[发明专利]一种用于盾构TBM刀盘滚刀刀座螺栓的载荷监测装置及其使用方法

权利要求书

1.一种用于盾构刀盘滚刀刀座螺栓的载荷监测装置的使用方法，其特征在于：该盾构刀盘滚刀刀座螺栓的载荷监测装置包括安装在刀座中的刀座螺栓（1），以及光纤光栅传感器（2）；所述刀座螺栓（1）头部的中心位置设有用于放置光纤光栅传感器（2）的盲孔，所述盲孔的头部设置有内螺纹；所述光纤光栅传感器（2）的外部套设有薄壁钢管，所述薄壁钢管的外壁上制有与盲孔头部内螺纹配合的外螺纹，所述光纤光栅传感器（2）的探头与所述盲孔的底部抵接；

所述光纤光栅传感器（2）的尾部连接有单芯铠装光缆（3），单芯铠装光缆（3）通过光纤接头（4）与多芯铠装光缆（5）连接；多芯铠装光缆（5）贯穿剖分螺套（6）并与固定在端盖（9）常压环境一侧的信号采集模块（11）连接，所述信号采集模块（11）与固定在端盖（9）上的电池组（10）连接；信号采集模块（11）发射的信号由无线路由器（12）接收后通过千兆网线（13）将采集的信号传至便携式计算机（14），监测数据存储在便携式计算机（14）内；

所述端盖（9）上贯穿设置有空心螺栓（8），所述空心螺栓（8）与所述端盖（9）螺纹连接；所述空心螺栓（8）内设置有内螺纹，所述剖分螺套（6）由两个半螺套组成，所述剖分螺套（6）的外壁上开设有与空心螺栓（8）的内螺纹配合的外螺纹；所述剖分螺套（6）安装在空心螺栓（8）内并与该空心螺栓（8）螺纹连接；

S1：在端盖（9）处钻孔、攻丝，该孔的位置靠近端盖（9）的中心部位，同时注意避让工装夹具的作用位置避免形成干涉；

S2：将刀座螺栓（1）的中心钻盲孔，盲孔的头部制螺纹；

S3：将光纤光栅传感器（2）外的薄壁钢管的表面制成螺纹；

S4：制空心螺栓（8），将多芯铠装光缆（5）放入空心螺栓（8），剖分螺套（6）旋入空心螺栓（8）使其与多芯铠装光缆（5）形成过盈配合，进一步使用树脂胶封装固化形成固化层隔水；

S5：将空心螺栓（8）的螺纹部位覆盖生胶带安装进端盖（9），空心螺栓（8）与端盖（9）之间加橡胶垫片达到密封的效果；

S6：将刀座螺栓（1）按要求扭矩安装，之后将光纤光栅传感器（2）拧入，刀座螺栓（1）与光纤光栅传感器（2）螺纹副之间涂抹螺纹紧固胶，光纤光栅传感器（2）与信号采集模块（11）、便携式计算机（14）连接调试以确定光纤光栅传感器（2）安装正常；

S7：安装完毕后，将单芯铠装光缆（3）与多芯铠装光缆（5）通过光纤接头（4）连接，为了应对恶劣的环境在光纤接头（4）位置使用防水胶带粘贴；

S8：将电池组（10）、信号采集模块（11）固定在端盖上，多芯铠装光缆（5）与信号采集模块（11）连接，电池组（10）与信号采集模块（11）连接向其供电；

S9：将无线路由器（12）放置在靠近刀盘面板（15）的位置上用来接收信号采集模块（11）发射的信号，通过千兆网线（13）将信号传输至并保存于便携式计算机（14）上。

2.如权利要求1所述的一种用于盾构刀盘滚刀刀座螺栓的载荷监测装置的使用方法，其特征在于：所述刀座螺栓（1）上涂有螺纹紧固胶用以防止刀座螺栓（1）与薄壁钢管之间出现相对旋转。

3.如权利要求1所述的一种用于盾构刀盘滚刀刀座螺栓的载荷监测装置的使用方法，其特征在于：所述单芯铠装光缆（3）和多芯铠装光缆（5）内部带有钢丝螺旋铠装，同时包裹有凯夫拉纤维；位于带压环境一侧的多芯铠装光缆（5）其外部护套切除后浸入树脂胶固化进行防水处理，所述多芯铠装光缆（5）的护套切除长度为2cm。

4.如权利要求1所述的一种用于盾构刀盘滚刀刀座螺栓的载荷监测装置的使用方法，其特征在于：所述光纤接头（4）为FC型光纤连接器且内置陶瓷插芯。

5.如权利要求1所述的一种用于盾构刀盘滚刀刀座螺栓的载荷监测装置的使用方法，其特征在于：所述光纤光栅传感器（2）与单芯铠装光缆（3）的连接位置处注胶封装；所述空心螺栓（8）位于常压环境一侧的头部的空隙位置填充有树脂胶形成树脂胶固化层，所述空心螺栓（8）上缠绕有生胶带，且空心螺栓（8）与端盖（9）之间设置有橡胶密封垫；所述信号采集模块（11）接缝位置处涂抹有硅酮胶。