一种检测土压平衡盾构机刀盘刀具磨损的方法及装置

摘要

本发明提供一种检测土压平衡盾构机刀盘刀具磨损的方法，其特征在于，依次包括以下步骤：步骤一、在盾构机刀盘的刀座上适当位置焊接薄壁钢管；步骤二、在所述薄壁钢管上堆焊耐磨层；步骤三、在盾构机刀盘上设置液压保压油路，所述液压保压油路与薄壁钢管连通；步骤四、在所述液压保压油路上设置压力表和压力传感器等检测部件，对所述液压保压油路的压力进行监测。步骤四、通过压力表和压力传感器的监测，实现对所述盾构机面部刀盘刀具的磨损情况进行监控。对应上述检测方法，本发明还提供了一种土压平衡盾构机面部刀盘磨损的检测装置。通过本发明提供的技术方案，实现了在掘进过程中自动监控刀具磨损情况，使磨损检测结构大幅简化，在减少检测刀具种类及液压管线的同时，可以更精确、范围更广的反应刀盘刀具的磨损情况，并有效地降低了成本。

权利要求

1.一种检测土压平衡盾构机刀盘刀具磨损的方法，其特征在于，依次包括以下步骤：

步骤一、在盾构机刀盘的刀座上适当位置焊接薄壁钢管，所述薄壁钢管设置在从刀盘中心通到刀盘弧面处，所述薄壁钢管的焊接位置是在刀盘检测刀具的刀尖后方的检测刀具刀座上侧的条块旁，并且所述薄壁钢管焊接的适当位置需要根据不同土质确定出对应的刀具允许磨损的最大值来确定；

步骤二、在所述薄壁钢管上堆焊耐磨层，所述耐磨层的厚度取决于具体工作环境；

步骤三、在盾构机刀盘上设置液压保压油路，所述液压保压油路与薄壁钢管连通；

步骤四、在所述液压保压油路上设置压力表和压力传感器，对所述液压保压油路的压力进行监测，实现对所述盾构机面部刀盘刀具的磨损情况进行监控，其原理如下：当设置在所述盾构机面部刀盘的检测刀具被磨损到设定程度时，所述薄壁钢管将暴露出来同刀具一起磨损，当所述薄壁钢管磨漏后，所述的液压保压油路将失压，导致压力传感器反馈报警，进而达到盾构机面部刀盘刀具磨损检测的目的。

2.一种检测土压平衡盾构机刀盘刀具磨损的装置，其特征在于，包括薄壁钢管、耐磨层和液压保压油路，其中：所述薄壁钢管焊接在盾构机刀盘的刀座上的适当位置，用于在检测刀具磨损后暴露出来，与所述检测刀具一起磨损；

所述薄壁钢管设置在从刀盘中心通到刀盘弧面处，所述薄壁钢管的焊接位置是在刀盘检测刀具的刀尖后方的检测刀具刀座上侧的条块旁，并且所述薄壁钢管焊接的适当位置需要根据不同土质确定出对应的刀具允许磨损的最大值来确定，所述耐磨层堆焊在所述薄壁钢管上，所述耐磨层的材质和厚度取决于具体工作环境；

在盾构机刀盘上设置液压保压油路，在所述液压保压油路上设置压力表和压力传感器，所述液压保压油路与薄壁钢管连通；当设置在所述盾构机面部刀盘的检测刀具被磨损到设定程度时，所述薄壁钢管将暴露出来同刀具一起磨损，当所述薄壁钢管磨漏后，所述的液压保压油路将失压，导致压力传感器反馈报警，进而达到盾构机面部刀盘刀具磨损检测的目的。

说明书

一种检测土压平衡盾构机刀盘刀具磨损的方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及隧道掘进机领域，尤其是土压平衡盾构机的刀盘刀具磨损检测领域，更尤其涉及一种检测土压平衡盾构机刀盘刀具磨损的方法及装置。

背景技术

[0002] 刀盘是掘进机核心部件之一，也是盾构机最前端部件，安装在刀盘上的刀具会直接与岩土地质界面接触，导致磨损。因而，为能在刀具达到限定程度的磨损后及时发现并更换，本领域技术人员进行了很多研究和改进。已知土压平衡盾构机刀具磨损检测多采用以下方式：把分布在刀盘必要处的刀具更换为检测刀具，即在刀具内部设置液压保压油路，通过盾构机掘进过程中的刀具磨损而使油路暴露，导致油路失压同时报警，以达到磨损检测的目的。此结构形式存在以下缺点：由于需要对多把刀具设置保压油路，使检测刀具种类增多；磨损检测用的液压保压管路结构复杂。

发明内容

[0003] 本发明的目的是解决已知盾构机刀盘刀具磨损检测由于需要对多把刀具设置保压油路，使刀具种类增多和磨损检测用液压保压管路结构复杂的问题，提供一种检测土压平衡盾构机刀盘刀具磨损的方法及装置。

