[發(fā)明專(zhuān)利]一種盾構(gòu)機(jī)滾刀載荷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010047880.3
• 申請(qǐng)日: 2020-01-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111236956B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚順輝;魏曉龍;林福龍;賈連輝;路亞緹;郭俊可;黃震;張華剛;于金達(dá);孟祥波;李光
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中鐵工程裝備集團(tuán)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): E21D9/087
• 分類(lèi)號(hào): E21D9/087;E21D9/093;G01L5/16
• 代理公司: 鄭州優(yōu)盾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41125
• 代理人: 鄭園

本發(fā)明公開(kāi)了一種盾構(gòu)機(jī)滾刀載荷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法，包括用于支撐刀軸的C形塊，所述C形塊的內(nèi)側(cè)設(shè)有正向載荷測(cè)量組件和切向載荷測(cè)量組件，且正向載荷測(cè)量組件和切向載荷測(cè)量組件相連接；所述正向載荷測(cè)量組件和切向載荷測(cè)量組件均與刀軸相配合，且正向載荷測(cè)量組件和切向載荷測(cè)量組件的輸出線纜穿過(guò)密封隔離模塊與信號(hào)采集模塊電連接；所述信號(hào)采集模塊與信號(hào)接收模塊通信連接，且信號(hào)接收模塊與上位機(jī)電連接。本發(fā)明可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)滾刀受力情況，進(jìn)而預(yù)判當(dāng)前地質(zhì)條件，以有效指導(dǎo)盾構(gòu)施工中掘進(jìn)參數(shù)的選擇，避免或減少刀具的損壞；同時(shí)還可以第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)損壞的刀具、及時(shí)換刀，提高掘進(jìn)效率；還可以根據(jù)受力數(shù)值為后續(xù)地層分析提供數(shù)據(jù)支撐。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于盾構(gòu)刀具感知技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種盾構(gòu)機(jī)滾刀載荷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

在隧道和地下工程施工中，全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)具有自動(dòng)化程度高、安全高效和在超長(zhǎng)隧道中連續(xù)作業(yè)的特點(diǎn)。掘進(jìn)機(jī)在軟硬不均地層條件下施工，由于巖土抗壓強(qiáng)度的差異，容易造成盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)不穩(wěn)，而且在掘進(jìn)過(guò)程中，由于滾刀在軟硬不均介質(zhì)中隨刀盤(pán)不斷旋轉(zhuǎn)往返切削于軟硬不均地層，會(huì)造成刀具受力突然增大的現(xiàn)象，并且隨著刀盤(pán)轉(zhuǎn)速的增大，滾刀受到的沖擊力會(huì)呈非線性增加，造成滾刀刀圈斷裂、異常磨損等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)滾刀在掘進(jìn)過(guò)程中由于受力變化可能會(huì)出現(xiàn)刀具磨損或損壞的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種盾構(gòu)機(jī)滾刀載荷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)滾刀的受力以為施工參數(shù)提供指導(dǎo)。

為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種盾構(gòu)機(jī)滾刀載荷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括用于支撐刀軸的C形塊，所述C形塊的內(nèi)側(cè)設(shè)有正向載荷測(cè)量組件和切向載荷測(cè)量組件，且正向載荷測(cè)量組件和切向載荷測(cè)量組件相連接；所述正向載荷測(cè)量組件和切向載荷測(cè)量組件均與刀軸相配合，以通過(guò)測(cè)量刀軸的受力進(jìn)而測(cè)量滾刀的受力狀況，且正向載荷測(cè)量組件和切向載荷測(cè)量組件的輸出線纜穿過(guò)密封隔離模塊與信號(hào)采集模塊電連接，密封隔離模塊對(duì)輸出線纜起到隔離防護(hù)的作用；所述信號(hào)采集模塊與信號(hào)接收模塊通信連接，且信號(hào)接收模塊與上位機(jī)電連接。信號(hào)采集模塊對(duì)正向載荷測(cè)量組件和切向載荷測(cè)量組件測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過(guò)信號(hào)接收模塊將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給到上位機(jī)，上位機(jī)再根據(jù)滾刀的位置和接收數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)滾刀的受力。

所述信號(hào)采集模塊包括控制器I、A/D轉(zhuǎn)換模塊、供電模塊I、無(wú)線發(fā)射模塊和串口轉(zhuǎn)換模塊I，所述正向載荷測(cè)量組件和切向載荷測(cè)量組件的輸出線纜通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊與控制器I的輸入端電連接；所述控制器I的輸出端分別與供電模塊I和串口轉(zhuǎn)換模塊I電連接，且控制器I通過(guò)無(wú)線發(fā)射模塊與信號(hào)接收模塊通信連接?？刂破鱅對(duì)接收到的正向載荷和切向載荷進(jìn)行處理、計(jì)算，并對(duì)正向載荷測(cè)量組件和切向載荷測(cè)量組件進(jìn)行控制。

所述信號(hào)接收模塊包括控制器II、供電模塊II、無(wú)線接收模塊和串口轉(zhuǎn)換模塊II，所述控制器II通過(guò)無(wú)線接收模塊與信號(hào)采集模塊通信連接，控制器II的一個(gè)輸出端與供電模塊II電連接，且控制器II通過(guò)串口轉(zhuǎn)換模塊II與上位機(jī)電連接。

所述密封隔離模塊包括隔離盒，所述隔離盒設(shè)置在中心隔板的后方，隔離盒內(nèi)設(shè)有防水組件，且正向載荷測(cè)量組件和切向載荷測(cè)量組件的輸出線纜穿過(guò)防水組件后與信號(hào)采集模塊相連接。

所述防水組件包括相互連通的第一防水接頭、第二防水接頭和第三防水接頭，第一防水接頭和第二防水接頭均設(shè)置在隔離盒內(nèi)，第三防水接頭設(shè)置在隔離盒的外側(cè)，且正向載荷測(cè)量組件和切向載荷測(cè)量組件的輸出線纜依次穿過(guò)第一防水接頭、第二防水接頭和第三防水接頭后與信號(hào)采集模塊相連接。

所述正向載荷測(cè)量組件和切向載荷測(cè)量組件的輸出線纜上套設(shè)有第一液壓軟管，所述第一液壓軟管的前部通過(guò)第一液壓接頭與滾刀刀座相連接，第一液壓軟管的后部穿過(guò)中心隔板后通過(guò)第三液壓接頭與第一防水接頭相連接。第一液壓軟管對(duì)輸出線纜起到防護(hù)的作用。