一种具备磨损检测功能的TBM滚刀自动夹持装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种具备磨损检测功能的TBM滚刀自动夹持装置，包括设置在滚刀壳体内的主液压缸和副液压缸，主液压缸的活塞杆与副液压缸的活塞杆之间连接有型块，刀轴通过型块及滚刀壳体内的定位部夹持定位，主液压缸和副液压缸均与液压控制系统相连，液压控制系统包括依次连接的高压油源、第一换向阀，第一换向阀与主液压缸的油腔、副液压缸的油腔连通，主液压缸另一个腔体、副液压缸的另一个腔体内均设置有复位弹簧，终端油路连接有磨损检测头和排液阀，磨损检测头设置在滚刀壳体的前端面。本发明专利技术具备磨损在线检测、滚刀快速夹持、滚刀快速释放等功能，解决现有滚刀装置检测和更换效率低下等问题。低下等问题。低下等问题。

An automatic clamping device for TBM hob with wear detection function

【技术实现步骤摘要】
一种具备磨损检测功能的TBM滚刀自动夹持装置


[0001]本专利技术涉及掘进机滚刀安装与检测
，特别是指一种具备磨损检测功能的TBM滚刀自动夹持装置。

技术介绍

[0002]滚刀装置一般安装于TBM刀盘面板，用以滚压、切割、破碎前方岩石，降低刀盘切削难度，是TBM的关键核心零部件。滚刀装置的数量、尺寸及分布，一般需要根据隧道的地质情况进行定制化设计。
[0003]由于滚刀装置常面临复杂地质条件引起的强冲击载荷，因此滚刀极易发生磨损、破损等，需要在工作过程中频繁的检测和更换。传统滚刀装置一般采用螺栓连接固定在TBM刀盘面板上，通过对螺栓施加一个预紧力，实现楔形机构对滚刀的定位和紧固。但是，由于螺栓连接安装和拆卸过程比较繁琐，导致滚刀发生磨损时更换或维修更加困难；同时，需要对滚刀进行频繁的检测，以保证刀盘面板的安全性。
[0004]经检索现有申请公布日为2019.02.22、申请公布号为CN109372537A的专利技术专利申请，为了解决盘形滚刀拆卸时需多人协作完成、费时费力的技术问题，公开了一种基于电液控制的可快速换刀的新型滚刀刀座，包括箱体，箱体内设有C形块和滚刀，滚刀的刀轴一侧卡进C形块内、另一侧设有滚刀通道，箱体内还设有顶出油缸和顶紧油缸，顶出油缸和顶紧油缸分别设置在刀轴的两侧。
[0005]在使用上述专利技术专利申请的技术方案时，通过对顶紧油缸和顶出油缸的控制，将滚刀刀轴推到滚刀通道内，通过人工或机械手从刀盘后部将滚刀拿出，滚刀拿出时，刀轴沿滚刀通道向外侧滑动直到脱离箱体。但是，仍然需要采用常规的方式对滚刀磨损情况进行检测，当滚刀磨损需要更换时，顶紧油缸和顶出油缸仍然处于夹紧状态，无法保证刀盘面板不受损坏；另外，顶紧油缸和顶出油缸无法快速伸缩，无法实现滚刀的快速夹持和快速释放。

