一种盾构机刀盘磨损在线测量装置

摘要

本发明提供了一种盾构机刀盘磨损在线测量装置，利用现有盾构机刀盘上的泡沫孔，通过液压油缸、压力传感器、位移传感器，可以实现在线测量，减少人员加压施工，测量装置简单，方便随时掌握刀具的磨损量，避免延误工期。

权利要求

1.一种盾构机刀盘磨损在线测量装置，所述测量装置包括液压油缸和油泵，油泵用于给液压油缸提供液压油，液压油缸包括壳体和伸缩杆，伸缩杆从壳体中伸出，在壳体的后端部设置有位移传感器，在壳体的前部设置有凸缘，壳体还包括密封筒，密封筒设置在凸缘的前端，刀盘上均布有若干个泡沫孔，凸缘的直径大于泡沫孔的直径，密封筒的直径略小于凸缘的直径，在密封筒的外周侧开设有凹槽，凹槽中固定安装有充气密封圈；所述密封筒以及充气密封圈均位于泡沫孔内，所述伸缩杆穿过密封筒伸出至泡沫孔外部；在油泵上设置有压力传感器，其中，压力传感器用于检测油泵输出的液压油的压力，位移传感器用来检测伸缩杆的位移；刀盘磨损在线测量装置还包括显示装置，显示装置用于显示压力传感器和位移传感器检测到实时数据，在初始状态下，即伸缩杆未伸出的状态下，伸缩杆的端部与密封筒的前端侧平齐，此时显示装置显示位移传感器的数值为0。

2.根据权利要求1所述的测量装置，伸缩杆的直径小于泡沫孔的直径。

3.根据权利要求1所述的测量装置，控制液压油缸的伸出速度，使得液压油缸从启动到接触到开挖土体的时间为3-5分钟。

4.根据权利要求1所述的测量装置，选取偶数个泡沫孔进行测量，偶数个泡沫孔沿周向方向均布。

5.根据权利要求1所述的测量装置，在油泵到液压油缸的管路上，还串联有单向阀，在油泵到液压油缸的管路上，还并联有安全阀。

说明书

一种盾构机刀盘磨损在线测量装置

技术领域

[0001] 本发明属于一种刀盘磨损在线测量装置，更具体的说涉及一种盾构机刀盘磨损在线测量装置。

背景技术

[0002] 随着盾构机在国内的广泛使用，加之单次掘进的隧道长度在不断延长，刀具磨损已经成为一个影响工程质量和进度的关键问题。刀盘作为盾构机的重要部件，定时地检查和维护、准确掌握刀具使用情况，有着重要的意义。而土压平衡盾构法作为目前常用盾构方式，为了检测刀盘刀具的磨损情况，在这种情况下，刀盘检查和工具维护是在加压条件下进行的，往往需要带压操作，这个过程是极其麻烦和危险的，而采用无压操作的方式，工序也往往很繁琐，会花费大量的时间，耽误工期。

[0003] 为了避免上述人工检测的麻烦，目前，对刀具的磨损状况进行实时监测的方式主要包括：1）液压式，当刀具磨损至极限时，液压油泄漏，PLC自动报警；2）电磁式，刀具磨损至极限时，埋置于刀具内的探头接触到地层，电磁回路断开，接收器接收不到电磁信号，报警器启动；3）超声波式，对刀具的磨损量进行实时监测，能随时掌握刀具的磨损状况。当时，由于盾构机的工作环境十分的恶劣，上述检测一旦失效，采用人工检测的方式又会花费大量的时间，延误工期。

发明内容

[0004] 本发明为了克服现有技术中存在的不足，提供了一种盾构机刀盘磨损在线测量方法，该方法利用机械的方式可以对刀盘磨损进行定期检测，实施掌握刀盘的磨损情况。

[0005] 本发明提供了一种盾构机刀盘磨损在线测量装置，所述测量装置包括液压油缸和油泵，油泵用于给液压油缸提供液压油，液压油缸包括壳体和伸缩杆，伸缩杆从壳体中伸出，在壳体的后端部设置有位移传感器，在壳体的前部设置有凸缘，壳体还包括密封筒，密封筒设置在凸缘的前端，刀盘上均布有若干个泡沫孔，凸缘的直径大于泡沫孔的直径，密封筒的直径略小于凸缘的直径，在密封筒的外周侧开设有凹槽，凹槽中固定安装有充气密封圈，在油泵上设置有压力传感器，其中，压力传感器用于检测油泵输出的液压油的压力，位移传感器用来检测伸缩杆的位移；刀盘磨损在线测量装置还包括显示装置，显示装置用于显示压力传感器和位移传感器检测到实时数据，在初始状态下，即伸缩杆未伸出的状态下，伸缩杆的端部与密封筒的前端侧平齐，此时显示装置显示位移传感器的数值为0。

[0006] 优选地，伸缩杆的直径小于泡沫孔的直径。

[0007] 优选地，控制液压油缸的伸出速度，使得液压油缸从启动到接触到开挖土体的时间为3-5分钟。

[0008] 优选地，选取偶数个泡沫孔进行测量，偶数个泡沫孔沿周向方向均布。

[0009] 优选地，在油泵到液压油缸的管路上，还串联有单向阀，在油泵到液压油缸的管路上，还并联有安全阀。

[0010] 本发明的有益效果如下：

[0011] 1. 本发明利用现有盾构机刀盘上的泡沫孔，通过液压油缸、压力传感器、位移传感器，可以实现在线测量，减少人员加压施工，测量装置简单，方便随时掌握刀具的磨损量，避免延误工期；同时，通过在液压油缸前端增设密封筒，能够在测量期间，避免开挖土体的压力仓的压力泄漏，能够大大提高再次施工时恢复施工速度，提高施工效率。

