一种用于隧道掘进机主轴承寿命状态定量预估方法技术

本发明专利技术提供了一种用于隧道掘进机主轴承寿命状态定量预估方法，涉及隧道掘进装备及类似装备施工技术。首先根据轴承性能参数得到轴承的基本额定寿命L10h，额定动载荷C。依据PLC实时获取总推进F和刀盘扭矩Tn，每秒读取一次，记录在设备开始掘进后主轴承受力情况，同时统计掘进总工作时间H。通过历史数据的统计，根据建立的寿命预估模型，求出等效总消耗寿命L1，从而对主轴承的剩余寿命L进行预估。本发明专利技术方法克服了现有技术还存在无法定量评判盾构机主轴承寿命的缺陷，基于现场施工数据建立分析模型的方法，避免了理论分析模型与实际掘进工况不适应的局限性。本方法可同时拓展至其他大型主轴承使用领域。

A quantitative prediction method for life condition of main bearing of TBM

The invention provides a method for quantitatively estimating the service life state of the main bearing of a tunnel boring machine, which relates to the construction technology of tunnel driving equipment and similar equipment. First, the basic rated life of the bearing is L10h, and the rated dynamic load is C according to the bearing performance parameters. According to the PLC, the total thrust F and cutter head torque T 1 are acquired in real time, read once every second, record the stress of the main bearing after the equipment starts driving, and count the total working time H. Based on the statistics of historical data and the established life prediction model, the equivalent total consumption life L1 is calculated to predict the residual life L of the main bearing. The method overcomes the shortcomings of the existing technology that the main bearing life of shield machine can not be quantitatively evaluated. The method of establishing an analysis model based on field construction data avoids the limitation that the theoretical analysis model does not adapt to the actual driving conditions. This method can be extended to other large main bearings.

