專利名稱：帶有復(fù)合傳感器的盾構(gòu)機刀具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于大型機械施工設(shè)備，具體涉及一種用于盾構(gòu)機掘進中對切削力和掘進力進行監(jiān)測的刀具裝置。
背景技術(shù)：
掌控盾構(gòu)刀具在掘進過程中的受力情況，通過探明其磨損機理來設(shè)法提高刀具的使用壽命意義重大。盾構(gòu)的刀盤為圓形，中央部位與外輪廓通過輻條聯(lián)接，切削用的刀具安裝在輻條上。盾構(gòu)機在掘進過程中，刀具將主要受到相互垂直的切削阻力與掘進阻力，即刀盤旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生切削阻力；刀盤前進時產(chǎn)生掘進阻力。考慮到這兩個切削力是影響刀具磨損和強度的關(guān)鍵因素，所以實時在線測量這兩個力就顯得十分重要。為了準確和科學(xué)檢測到這兩個力，那么傳感器的設(shè)置位置就成為一個必須解決的難題。當然放在刀盤外面(因掘進巖土)容易損壞傳感器；同時傳感器外置也會因切削形態(tài)的改變，而改變刀盤受力狀態(tài)。本發(fā)明的提出可方便測取切削阻力與掘進阻力，而且使傳感器易損的問題得到解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提出一種盾構(gòu)機在掘進過程中，可同時測量切削力和掘進阻力的帶有復(fù)合傳感器的刀具。本發(fā)明的技術(shù)原理與方案是:將盾構(gòu)機所用的切削刀具分成兩部分，在前刀體和后刀體的轉(zhuǎn)角處均設(shè)有凹槽，前刀體與后刀的凹槽內(nèi)各設(shè)有一組電阻應(yīng)變片，兩組電阻應(yīng)變片的引線從后刀體上方的出線孔引出。前后刀體通過螺栓緊固為一體安裝在刀盤上，前后刀體之間，設(shè)有寬度為1-1.2mm的縫隙。凹槽內(nèi)粘貼有4個電阻應(yīng)變片，4個電阻應(yīng)變片構(gòu)成惠斯登電橋接法的電路。本發(fā)明將傳感器內(nèi)置在刀具內(nèi)，前刀體設(shè)有的電阻應(yīng)變片用來檢測切削阻力；后刀體設(shè)有的電阻應(yīng)變片用來檢測掘進阻力。為了防止泥土介質(zhì)進到前后刀體的縫隙中，同時也為了使兩組應(yīng)變片絕緣，在縫隙內(nèi)灌滿硅橡膠，這類橡膠固化后彈性模量非常小，使二者的受力不產(chǎn)生耦合作用。因此可在掘進過程中同時測量切削力和掘進阻力而互不干擾的。本發(fā)明的特點及產(chǎn)生的有益效果是，根據(jù)不同的地質(zhì)設(shè)計出高效的刀盤和刀具，必須對刀具的受力情況進行(模擬掘進過程)實驗測量，本發(fā)明完全可以滿足這一要求。所提出的將傳感元件置于刀具內(nèi)部，對切削阻力和掘進阻力進行在線測量的技術(shù)方案，解決了因掘進巖土導(dǎo)致(刀盤刀具)傳感器易損問題，并可實施于實際工程刀具。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)與原理簡圖。圖2為組裝后的刀具結(jié)構(gòu)與力學(xué)原理示意簡圖。圖3為盾構(gòu)機刀盤結(jié)構(gòu)示意簡圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖并通過具體實施例對本發(fā)明的原理與結(jié)構(gòu)做進一步的說明。需要說明的是，本實施方式是敘述性的而非限定性的，不以此實施例限定本發(fā)明所保護的范圍。帶有復(fù)合傳感器的盾構(gòu)機刀具，其結(jié)構(gòu)特征是:將盾構(gòu)機刀盤上的切削刀具分成兩部分，在前刀體I和后刀體2的轉(zhuǎn)角處均設(shè)有凹槽3，前刀體與后刀體的凹槽內(nèi)各設(shè)有一組電阻應(yīng)變片，兩組電阻應(yīng)變片的引線從后刀體上方的出線孔4引出(如圖1)。