[實用新型]一種帶磨損特征的TBM滾刀磨損量的自動標定裝置

有效

• 申請號: 201420621971.3
• 申請日: 2014-10-27
• 公開（公告）號: CN204313784U
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 蘭浩;李仲陽;汪魯才;彭可;陳俊名;蘇志偉
• 申請（專利權）人: 湖南師范大學
• 主分類號: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及全斷面硬巖掘進機行業中的設備檢測技術，尤其是涉及TBM施工中對盤形滾刀磨損量檢測用電渦流傳感器的標定裝置。

背景技術

TBM是進行隧道工程建設的大型施工設備。盤形滾刀作為TBM破碎巖石的工具，是掘進機使用過程中用量最大的易耗品。刀具磨損到一定程度時，需要立即更換，否則會加劇其他刀具的磨損，形成惡性循環。

目前對滾刀的監測主要有人工檢測、異味劑泄露檢測、依據掘進參數估算和自動檢測四種，通過對國內外相關文獻及資料的檢索發現，目前國內外多所高校和研究機構都對TBM刀具在線檢測開展了試驗研究或理論研究。國內中南大學、中鐵隧道裝備制造有限公司、天津大學等機構都對滾刀在線檢測開展了相關研究。中南大學發明專利CN103148771A，名稱為：一種TBM滾刀磨損實時監測裝置，該裝置是通過電渦流傳感器檢測滾刀的磨損量；中鐵隧道裝備制造有限公司實用新型專利CN202599933U，名稱為：一種隧道掘進機刀盤刀具磨損無線檢測及監控系統，通過傳感器模塊檢測到刀具轉速、溫度等參數；天津大學發明專利CN103512527A，名稱為：硬巖隧道掘進機盤形滾刀磨損的在線檢測裝置，該方法安裝在滾刀內部的檢查刀圈厚度傳感器來檢測滾刀磨損；天津大學實用新型專利CN203164109U，名稱為：TBM滾刀磨損檢測裝置，該方法是通過滾刀在平行激光束中的遮斷來實現磨損檢測。

在自動檢測中，由于TBM工作在地下，滾刀與巖石接觸，粉塵比較嚴重，并且主機艙，刀盤，滾刀被巖土介質和地下水包圍，因此用激光、紅外線，超聲波等信號接受裝置難以實現準確監測，而電渦流傳感器能在比較惡劣的環境中有效使用。

現在常用滾刀有17寸和19寸，其中：17寸滾刀的刀刃寬度為15-20mm，19寸的滾刀的刀刃寬度為20-30mm；滾刀刀刃形狀有三角型、尖楔形、楔形和寬形弧刃等不同類型，與傳統的電渦流檢測距離技術有較大的不同。

綜上所述，針對大型全斷面掘進裝備滾刀檢測的電渦流傳感器數據準確性需求，通過研發TBM滾刀磨損量電渦流傳感器的自動標定裝置，確定不同電渦流傳感器的輸出數據，保證準確的測量和預判滾刀的實際工況，是完成滾刀安全狀態決策中急需解決的問題之一。本實用新型提出了一種TBM滾刀磨損量電渦流傳感器的自動標定的方法。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種帶磨損特征的TBM滾刀磨損量的自動標定裝置。

一種帶磨損特征的TBM滾刀磨損量的自動標定裝置，由底座，側板，螺栓，墊圈，電機，小齒輪，螺釘，大齒輪，軸，軸承，磨損特征刀體，角度傳感模塊，螺母，導軌，傳感器立板，鎖緊螺釘，擋塊，無線接收模塊，調理電路，單片機，顯示電路，驅動電路組成。

本實用新型公開了一種帶磨損特征的TBM滾刀磨損量的自動標定裝置。其特征在于：側板固定在底座上，電機安裝在側板上，安裝在電機軸上的小齒輪與安裝在軸端的大齒輪嚙合，帶動軸旋轉；一種帶有滾刀磨損特征的刀體固定在軸上，傳感器立板上的裝有電渦流傳感器，磨損特征刀體刀刃面中心線對齊電渦流傳感器端面中心線，角度傳感模塊磁吸在磨損特征刀體上；軸帶動磨損特征刀體旋轉，模擬新滾刀逐漸磨損至失效的過程，電渦流傳感器輸出的電壓信號經過調理后和角度傳感模塊無線輸出的角度信號，一并送入單片機處理后，擬合出滾刀磨損量的擬合系數，并顯示出數據。

所述電渦流傳感器通過螺栓、墊圈和螺母固定在傳感器立板上，傳感器立板在導軌上移動，并通過鎖緊螺釘固定，導軌通過螺釘固定在底座，擋塊通過螺栓和墊圈安裝在導軌的末端。

所述單片機輸出控制信號至驅動電路，使電機轉動，通過小齒輪和大齒輪傳動，帶動軸旋轉，使磨損特征刀體旋轉一周，模擬滾刀的磨損狀態。

所述角度傳感模塊由電池，角度傳感器，MCU和無線發送裝置組成，輸出角度信號。

所述電渦流傳感器輸出電壓信號，是電渦流傳感器端面與滾刀刀刃之間在不用距離下的電壓值。

所述滾刀磨損量的擬合系數，是單片機記錄磨損特征刀體與電渦流傳感器距離輸出的電壓值之間的關系函數。

本實用新型的特點及有益效果是，通過單片機控制驅動電路，電機通過大小齒輪傳動，帶動軸旋轉，安裝在軸上的磨損特征刀體與傳感器立板的電渦流傳感器之間距離發生變化，模擬滾刀的磨損狀態，實現電渦流傳感器的自動標定過程。

圖1，電渦流傳感器的自動標定裝置結構圖1。

圖2，電渦流傳感器的自動標定裝置結構圖2。

圖3，系統信號處理流程圖。

圖4，磨損特征刀體圖。