【技术实现步骤摘要】
一种用于隧道掘进机主轴承寿命状态定量预估方法
本专利技术属于隧道掘进装备施工
，具体涉及一种用于隧道掘进机主轴承寿命状态定量预估方法，从而对主轴承是否需要更换、维修提供指导，实现主轴承寿命状态的定量预估。
技术介绍
隧道掘进机(以下简称硬岩TBM)是一种专门应用于开挖隧道与地下通道工程的大型高科技施工装备。主轴承是隧道掘进机最关键的结构件，其寿命状态直接影响掘进机的维修、使用，甚至影响一条隧道项目成败的关键。随着国内外市场高龄隧道掘进机服役数量越来越多，以及再制造盾构和TBM的需求越来越大，评价其使用性能的关键指标——主轴承的剩余寿命的精准预估更具有现实意义。传统的主轴承寿命预估方法多采用定性判断，由于施工过程中围岩类型复杂多变，定性判断的方法存在较大的偏差。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是定性判断主轴承剩余寿命偏差大，从而提供一种用于隧道掘进机主轴承寿命状态定量预估方法，本专利技术基于轴承寿命损伤线性累积理论，通过对主轴承使用期间的工作状况进行实时记录，实现了对主轴承剩余寿命的定量判断，提高主轴承寿命预估的准确性。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种用于隧道掘进机主轴承寿命状态定量预估方法，步骤如下：S1，根据隧道掘进机主轴承性能参数获取主轴承的基本额定寿命L10h和额定动载荷C。主轴承性能参数由主轴承参数设计人员、制造厂家共同确定。S2，依据PLC实时获取总推力F和刀盘扭矩Tn，每秒读取一次，记录在掘进机开始掘进后主轴承受力情况，并统计掘进总工作时间H；而掘进总工作时间H指有效掘进时间，判断标准为总推进力F＞0。S3，建立主轴承寿命预估模型，计算等效总消耗寿命L1。S3.1，计算荷载系数k，公式为：其中：C为额定动载荷，F为总推力，Tn为刀盘扭矩，R为刀盘半径。S3.2，将荷载系数k进行分区并获取各分区内荷载系数k的分布百分比Pi和加权系数wi；S3.3，根据步骤S3.2建立主轴承寿命预估模型，得到等效总消耗寿命L1：其中，pi为荷载系数k在某一区间的分布百分比，wi为荷载系数k在某一区间的加权系数，i表示第i个区间，且i＝1,2,...,7。默认情况下，w1-w7分别为0.1、0.3、0.5、0.7、0.9、1.1、1.3。S4，计算主轴承剩余寿命L：L＝L10h-L1；其中，L10h为主轴承的基本额定寿命，L1为等效总消耗寿命。本专利技术基于物联网技术和远程数据传输技术的发展，现有的隧道掘进机均配备了数据采集系统和实时传输系统，为数据的来源和定量化分析打下了坚实的基础。本专利技术基于轴承寿命损伤线性累积理论，通过对主轴承使用期间的工作状况进行实时记录，实现了对主轴承剩余寿命的定量判断，提高主轴承寿命预估的准确性，并对主轴承是否需要更换、维修提供指导。依据掘进过程中上位机实时获取的掘进参数对主轴承寿命状态进行评估，无需增加额外的传感器或工序，不影响现场施工。同时基于现场施工数据建立分析模型的方法，避免了理论分析模型与实际掘进工况不适应的局限性。本方法可同时拓展至其他大型主轴承使用领域。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。一种用于隧道掘进机主轴承寿命状态定量预估方法，步骤如下：S1，根据隧道掘进机主轴承性能参数获取主轴承的基本额定寿命L10h和额定动载荷C。主轴承性能参数由主轴承参数设计人员、制造厂家共同确定。S2，依据PLC实时获取总推力F和刀盘扭矩Tn，每秒读取一次，记录在掘进机开始掘进后主轴承受力情况，并统计掘进总工作时间H；而掘进总工作时间H指有效掘进时间，判断标准为总推进力F＞0。S3，建立主轴承寿命预估模型，计算等效总消耗寿命L1。S3.1，计算荷载系数k，公式为：其中：C为额定动载荷，F为总推力，Tn为刀盘扭矩，R为刀盘半径。S3.2，将荷载系数k进行分区并获取各分区内荷载系数k的分布百分比Pi和加权系数wi；S3.3，根据步骤S3.2建立主轴承寿命预估模型，得到等效总消耗寿命L1：其中，pi为荷载系数k在某一区间的分布百分比，wi为荷载系数k在某一区间的加权系数，i表示第i个区间，且i＝1,2,...,7。默认情况下，w1-w7分别为0.1、0.3、0.5、0.7、0.9、1.1、1.3。S4，计算主轴承剩余寿命L，剩余寿命L为基于线性累积损伤理论求取的剩余寿命，用于对主轴承的寿命状态进行定量预估：L＝L10h-L1；其中，L10h为主轴承的基本额定寿命，L1为等效总消耗寿命。上面所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于隧道掘进机主轴承寿命状态定量预估方法，其特征在于，步骤如下：S1，根据隧道掘进机主轴承性能参数获取主轴承的基本额定寿命L10h和额定动载荷C；S2，依据PLC实时获取总推力F和刀盘扭矩Tn，每秒读取一次，记录在掘进机开始掘进后主轴承受力情况，并统计掘进总工作时间H；S3，建立主轴承寿命预估模型，计算等效总消耗寿命L1；S4，计算主轴承剩余寿命L：L＝L10h‑L1；其中，L10h为主轴承的基本额定寿命，L1为等效总消耗寿命。

【技术特征摘要】
1.一种用于隧道掘进机主轴承寿命状态定量预估方法，其特征在于，步骤如下：S1，根据隧道掘进机主轴承性能参数获取主轴承的基本额定寿命L10h和额定动载荷C；S2，依据PLC实时获取总推力F和刀盘扭矩Tn，每秒读取一次，记录在掘进机开始掘进后主轴承受力情况，并统计掘进总工作时间H；S3，建立主轴承寿命预估模型，计算等效总消耗寿命L1；S4，计算主轴承剩余寿命L：L＝L10h-L1；其中，L10h为主轴承的基本额定寿命，L1为等效总消耗寿命。2.根据权利要求1所述的用于隧道掘进机主轴承寿命状态定量预估方法，其特征在于，在步骤S2中，所述掘进总...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏宇，李建斌，荆留杰，杨晨，陈帅，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41