详述。

当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1