一種掘進(jìn)機(jī)在線滾刀磨損檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明一種掘進(jìn)機(jī)在線滾刀磨損檢測(cè)方法屬于隧道施工機(jī)械領(lǐng)域，涉及一種采用多種傳感器裝置，能進(jìn)行在線滾刀磨損檢測(cè)的方法。該檢測(cè)方法對(duì)滾刀正常磨損和多種非正常磨損狀態(tài)進(jìn)行判定和檢測(cè)；該檢測(cè)方法采用的檢測(cè)裝置中，上位移傳感器裝置采用粘接或者螺紋聯(lián)接的方式安裝在刀座的上左槽中，下位移傳感器裝置采用粘接或者螺紋聯(lián)接的方式安裝在刀座的下左槽中，速度傳感器裝置采用粘接或者螺紋聯(lián)接的方式安裝在刀座的下右槽中。本發(fā)明通過檢測(cè)及早發(fā)現(xiàn)滾刀運(yùn)行過程中的磨損失效和滾刀達(dá)到極限磨損的狀況，及時(shí)更換滾刀，提高掘進(jìn)效率，對(duì)提高隧道掘進(jìn)設(shè)備的工作壽命具有重要的意義。
【專利說明】一種掘進(jìn)機(jī)在線滾刀磨損檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于隧道施工機(jī)械領(lǐng)域，涉及一種采用多種傳感器裝置，能進(jìn)行在線滾刀磨損檢測(cè)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]滾刀是隧道掘進(jìn)類機(jī)械的破碎巖石的工具，是掘進(jìn)機(jī)的關(guān)鍵部件和易損件。由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性和工況的惡劣性，滾刀是掘進(jìn)機(jī)使用過程中用量最大的易耗品，也是制約掘進(jìn)效率的瓶頸，使刀具的使用消耗將占整機(jī)價(jià)格的30%左右。滾刀因磨耗引起刀刃缺損或者脫落時(shí)就必須進(jìn)行更換，否則一把滾刀的失效就會(huì)引起其他滾刀因?yàn)檫^載而導(dǎo)致多把滾刀隨即失效。進(jìn)而嚴(yán)重影響施工效率。滾刀的破巖效率與滾刀的刃口寬度有關(guān)，隨著滾刀刀圈磨損量的增加，刃口的寬度增加，當(dāng)達(dá)到一定范圍時(shí)會(huì)影響掘進(jìn)速度，甚至不能再掘進(jìn)。所以有必要對(duì)滾刀的各種磨損情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，避免滾刀磨損量過大而沒有更換，影響掘進(jìn)效率。
[0003]依據(jù)滾刀磨損的形態(tài)特征和磨損程度，可以分為正常磨損、弦偏磨、刃偏磨、刀圈斷裂和刀圈移位等。正常磨損的特點(diǎn)是滾刀刀圈周邊各部位的磨耗程度基本上一致的，是刀具的主要失效形式，主要發(fā)生在地質(zhì)相對(duì)比較單一、均勻的地層中；弦偏磨和刃偏磨均為滾刀的偏磨，是由于滾刀刀圈周邊各部位的磨耗程度不一致造成的。弦偏磨有單邊偏磨、多邊偏磨、軸承磨損三種情況。單邊偏磨是滾刀安裝后沒有發(fā)生自轉(zhuǎn)，或在安裝初期發(fā)生了短暫自轉(zhuǎn)，此后一直停止自轉(zhuǎn)，導(dǎo)致滾刀刀圈單邊弦磨損。多邊偏磨是發(fā)生單邊弦偏磨，然后偏磨角部應(yīng)力集中引發(fā)瞬間面轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度導(dǎo)致出現(xiàn)第二邊偏磨，如此循環(huán)，形成多邊磨損。軸承磨損是當(dāng)滾刀發(fā)生弦偏磨后沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，未能及時(shí)更換刀具，導(dǎo)致偏磨日益嚴(yán)重，以至磨到滾刀的軸承位置使得整把滾刀報(bào)廢。這種磨損不僅僅造成刀具損壞，還會(huì)造成刀盤嚴(yán)重磨損；刃偏磨從磨損形狀來看，刀刃角兩側(cè)不均勻磨損，與刀圈法線方向成不同角度，刀尖緣呈不規(guī)則的曲線；滾刀刀圈徑向開裂，使?jié)L刀失去破巖能力，一旦受力較大，還會(huì)發(fā)生刀圈掉落艙內(nèi)的情況；刀圈移位主要是指用于避免刀圈沿軸線方向平移的擋圈發(fā)生了斷裂和脫落。擋圈一旦發(fā)生了斷裂和脫落會(huì)造成刀圈在軸線方向上左右擺動(dòng)，從而加速了刀圈和軸承的磨損破壞和撞擊破壞。
