一种掘进机在线滚刀磨损检测方法

摘要

本发明一种掘进机在线滚刀磨损检测方法属于隧道施工机械领域，涉及一种采用多种传感器装置，能进行在线滚刀磨损检测的方法。该检测方法对滚刀正常磨损和多种非正常磨损状态进行判定和检测；该检测方法采用的检测装置中，上位移传感器装置采用粘接或者螺纹联接的方式安装在刀座的上左槽中，下位移传感器装置采用粘接或者螺纹联接的方式安装在刀座的下左槽中，速度传感器装置采用粘接或者螺纹联接的方式安装在刀座的下右槽中。本发明通过检测及早发现滚刀运行过程中的磨损失效和滚刀达到极限磨损的状况，及时更换滚刀，提高掘进效率，对提高隧道掘进设备的工作寿命具有重要的意义。

主权项

一种基于掘进机滚刀的在线磨损检测方法，其特征是，该检测方法对滚刀正常磨损和多种非正常磨损状态进行判定和检测，检测方法的具体步骤如下：1)当滚刀(3)发生正常磨损时，则上位移传感器装置(1)或下位移传感器装置(4)在一段时间Δt内测得的位移信号均值满足；$B-{\eta }_1\le \overline{{\delta }_{\Delta t}}\le B+{\eta }_1---\left(1\right)$如果滚刀(3)的磨损量达到所允许的极限磨损量(L)后，则上位移传感器装置(1)或下位移传感器装置(4)测得的位移信号均值满足；$2B+D-{\eta }_1\le \overline{{\delta }_{\Delta t}}\le 2B+D+{\eta }_1---\left(2\right)$其中：B是上位移传感器装置(1)或下位移传感器装置(4)端面在传感器中心线方向离滚刀(3)的距离，单位mm；D是滚刀(3)的磨损量达到L时的滚刀刀圈宽度；η₁是由于上位移传感器装置(1)或下位移传感器装置(4)测得位移的误差，单位mm；2)当滚刀(3)发生弦偏磨时，可通过速度传感器装置(5)所测得的实时转速信号均值来判断滚刀(3)是否发生了弦偏磨；当滚刀(3)发生单边弦偏磨前，即正常工作时，转速信号满足：$n-{\eta }_2\le \overline{n_{\Delta t}}\le n+{\eta }_2---\left(3\right)$当滚刀(3)发生单边弦偏磨时，满足：$0\le \overline{n_{\Delta t}}\le 0+{\eta }_2---\left(4\right)$当滚刀(3)发生多边弦偏磨时，满足：$n_t=\{\begin{array}{c}0\le n_t\le 0+{\eta }_2(t_i\le t\le t_{i+1})\\ n-{\eta }_2\le n_t\le n+{\eta }_2(t_{i+1}\le t\le t_{i+2})\end{array}---\left(5\right)$其中：n是滚刀(3)的转速,单位rpm；η₂是由于速度传感器装置(5)测得转速的误差，单位rpm；n_t为t时刻速度传感器装置(5)测得的转速,单位rpm；i是时间点标号，取i＝1,2,3,......；3)当滚刀(3)发生刃偏磨时，如果仍处于正常使用状态，则上位移传感器装置(1)或下位移传感器装置(4)测得的位移信号均值满足；$B-{\eta }_1\le \overline{{\delta }_{\Delta t}}\le B+{\eta }_1---\left(6\right)$如果滚刀(3)发生刃偏磨的磨损量达到所允许的极限磨损量(L)后，且磨损面是第一滚刀刀圈面(e)时，则上位移传感器装置(1)测得的位移信号均值满足；$B+\frac{D}{2}-{\eta }_1\le \overline{{\delta }_{\Delta t}}\le B+\frac{D}{2}+{\eta }_1---\left(7\right)$下位移传感器装置(4)测得的位移信号均值满足；$B-{\eta }_1\le \overline{{\delta }_{\Delta t}}\le B+{\eta }_1---\left(8\right)$如果滚刀(3)发生刃偏磨的磨损量达到所允许的极限磨损量(L)后，且磨损面是第二滚刀刀圈面(f)时，则下位移传感器装置(4)测得的位移信号均值满足；$B+\frac{D}{2}-{\eta }_1\le \overline{{\delta }_{\Delta t}}\le B+\frac{D}{2}+{\eta }_1---\left(9\right)$下位移传感器装置(1)测得的位移信号均值满足；$B-{\eta }_1\le \overline{{\delta }_{\Delta t}}\le B+{\eta }_1---\left(10\right)$4)当滚刀(3)的刀圈发生断裂时，则上位移传感器装置(1)或下位移传感器装置(4)测得的位移信号均值满足；$2B+D-{\eta }_1\le \overline{{\delta }_{\Delta t}}\le 2B+D+{\eta }_1---\left(11\right)$同时，由于刀圈的断裂，滚刀(3)不再与破岩面接触，滚刀转速逐渐减小直至变为零；即经过一段时间后，速度传感器装置(5)所测得的实时转速信号均值满足：$0\le \overline{n_{\Delta t}}\le 0+{\eta }_2---\left(12\right)$5)当滚刀(3)的刀圈发生移位时，在同一时刻t，上位移传感器装置(1)测量的位移变化量Δs_1t和下位移传感器装置(4)测量的位移变化量Δs_2t基本是一样的，即满足：0≤||Δs_1t|‑|Δs_2t||≤2η₁   (13)当滚刀同时发生所述的多种非正常磨损情况时，可结合每种非正常磨损的判定方法进行综合判定。