[0004] 根据本发明的第一个目的，提供一种检测土压平衡盾构机刀盘刀具磨损的方法，依次包括以下步骤：

[0005] 一种检测土压平衡盾构机刀盘刀具磨损的方法，依次包括以下步骤：

[0006] 步骤一、在盾构机刀盘的刀座上适当位置焊接薄壁钢管；

[0007] 步骤二、在薄壁钢管上堆焊耐磨层；

[0008] 步骤三、在盾构机刀盘上设置液压保压油路，所述液压保压油路与薄壁钢管连通；

[0009] 步骤四、在所述液压保压油路上设置压力表和压力传感器等检测部件；

[0010] 步骤四、通过压力表和压力传感器的监控，对所述盾构机面部刀盘的磨损情况进行监控，其原理如下：

[0011] 当设置在所述盾构机面部刀盘的检测刀具被磨损到设定程度时，所述薄壁钢管将暴露出来同刀具一起磨损，当所述薄壁钢管磨漏后，所述的液压保压油路将失压，导致压力传感器反馈报警，进而达到盾构机面部刀盘刀具磨损检测的目的。

[0012] 进一步的：所述薄壁钢管焊接的适当位置需要根据不同土质确定出对应的刀具允许磨损的最大值来确定。

[0013] 所述薄壁钢管的长度、直径和壁厚取决于刀具的许可磨损的最大值。

[0014] 所述薄壁钢管设置在从刀盘中心通到刀盘弧面处。

[0015] 所述薄壁钢管的焊接位置是在刀盘检测刀具的刀尖后方，检测刀具刀座上侧的条块旁。

[0016] 所述耐磨层的厚度取决于具体工作环境。

[0017] 根据本发明的另一目的，提供一种检测土压平衡盾构机刀盘刀具磨损的装置，包括薄壁钢管、耐磨层和液压保压回路，其中：所述薄壁钢管焊接在盾构机刀盘的刀座上的适当位置，用于在检测刀具磨损后暴露出来，与所述检测刀具一起磨损；所述耐磨层堆焊在所述薄壁钢管上；在盾构机刀盘上设置液压保压油路，在所述液压保压油路上设置压力表和压力传感器等检测部件，所述液压保压油路与薄壁钢管连通；当设置在所述盾构机面部刀盘的检测刀具被磨损到设定程度时，所述薄壁钢管将暴露出来同刀具一起磨损，当所述薄壁钢管磨漏后，所述的液压保压油路将失压，导致压力传感器反馈报警，进而达到盾构机面部刀盘刀具磨损检测的目的。

[0018] 进一步的，根据不同土质，所述薄壁钢管的焊接位置及其长度、直径和壁厚取决于刀具的许可磨损的最大值；所述的薄壁管优选外径21mm、壁厚4mm的20#钢管。

[0019] 所述薄壁钢管设置在从刀盘中心通到刀盘弧面处，所述薄壁钢管的焊接位置是在刀盘检测刀具的刀尖后方，检测刀具刀座上侧的条块旁。

[0020] 所述耐磨层的材质和厚度取决于具体工作环境，所述耐磨层的厚度优选为3mm。

[0021] 综上，本发明提供的检测土压平衡盾构机刀盘刀具磨损的方法及装置，通过在在从刀盘中心通到刀盘弧面处设置与液压保压油路连通的薄壁钢管，实现了在掘进过程中自动监控刀具磨损情况，同时，减少了检测刀具的数量，使用于磨损检测的液压管路结构大幅简化，可以更精确的范围更广的反映刀盘刀具的磨损情况，有效降低成本。

附图说明

[0022] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0023] 图1是本发明一种检测土压平衡盾构机刀盘刀具磨损的装置的结构示意图；

[0024] 图2是本发明一一种检测土压平衡盾构机刀盘刀具磨损的装置的剖面示意图；

[0025] 图3是本发明一种检测土压平衡盾构机刀盘刀具磨损的装置的磨损原理示意图。

[0026] 图4是现有技术中土压平衡盾构机刀具磨损检测装置的结构示意图。

[0027] 图5是现有技术中磨损检测刀具的结构示意图。

[0028] 附图标注：

[0029] 1弧面处撕裂检测刀、 2弧面处撕裂检测刀、3为平面检测刮刀、4薄壁钢管、5堆焊层。

[0030] 1-1检测刮刀、1-2面部撕裂检测刀、1-3弧面处撕裂检测刀、1-4弧面处撕裂检测刀。

具体实施方式

[0031] 为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0032] 实施例一：

[0033] 参见图1、图2及图3，本发明一种检测土压平衡盾构机刀盘刀具磨损的方法，依次包括以下步骤：

[0034] 步骤一、在盾构机刀盘的刀座上适当位置焊接薄壁钢管；

[0035] 步骤二、在薄壁钢管上堆焊耐磨层；

[0036] 步骤三、在盾构机刀盘上设置液压保压油路，所述液压保压油路与薄壁钢管连通；

[0037] 步骤四、在所述液压保压油路上设置压力表和压力传感器等检测部件；

[0038] 步骤四、通过压力表和压力传感器的监控，对所述盾构机面部刀盘的磨损情况进行监控，其原理如下：

[0039] 当设置在所述盾构机面部刀盘的检测刀具被磨损到设定程度时，所述薄壁钢管将暴露出来同刀具一起磨损，当所述薄壁钢管磨漏后，所述的液压保压油路将失压，导致压力传感器反馈报警，进而达到盾构机面部刀盘刀具磨损检测的目的。