[0004]目前對(duì)滾刀的檢測(cè)方法有停機(jī)檢查法、閾值檢測(cè)法和掘進(jìn)參數(shù)估計(jì)法。停機(jī)檢查法是目前我國(guó)普遍采用的方法，需要在停機(jī)狀態(tài)下由施工人員進(jìn)入刀盤部位，檢查刀具的磨損狀態(tài)并實(shí)施更換操作。停機(jī)檢查法雖然直觀，但是成本高，效率低，風(fēng)險(xiǎn)大；閾值檢測(cè)法，該方法借助添加劑、液壓或電子傳感器的輸出開關(guān)闕值來判斷刀具磨損狀態(tài)。這類方法基本原理是通過刀具磨損超過許用尺寸時(shí)所引起電路通斷進(jìn)行示警。但是不能實(shí)現(xiàn)刀具磨損的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；掘進(jìn)參數(shù)估計(jì)法，該方法屬于間接法，其基本原理是通過對(duì)一些最基本、最重要的掘進(jìn)參數(shù)(如掘進(jìn)速度、刀盤總推力、刀盤扭矩、刀盤轉(zhuǎn)速、土艙壓力等)進(jìn)行分析后，建立掘進(jìn)過程中總推力、總扭矩與掘進(jìn)速度之間的預(yù)測(cè)模型。通過對(duì)滾刀磨損前后的相關(guān)參數(shù)的比較來判斷滾刀的磨損狀態(tài)。但是預(yù)測(cè)模型所使用的經(jīng)驗(yàn)曲線或經(jīng)驗(yàn)公式適應(yīng)于特定單一地質(zhì)條件，缺乏普適性。并且建立模型所依據(jù)的力學(xué)平衡/協(xié)調(diào)條件將直接影響估算精度。因此，這一類方法在應(yīng)用中還存在許多工作有待完善，如掘進(jìn)參數(shù)的選取、多種地質(zhì)條件信息的積累、力學(xué)平衡/協(xié)調(diào)條件的合理表征等。
[0005]綜上所述，目前的檢測(cè)方法大多針對(duì)滾刀正常磨損的檢測(cè)，并未涉及滾刀不正常磨損的情況。所以有必要提出能夠檢測(cè)滾刀各種磨損情況的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，針對(duì)隧道掘進(jìn)類設(shè)備所用滾刀的特性，發(fā)明一種掘進(jìn)機(jī)在線滾刀磨損檢測(cè)方法。該檢測(cè)方法采用多種傳感器裝置，通過分析檢測(cè)信號(hào)，能夠檢測(cè)到滾刀正常和多種非正常磨損的狀態(tài)。
[0007]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種基于掘進(jìn)機(jī)滾刀的在線磨損檢測(cè)方法，其特征是，該檢測(cè)方法對(duì)滾刀正常磨損和多種非正常磨損狀態(tài)檢測(cè)判定的具體步驟如下:
[0008]I)當(dāng)滾刀3發(fā)生正常磨損時(shí)，則上位移傳感器裝置I或下位移傳感器裝置4在一
段時(shí)間At內(nèi)測(cè)得的位移信號(hào)均值^滿足；
[0009]
【權(quán)利要求】
1.一種基于掘進(jìn)機(jī)滾刀的在線磨損檢測(cè)方法，其特征是，該檢測(cè)方法對(duì)滾刀正常磨損和多種非正常磨損狀態(tài)進(jìn)行判定和檢測(cè)，檢測(cè)方法的具體步驟如下: 1)當(dāng)滾刀(3)發(fā)生正常磨損時(shí)，則上位移傳感器裝置(I)或下位移傳感器裝置(4)在一段時(shí)間At內(nèi)測(cè)得的位移信號(hào)均僧滿足；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于掘進(jìn)機(jī)滾刀的在線磨損檢測(cè)方法，其特征是，該檢測(cè)方法采用的檢測(cè)裝置中，刀座(2)上開有三個(gè)連通槽，分別為連通第一刀座端面(a)和第四刀座端面(d)的上左槽(k)和連通第二刀座端面(b)和第三刀座端面(C)的下左槽(g)、下右槽(h);安裝滾刀(3)的刀軸(7)通過墊塊(6)固定安裝在刀座(2)上；上位移傳感器裝置(1)采用粘接或者螺紋聯(lián)接的方式安裝在刀座(2)的上左槽(k)中，上位移傳感器裝置(1)的輸出線纜通過第四刀座端面(d)的槽口處將信號(hào)輸出；下位移傳感器裝置(4)采用粘接或者螺紋聯(lián)接的方式安裝在刀座(2)的下左槽(g)中，下位移傳感器裝置(I)的輸出線纜通過第三刀座端面(c)的槽口處將信號(hào)輸出；速度傳感器裝置(5)采用粘接或者螺紋聯(lián)接的方式安裝在刀座(2)的下右槽(h)中，速度傳感器裝置(5)的輸出線纜通過第三刀座端面(C)的槽口處將信號(hào)輸出。
【文檔編號(hào)】G01N3/56GK103969139SQ201410182390
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】霍軍周, 王亞杰, 李廣慶 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)