[发明专利]一种TBM滚刀损耗状态实时监测装置及方法

权利要求书

1.一种TBM滚刀损耗状态实时监测装置，其特征在于，包括数据采集及发送模块、损耗感知模块、滚刀清洁模块和处理器，所述的损耗感知模块包括簧片和应变片，所述应变片贴敷在簧片上，所述簧片一端固定，另一端抵压在滚刀上形成弧形，簧片抵压在滚刀上的一端用于接受滚刀作用产生振动，所述数据采集及发送模块通过应变片测取簧片的振动信号并发送至处理器，所述处理器接收振动数据并与滚刀损耗状态振动信号数据库进行比对，用于判断滚刀的损耗状态；

所述损耗感知模块有至少有四个，对称安装在滚刀的两侧，位于滚刀同侧的簧片对应抵压在滚刀刀圈的不同位置，用于采集滚刀刀圈不同位置处的振动信号；

所述滚刀清洁模块包括排刷和导渣挡板，所述排刷与滚刀配合，用于清理滚刀上的粘附岩渣，所述导渣挡板安装在排刷上，与滚刀刀圈呈夹角设置，用于阻挡外部环境对簧片的碰撞干涉。

2.如权利要求1所述的TBM滚刀损耗状态实时监测装置，其特征在于，所述损耗感知模块还包括保护外壳，所述保护外壳套设在簧片外部，使簧片抵压在滚刀上的一端露出，用于隔离外部环境对簧片的干涉。

3.如权利要求1所述的TBM滚刀损耗状态实时监测装置，其特征在于，保护外壳靠近滚刀的一端设有柔性段，所述柔性段端部与对应滚刀处的形状相吻合，其留有间隙。

4.如权利要求1所述的TBM滚刀损耗状态实时监测装置，其特征在于，所述应变片通过应变胶粘结在簧片上，每个簧片的正反两面各贴有至少两个应变片。

5.一种TBM滚刀损耗状态实时监测方法，其特征在于，利用如权利要求1-4任一项所述的TBM滚刀损耗状态实时监测装置，包括以下步骤：

在滚刀的各部位选择监测目标点，布置损耗感知模块；

损耗感知模块采集滚刀掘进时的振动信号，并通过数据采集及发送模块将振动信号发送至处理器；

处理器接收振动信号后，将采集的振动信号与滚刀损耗状态振动信号数据库进行比对，得出此时滚刀的损耗状态，实现监测。

6.如权利要求5所述的TBM滚刀损耗状态实时监测方法，其特征在于，所述的滚刀损耗状态振动信号数据库采用以下过程建立：

在滚刀不同部位选择监测目标点，根据实际刀盘与刀圈、导体之间的间距选择对应长度的损耗感知模块；

在振动试验台模拟多组TBM刀盘掘进时的振动频率，在各监测目标点分别测试滚刀非正常损耗形式下簧片产生的振动频率，并分别记录个监测点的振动信号；

震动试验台模拟多组TBM刀盘掘进时的震动频率，在各监测目标点分别测试正常损耗形式下簧片产生的振动频率的变化过程，并分别记录各监测点的振动信号的变化过程；

基于上述数据，建立滚刀损耗状态振动信号数据库。

7.如权利要求6所述的TBM滚刀损耗状态实时监测方法，其特征在于，滚刀的非正常损耗形式包括但不限于刀圈开裂、刀圈偏磨、刀圈解体、刀圈卷刃及崩刃。

8.如权利要求5所述的TBM滚刀损耗状态实时监测方法，其特征在于，对滚刀状态进行实时监测，当监测到滚刀出现非正常损耗时，发出报警信息。