一种滚刀刀圈刀体配合面正压力测试系统及其测试方法技术方案

本发明专利技术尤其涉及一种能够实时监测滚刀滚压破岩过程中刀圈刀体配合面上正压力的测试系统及其测试方法。该系统包括数采仪、滚刀、电涡流位移传感器、工控机、压力传感器，其中：所述刀圈和/或刀体的配合面上局部开设凹槽，使得所述配合面上留出用于容纳所述压力传感器的压力感应区的空间间隙；所述压力感应区的一表面与所述空间间隙的一表面固结；初始稳定状态下，所述压力感应区存在一个给定的微小的初始垂直挤压变形量δ0；所述数采仪可实时采集所述三向力传感器、压力传感器和电涡流位移传感器的输出信号，并将其传输到工控机。本发明专利技术解决了滚刀滚压破岩时难以对刀圈刀体配合面上的正压力进行实时监控测量的局限性。

A positive pressure test system and its testing method for hob cutter ring cutter body matching surface

The invention relates in particular to a test system capable of monitoring the positive pressure on the mating surface of the cutter body in the process of rock breaking by rolling cutter in real time, and a test method thereof. The system consists of a data acquisition instrument, a hob, an eddy current displacement sensor, an industrial control machine, and a pressure sensor. A groove is provided on the matching surface of the knife ring and / or the knife body, so that the space gap is retained on the matching surface for the pressure sensing area of the pressure sensor. A surface consolidation of the space gap; in the initial stable state, the pressure induction zone has a given small initial vertical extrusion deformation amount [delta] 0; the data acquisition instrument can collect the output signals of the three direction force sensor, pressure sensor and eddy current displacement sensor in real time and transmit it to the industrial control machine. The invention solves the limitation of real-time monitoring and measuring of the positive pressure on the mating surface of the cutter body when the hob is rolling and breaking rock.

【技术实现步骤摘要】
一种滚刀刀圈刀体配合面正压力测试系统及其测试方法
本专利技术属于全断面隧道掘进机技术、信号分析处理技术和岩石破碎学的交叉领域，涉及一种盘形滚刀刀圈刀体配合面上正压力测试系统及其测试方法，尤其涉及一种能够实时监测盘形滚刀滚压破岩过程中刀圈刀体配合面上正压力的测试系统及其测试方法。
技术介绍
21世纪以来，随着我国经济的飞速发展以及城镇化水平的不断提高，地面可用空间越来越少，加强对地下空间的开发利用已成为了当今城镇化与城市现代化建设的必然趋势。在地下空间隧道开挖过程中，全断面掘进机凭借其开挖效率高、工程质量优、地质适应性强等诸多特点，逐渐得到了广泛使用。全断面掘进机又可分为两种类型：一种为全断面岩石隧道掘进机(FullFaceRockTunnelBoringMachine，国内习惯简称为TBM，下同)，主要用于具有一定自稳能力的岩石地层掘进，特别适用于野外长隧道掘进(引水隧洞、铁路隧道等)；另一种为全断面软地层隧道掘进机(国内习惯称之为盾构机，下同)，主要用于有水地层、软弱不稳定围岩和对地表有严格沉降控制要求的城市地下工程或过江隧道工程的掘进。总体来看，我国全断面掘进机的市场需求量预计超本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种滚刀刀圈刀体配合面正压力测试系统，包括滚刀标准线切割实验台、数据采集仪(以下简称数采仪)、滚刀、电涡流位移传感器、工控机、压力传感器，其特征在于：所述滚刀标准线切割实验台包括机架、活动横梁、刀座、岩石物料仓、水平工作台、垂直油缸、纵向油缸和水平油缸；所述滚刀包括刀圈、刀体、刀轴、轴承和端盖；所述滚刀安装在所述刀座内；所述刀座和所述活动横梁之间还安装有三向力传感器；所述盘形滚刀刃底接触力分布特性测试系统的主要特征还在于：所述刀圈和/或刀体的配合面上局部开设凹槽，使得所述配合面上留出用于容纳所述压力传感器的压力感应区的空间间隙；所述压力感应区的一表面与所述空间间隙的一表面固结，而所述压力感应区...

