[发明专利]一种悬臂掘进机截齿磨损状态检测系统及方法

说明书

本发明涉及悬臂掘进机领域，具体说是一种悬臂掘进机截齿磨损状态检测系统及方法，包括主控器、振动传感器、电流传感器、红外热成像仪和显示输出机构；所述振动传感器和电流传感器均固定设置于悬臂掘进机的截割臂上，所述电流传感器与悬臂掘进机的截割电机电性连接；所述红外热成像仪安装在悬臂掘进机的截割臂上段；所述显示输出机构与主控器电性连接，用于将检测结果以图形和/或声音的形式输出给操作员；该检测系统和方法能够及时发现截齿偏磨，避免相邻截齿磨损加剧失效，能够输出截齿磨损程度信息，提高掘进效率，并且采用施工现场实际截割操作进行截齿磨损检测特征数据的采集，提高特征数据的真实性，保证检测预判效果。

技术领域

本发明涉及悬臂掘进机领域，具体说是一种悬臂掘进机截齿磨损状态检测系统及方法。

背景技术

悬臂式掘进机作为一种高效灵活的掘进设备，已经广泛应用于巷道、隧道的挖掘和矿石的开采。截齿是掘进机掘进中的消耗品，在掘进过程中操作手需实时关注截齿的磨损状态，当出现部分截齿偏磨时会降低工作效率并加快其他截齿的损耗，严重会损伤截齿座和截割头本体。出现这种情况需要现场长时间的焊接修复，影响开机率。现有方案CN109113740A-红外感温反馈磨损失效的截齿专利中采用在每个截齿上安装测温装置并采用无线方法上传温度信号，这种方案在截割软岩振动小且不存在泥土粘住截齿的前提下具有一定的实用，且截齿需要经过特殊的制造工序增加成本支出。也有专利提出在截齿中安装电阻传感器，随着截齿的磨损电阻信号也随之变化，通过检测变化的信号来判断截齿的磨损状态，但对于磨损信号的采集都是通过有线或者无线的方式，根本上都存在上述的弊端或在现阶段无法实施，因此，如何克服上述存在的技术问题和缺陷成为重点需要解决的问题。

发明内容

本发明的发明目的在于克服背景技术中所描述的缺陷，从而实现一种悬臂掘进机截齿磨损状态检测系统及方法，该系统和方法能够及时发现截齿偏磨，避免相邻截齿磨损加剧，提高掘进效率，并且采用施工现场实际截割操作进行截齿磨损检测特征数据的采集，提高特征数据的真实性，保证检测预判效果。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：一种悬臂掘进机截齿磨损状态检测系统，包括主控器、振动传感器、电流传感器、红外热成像仪和显示输出机构；所述振动传感器和电流传感器均固定设置于悬臂掘进机的截割臂上，所述振动传感器用于记录截割臂在X、Y、 Z三个坐标方向上的振动数据，所述电流传感器与悬臂掘进机的截割电机电性连接；所述红外热成像仪安装在悬臂掘进机的截割臂上段，且红外热成像仪的镜头对准截割头；所述显示输出机构与主控器电性连接，用于将检测结果以图形和/或声音的形式输出给操作员。

进一步地，所述显示输出机构设置于悬臂掘进机的操作驾驶舱内，所述显示输出机构包括显示器和语音报警器，用于截齿磨损状态显示和语音报警。

本发明还提供一种基于上述检测系统的悬臂掘进机截齿磨损状态检测方法，包括以下步骤

a.操作装有全新截齿的悬臂掘进机正常截割，完成一个截割工作循环；

b.主控器采集并存储正常状态下的特定数据，获取正常截齿截割状态下不同运行工况的实时在线监测数据，分析处理正常截齿截割状态下不同运行工况与特定数据参数之间的相关性，形成正常截齿工作状态参数特征集合；

c.操作悬臂掘进机继续截割作业，直至截齿处于中度磨损及严重磨损状态；

d.主控器采集并存储磨损状态下的特定数据，获取中度磨损及严重磨损状态下不同运行工况的实时在线监测数据，分析处理中度磨损及严重磨损状态下不同运行工况与特定数据参数之间的相关性，形成磨损截齿工作状态参数特征集合；

e.将悬臂掘进机的截割头更换为全新截齿，操作悬臂掘进机正常截割工作；

f.截割过程中主控器实时采集并监测特征数据，并实时与正常截齿工作状态、磨损截齿工作状态参数特征集合比对，来评估截齿磨损状态；