[0012] 2. 本发明利用压力传感器检测压力变化，通过压力传感器的压力变化，实现位移测量，检测方便，而且通过控制油缸的伸出速度，使得液压油缸从启动到接触到开挖土体的时间为3-5分钟，保证足够的时间使得便于压力传感器能够产生压力变化，保证测量结果的准确性。

[0013] 3.选取偶数个泡沫孔进行测量，偶数个泡沫孔沿周向方向均布，通过偶数个泡沫孔的测量结果，求平均值，提高检测结果的准确性。

[0014] 4.本发明的液压油缸的壳体的前端部设置有凸缘，方便油缸测试时进行定位，保证测量准确性。

附图说明

[0015] 图1是本发明的刀盘结构示意图的正面视图。

[0016] 图2A是本发明刀盘结构示意图的侧视图；

[0017] 图2B是本发明刀盘结构示意图的侧视图泡沫孔处的局部放大图。

[0018] 图中的附图标记分别为：1-泡沫孔、2-伸缩杆、3-凸缘、4-密封筒 、5-充气密封圈、6-壳体、7-刀盘。

具体实施方式

[0019] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的 本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

[0020] 参考附图1，示出的刀盘的示意图，为了改良开挖土的性能，在刀盘7上均布有若干个泡沫孔1，本实施例中泡沫孔具体布置为6个，刀盘上的先行刀也均匀分布在刀盘的周边。

[0021] 参考附图2，示出了一种盾构机刀盘磨损在线测量装置，所述测量装置包括液压油缸和油泵，油泵用于给液压油缸提供液压油，液压油缸包括壳体6和伸缩杆2，伸缩杆2从壳体6中伸出，在壳体的后端部设置有位移传感器，在壳体的前部设置有凸缘，壳体还包括密封筒4，密封筒设置在凸缘3的前端，凸缘的直径大于泡沫孔的直径，密封筒的直径略小于凸缘的直径，在密封筒的外周侧开设有凹槽，凹槽中固定安装有充气密封圈5，在油泵上设置有压力传感器，其中，压力传感器用于检测油泵输出的液压油的压力，位移传感器用来检测伸缩杆的位移；刀盘磨损在线测量装置还包括显示装置（图中未示出），显示装置用于显示压力传感器和位移传感器检测到实时数据，在初始状态下，即伸缩杆未伸出的状态下，伸缩杆的端部与密封筒的前端侧平齐，此时显示装置显示位移传感器的数值为0。

[0022] 本发明的提供的一种盾构机刀盘磨损在线测量装置的测量方法，包括以下步骤：

[0023] A、安装刀盘磨损在线测量装置，所述测量装置包括液压油缸和油泵，油泵用于给液压油缸提供液压油，液压油缸包括壳体和伸缩杆，伸缩杆从壳体中伸出，在壳体的后端部设置有位移传感器，在壳体的前部设置有凸缘，壳体还包括密封筒，密封筒设置在凸缘的前端，凸缘的直径大于泡沫孔的直径，密封筒的直径略小于凸缘的直径，其中密封筒的长度为L1，即从凸缘的前端面至密封筒的前端面的长度为L1，在密封筒的外周侧开设有凹槽，凹槽中固定安装有充气密封圈，在油泵上设置有压力传感器，其中，压力传感器用于检测油泵输出的液压油的压力，位移传感器用来检测伸缩杆的位移；刀盘磨损在线测量装置还包括显示装置（图中未示出），显示装置用于显示压力传感器和位移传感器检测到实时数据，在初始状态下，即伸缩杆未伸出的状态下，伸缩杆的端部与密封筒的前端侧平齐，此时显示装置显示位移传感器的数值为0；

[0024] B、在线测量的准备，刀盘上均布有若干个泡沫孔，在盾构机停止工作的时候，在刀盘远离开挖土体的一侧，测量泡沫孔处刀盘的厚度L2，将刀盘磨损在线测量装置垂直于刀盘放置，将密封筒伸入泡沫孔中，所述测量装置的凸缘抵接至泡沫孔的内侧，如图2所示的位置，利用充气装置给充气密封圈充气，使得充气密封圈抵接至泡沫孔的内壁，避免开挖土体侧的压力泄漏；

[0025] C、在线测量，启动液压油缸将伸缩杆沿泡沫孔的方向伸出，并实时记录压力传感器检测到的压力，在伸缩杆接触到开挖土体之前，压力传感器检测到的压力值为波动较小的大致恒定压力或者平稳变化的压力，当伸缩杆接触到开挖土体时，压力传感器检测到的压力值会产生剧烈的变化，记录下此时位移传感器的数值记为L3，则刀盘的刀具长度为L=L1+L3-L2;

[0026] D、得出刀盘的磨损量，重复步骤B-C，测量多个泡沫孔处对应的刀盘的刀具长度，求得平均值，即为此时刀具的长度，对照刀具的初始长度，即可得出此时刀盘的磨损量。

[0027] 其中，伸缩杆的直径小于泡沫孔的直径。

[0028] 而且，在步骤C中，控制液压油缸的伸出速度，使得液压油缸从启动到接触到开挖土体的时间为3-5分钟，从而便于压力传感器能够产生压力变化。

[0029] 在步骤D中，优选地，选取两个泡沫孔进行测量，两个泡沫孔沿周向方向间隔180°，通过两个泡沫孔的测量结果，求平均值，提高检测结果的准确性。

[0030] 另外，在油泵到液压油缸的管路上，还串联有单向阀，防止油液倒流，在油泵到液压油缸的管路上，还并联有安全阀，保护液压系统。

[0031] 本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。