前后刀體通過螺栓緊固為一體安裝在刀盤5上，前后刀體之間，設(shè)有寬度為1-1.2mm的切縫。凹槽內(nèi)粘貼有4個電阻應(yīng)變片，4個電阻應(yīng)變片構(gòu)成惠斯登電橋接法的電路(也稱為全橋接法)。電阻應(yīng)變片的引線經(jīng)出線孔進入到刀盤輻條6的空腔內(nèi)(如圖3)，出線孔與刀盤輻條的連接部位設(shè)有橡膠密封墊。為了防止泥土介質(zhì)進入到切縫，同時也為了防止絕緣不好影響電阻應(yīng)變片的測量，前刀和后刀的切縫中灌注硅橡膠密封。對于本實施例所述的刀具是刮刀，前刀與后刀的切縫寬度為1mm，凹槽的深度為
0.5mm,凹槽各貼四片電阻應(yīng)變片，形成兩個獨立的力傳感器。應(yīng)變片粘貼和接橋工作完畢后，兩個橋路的引出線均從線孔引出，再將兩部分刀體固定連結(jié)為一個整體刀具。將刮刀安裝到刀盤上。在刀盤輻條上對應(yīng)刀具線孔的位置設(shè)有通孔(過線孔)，兩個傳感器的引出線由過線孔進入到輻條的空腔內(nèi)，導(dǎo)線在輻條空腔內(nèi)穿過可確保不受泥土影響。在線孔和出線孔連接部位加橡膠密封墊，以防止泥水進入傳感器(刀具)內(nèi)部和空腔內(nèi)部。傳感器測量的信號最終通過無線放大發(fā)射裝置發(fā)射輸出。電阻應(yīng)變片設(shè)置的位置并不唯一，而且凹槽的位置也不唯一，可根據(jù)對測量因素的差異點選擇貼片位置、方法和接橋方式。
權(quán)利要求
1.帶有復(fù)合傳感器的盾構(gòu)機刀具，其特征是:將盾構(gòu)機刀盤上的切削刀具分成兩部分，在前刀體(I)和后刀體(2)的轉(zhuǎn)角處均設(shè)有凹槽(3)，前刀體與后刀的凹槽內(nèi)各設(shè)有一組電阻應(yīng)變片，兩組電阻應(yīng)變片的引線從后刀體上方的出線孔(4)引出，前后刀體通過螺栓緊固為一體安裝在刀盤(5)上，前后刀體之間，設(shè)有寬度為1-1.2mm的切縫。
2.按照權(quán)利要求1所述的帶有復(fù)合傳感器的盾構(gòu)機刀具，其特征是在所述凹槽(3)內(nèi)粘貼有4個電阻應(yīng)變片，4個電阻應(yīng)變片構(gòu)成惠斯登電橋接法的電路，電阻應(yīng)變片的引線經(jīng)出線孔(4)進入到刀盤輻條(6)的空腔內(nèi)，出線孔與刀盤輻條的連接部位設(shè)有橡膠密封墊。
3.按照權(quán)利要求1所述的帶有復(fù)合傳感器的盾構(gòu)機刀具，其特征是在所述前刀(I)和后刀(2)的切縫中灌注硅橡膠密封。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶有復(fù)合傳感器的盾構(gòu)機刀具，其結(jié)構(gòu)特征是將盾構(gòu)機刀盤上的切削刀具分成兩部分，在前、后刀體的轉(zhuǎn)角處均設(shè)有凹槽，凹槽內(nèi)各設(shè)有一組電阻應(yīng)變片，電阻應(yīng)變片的引線從后刀體上方的出線孔引出。前后刀體之間設(shè)有寬度為1-1.2mm的切縫，前后刀體通過螺栓緊固為一體安裝在刀盤上。出線孔與刀盤輻條的連接部位設(shè)有橡膠密封墊。為了防止泥土介質(zhì)進入到切縫，同時也為了防止兩組絕緣不好影響電阻應(yīng)變片的測量，前刀和后刀的切縫中灌注硅橡膠密封。本發(fā)明既可實施于實際工程刀具，也可用于實驗?zāi)M切削力和掘進阻力的測量。將傳感元件置于刀具內(nèi)部，對切削阻力和掘進阻力進行在線測量，解決了因掘進巖土導(dǎo)致傳感器易損問題。
文檔編號E21D9/08GK103174433SQ201310112949
公開日2013年6月26日 申請日期2013年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月2日
發(fā)明者侯振德, 林世響, 岳澄, 亢一瀾, 王燕群 申請人:天津大學(xué)