【技术特征摘要】
1.一种滚刀刀圈刀体配合面正压力测试系统，包括滚刀标准线切割实验台、数据采集仪(以下简称数采仪)、滚刀、电涡流位移传感器、工控机、压力传感器，其特征在于：所述滚刀标准线切割实验台包括机架、活动横梁、刀座、岩石物料仓、水平工作台、垂直油缸、纵向油缸和水平油缸；所述滚刀包括刀圈、刀体、刀轴、轴承和端盖；所述滚刀安装在所述刀座内；所述刀座和所述活动横梁之间还安装有三向力传感器；所述盘形滚刀刃底接触力分布特性测试系统的主要特征还在于：所述刀圈和/或刀体的配合面上局部开设凹槽，使得所述配合面上留出用于容纳所述压力传感器的压力感应区的空间间隙；所述压力感应区的一表面与所述空间间隙的一表面固结，而所述压力感应区的另一表面与所述空间间隙的另一表面紧密贴合；初始稳定状态下(即所述刀圈和刀体正常过盈装配后，常温未滚压破岩时)，所述压力感应区存在一个给定的微小的初始垂直挤压变形量δ0；在所述刀圈和/或刀体上沿滚刀轴线开挖出线槽，以便布设所述压力传感器的信号线缆；在所述定制滚刀的侧面上布设有标记凸起点，其位置与所述压力感应区的布设位置一一对应且对齐；将所述电涡流位移传感器的探头固定安装于所述刀座一侧，且所述探头与旋转至最低点处的所述标记凸起点对正；所述数采仪可实时采集所述三向力传感器、压力传感器和电涡流位移传感器的输出信号，并将其传输到工控机，以便进行处理分析。2.根据权利要求1所述的滚刀刀圈刀体配合面正压力测试系统，其特征在于：其中至少一个所述凹槽的中心留有凸起；所述空间间隙由所述凸起与与其相对的结构特征之间共同围成。3.根据权利要求2所述的滚刀刀圈刀体配合面正压力测试系统，其特征在于：将弹性元件活套入所述凸起；所述压力感应区的一表面与所述弹性元件的开放端紧密贴合，而所述压力感应区的另一表面与与其相对的结构特征紧密贴合；初始稳定状态下，所述弹性元件产生的弹性力作用下，使得所述压力感应区存在一个给定的微小的初始垂直挤压变形量δ1；所述δ0远大于δ1。4.根据权利要求3所述的滚刀刀圈刀体配合面正压力测试系统，其特征在于：所述弹性元件为压簧。5.根据权利要求4所述的滚刀刀圈刀体配合面正压力测试系统，其特征在于：所述弹性元件与所述压力感应区之间设置接触垫片。6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的滚刀刀圈刀体配合面正压力测试系统，其特征在于：所述压力传感器采用耐高温薄膜式压力传感器。7.根据权利要求1、2、3、4或5所述的滚刀刀圈刀体配合面正压力测试系统，其特征在于：所述压力传感器等角度间隔地安装于所述滚刀内。8.根据权利要求1、2、3、4或5所述的滚刀刀圈刀体配合面正压力测试系统，其特征在于：所述凹槽为周向开设，且所述凹槽的周向尺寸特征关于通过所述滚刀轴线的中间对称平面对称。9.一种与所述滚刀刀圈刀体配合面正压力测试系统配套使用的滚刀刀圈刀体配合面正压力测试系统，其特征在于：该方法包括如下步骤：步骤1：试验准备：分步1.1：在最大限度地保证与所述标准滚刀相似度的前提下(相同材料、热处理工艺、外形尺寸、装配...

【专利技术属性】
技术研发人员：张魁，刘金刚，张高峰，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43