[0040] 进一步的：所述薄壁钢管焊接的适当位置需要根据不同土质确定出对应的刀具允许磨损的最大值来确定。

[0041] 所述薄壁钢管的长度、直径和壁厚取决于刀具的许可磨损的最大值。

[0042] 参见图1和图2，在本发明实施例中，所述薄壁钢管的焊接位置如图1中浅黑色粗线区域所示。所述薄壁钢管设置在从刀盘中心通到刀盘弧面处。

[0043] 所述薄壁钢管的焊接位置是在刀盘检测刀具的刀尖后方，检测刀具刀座上侧的条块旁。

[0044] 所述耐磨层的厚度取决于具体工作环境。

[0045] 所述薄壁钢管用于充当磨损介质，可选地，所述薄壁钢管还可以是其他能够反映被检测的刀盘刀具磨损的材质，并且其固定方式不限于焊接，也可以是能够保证连接强度的其他方式，如螺栓连接等。

[0046] 继续参见图2，在所述薄壁钢管表面堆焊耐磨层，所述耐磨层的厚度取决于具体工作环境。

[0047] 参见图3，当刀盘转动时，刀具切割岩土，当刀具被磨损到规定程度时，就会把焊接在薄壁钢管磨漏，使与所述薄壁钢管连通的液压保压油路失压，导致压力传感器反馈报警。

[0048] 实施例二：

[0049] 参见图1、图2及图3，本发明实施例还提供了一种检测土压平衡盾构机刀盘刀具磨损的装置，包括薄壁钢管、耐磨层和液压保压回路，其中：所述薄壁钢管焊接在盾构机刀盘的刀座上的适当位置，用于在检测刀具磨损后暴露出来，与所述检测刀具一起磨损；所述耐磨层堆焊在所述薄壁钢管上；在盾构机刀盘上设置液压保压油路，在所述液压保压油路上设置压力表和压力传感器等检测部件，所述液压保压油路与薄壁钢管连通；当设置在所述盾构机面部刀盘的检测刀具被磨损到设定程度时，所述薄壁钢管将暴露出来同刀具一起磨损，当所述薄壁钢管磨漏后，所述的液压保压油路将失压，导致压力传感器反馈报警，进而达到盾构机面部刀盘刀具磨损检测的目的。

[0050] 进一步的，根据不同土质，所述薄壁钢管的焊接位置及其长度、直径和壁厚取决于刀具的许可磨损的最大值；所述的薄壁管优选外径21mm、壁厚4mm的20#钢管。

[0051] 所述薄壁钢管设置在从刀盘中心通到刀盘弧面处，所述薄壁钢管的焊接位置是在刀盘检测刀具的刀尖后方，检测刀具刀座上侧的条块旁。

[0052] 所述耐磨层的材质和厚度取决于具体工作环境，所述耐磨层的厚度优选为3mm。

[0053] 参见图3，当刀盘转动时，刀具切割岩土，当刀具被磨损到规定程度时，就会把焊接在薄壁钢管磨漏，使所述薄壁钢管上设置的液压保压油路失压，导致压力传感器反馈报警。

[0054] 现有技术中土压平衡盾构机磨损检测由刀盘面部检测和弧面检测组成，本发明主要针对刀盘面部磨损检测，直接在刀盘刀座上适当位置焊接薄壁钢管，并堆焊耐磨层。这样一来，在刀具磨损到一定程度后，藏在刀具被磨掉部分后面的薄壁钢管即曝露出来受到磨损，薄壁钢管继续被磨漏后，会发出警报，提示更换刀具。采用上述技术方案后，可无须人工进入土仓检查即可自动监控刀具磨损情况。

[0055] 本发明采用薄壁钢管来代替磨损检测刀具，即，对于刀盘面部检测用从刀盘中心通长到刀盘弧面处的两根薄壁钢管代替传统检测刀具，配合保留下来的弧面处检测刀具，即可同时实现面部检测和弧面检测，例如，对于同为外径6868mm的刀盘，使用薄壁钢管代替面部检测刀具后，使用到的检测刀具的种类减少为2种，检测刀具的数量也减少为仅剩弧面处的两把。

[0056] 采用本发明改进的技术方案后：

[0057] 1.磨损检测刀具种类可至少减少2种，仅保留2把弧面侧检测刀具即可；

[0058] 2.按刀盘面积大小不同，直径4米以上刀盘每6平方米可以减少1把磨损检测刀；

[0059] 3.液压检测原理未变，但管路简化为连接两根用于面部磨损检测的薄壁钢管及2把弧面侧检测刀具的管路，取消了多余的检测刀具的连接管路；

[0060] 4.兼顾了刀盘可以双向旋转，双向检测的原则。

[0061] 应当理解的是，以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。