技术实现思路

[0006]针对上述
技术介绍
中的不足，本专利技术提出一种具备磨损检测功能的TBM滚刀自动夹持装置，解决了滚刀磨损检测和滚刀更换效率低下的技术问题。
[0007]本申请的技术方案是这样实现的：一种具备磨损检测功能的TBM滚刀自动夹持装置，包括设置在滚刀壳体内的主液压缸和副液压缸，所述主液压缸的活塞杆与副液压缸的活塞杆之间连接有型块，所述刀轴通过型块及滚刀壳体内的定位部夹持定位，所述主液压缸和副液压缸均与液压控制系统相连，所述液压控制系统包括依次连接的高压油源、第一换向阀，所述第一换向阀与所述主液压缸的油腔、所述副液压缸的油腔连通，所述主液压缸另一个腔体、所述副液压缸的另一个腔体内均设置有复位弹簧，所述终端油路连接有磨损检测头和排液阀，所述磨损检测头设置在所述滚刀壳体的前端面。
[0008]进一步地，所述第一换向阀后方的油路上设置有压力传感器，压力传感器既可以
设置在干路上，也可以设置在各个滚刀组件的支路上，用于监测夹紧状态下的液压力，便于压力出现波动时进行调整，同时也用于压力超出允许范围后更换滚刀或液压元件。
[0009]进一步地，所述第一换向阀后方的油路上设置有蓄能器，在蓄能器内的高压乳化液的作用下，向主液压缸和副液压缸持续输出用于夹持刀轴的力，使得主液压缸和副液压缸持续输出稳定的力，实现滚刀的稳定可靠的夹持功能。
[0010]进一步地，所述第一换向阀后方的油路上设置有第二换向阀，所述第二换向阀分别与所述主液压缸的油腔、所述副液压缸的油腔、所述磨损检测头和排液阀连通，所述蓄能器包括前端蓄能器，所述第一换向阀与第二换向阀之间设置所述压力传感器和前端蓄能器。
[0011]当刀轴快速夹持，所述第一换向阀处于截止位、第二换向阀处于导通位，所述第一蓄能器内的高压乳化液流出，流出的乳化液分别流入压力传感器、第二换向阀；乳化液经第二换向阀流出后分别流入磨损检测头、截止阀、终端经蓄能器、主液压缸和副液压缸，主液压缸的活塞杆在高压乳化液的作用下做伸出运动，副液压缸的活塞杆在高压乳化液的作用下做缩回运动，主液压缸和副液压缸在前端蓄能器内的高压乳化液的作用下，持续输出用于夹持刀轴的力；当压力传感器检测到前端蓄能器内的乳化液压力低于预设压力时，第一换向阀切换至导通位，油源内的高压乳化液经过第一换向阀流入后方油路，当压力传感器的示数达到预设值时，第一换向阀切换至截止位，停止为前端蓄能器补充乳化液。
[0012]所述磨损检测的过程中，第二换向阀处于导通位，前端蓄能器内流出的高压乳化液分别流入压力传感器、第二换向阀；乳化液经第二换向阀后流入磨损检测头，当滚刀发生严重磨损时，岩壁与磨损检测头发生接触，磨损检测头的表面持续磨损，当磨损检测头发生破坏后，其内部的乳化液直接流入外界，压力传感器检测到系统内乳化液压力降低，根据压力传感器的压力信号，自动判断滚刀磨损程度已达临界值，通过更换新的滚刀避免刀盘面板发生破坏。
[0013]当滚刀严重磨损需要更换时，对所述刀轴进行释放，所述第一换向阀处于截止位，所述第二换向阀从导通位切换至截止位，打开排液阀，所述主液压缸一腔体内的乳化液在另一腔体内的复位弹簧的作用下流出，副液压缸一腔体内的乳化液在另一腔体内的复位弹簧的作用下流出，所述磨损检测头内的乳化液流出，所述主液压缸、副液压缸、截止阀流出的乳化液经排液阀流出，所述主液压缸的活塞杆在复位弹簧的作用下做缩回运动，所述副液压缸的活塞杆在复位弹簧的作用下做伸出运动，所述主液压缸和副液压缸通过型块带动刀轴远离滚刀壳体的定位部，将新的滚刀安装在型块上，将第二换向阀从截止位切换至导通位，前端蓄能器的高压乳化液流入压力传感器和第二换向阀，高压乳化液经第二换向阀分别流入磨损检测头、截止阀、终端经蓄能器、主液压缸和副液压缸；此时，切换液压系统至刀轴快速夹持。
[0014]进一步地，所述第二换向阀后方的油路上设置有单向阀，所述蓄能器还包括后端蓄能器，所述单向阀后方的油路上设置有所述后端蓄能器。单向阀和后端蓄能器共同作用，防止回流且保压，充分保证各个滚刀组件中压力稳定。
[0015]进一步地，所述第一换向阀、第二换向阀、排液阀均为与控制单元相连的电磁阀，所述压力传感器与所述控制单元相连。实现了液压系统调节的自动化，在不同的工况下，当需要补油或卸油时，控制系统会根据压力传感器的监测，自动控制各个阀件的通断和换向。
[0016]进一步地，每个滚刀壳体上设置有两个磨损检测头，两个磨损检测头相对滚刀呈对角布置，保证滚刀磨损在线监测的可靠性，防止发生偏磨时无法检测的情况发生。
[0017]进一步地，每个滚刀壳体内均设置有两对液压缸，每对液压缸均包括一个所述主液压缸、一个所述副液压缸，两对液压缸分别与所述刀轴的两端定位配合，进一步提高夹持的可靠性和便捷性。
[0018]进一步地，所述型块包括导向部和卡爪部，所述导向部与滚刀壳体插接配合，保证型块随主液压缸和副液压缸运动的便捷性及夹持的可靠性；所述卡爪部设置有卡接刀轴的顶紧槽，卡爪部通过顶紧槽带动滚刀的刀轴快速夹紧或快速释放；在所述定位部为定位槽，所述滚刀处于夹紧状态时，所述刀轴卡接在圆弧槽与定位槽之间。
[0019]进一步地，所述顶紧槽为半圆形的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具备磨损检测功能的TBM滚刀自动夹持装置，包括设置在滚刀壳体（35）内的主液压缸和副液压缸，所述主液压缸的活塞杆与副液压缸的活塞杆之间连接有型块（39），所述刀轴（36）通过型块（39）及滚刀壳体（35）内的定位部夹持定位，所述主液压缸和副液压缸均与液压控制系统相连，其特征在于：所述液压控制系统包括依次连接的高压油源（33）、第一换向阀（32），所述第一换向阀（32）与所述主液压缸的油腔、所述副液压缸的油腔连通，所述主液压缸另一个腔体、所述副液压缸的另一个腔体内均设置有复位弹簧，所述终端油路连接有磨损检测头和排液阀，所述磨损检测头设置在所述滚刀壳体（35）的前端面。2.根据权利要求1所述的具备磨损检测功能的TBM滚刀自动夹持装置，其特征在于：所述第一换向阀（32）后方的油路上设置有压力传感器（29）。3.根据权利要求2所述的具备磨损检测功能的TBM滚刀自动夹持装置，其特征在于：所述第一换向阀（32）后方的油路上设置有蓄能器。4.根据权利要求3所述的具备磨损检测功能的TBM滚刀自动夹持装置，其特征在于：所述第一换向阀（32）后方的油路上设置有第二换向阀（30），所述第二换向阀（30）分别与所述主液压缸的油腔、所述副液压缸的油腔、所述磨损检测头和排液阀连通，所述蓄能器包括前端蓄能器（28），所述第一换向阀（32）与第二换向阀（30）之间设置所述压力传感器（29）和前端蓄能器（28）。5.根据权利要求4所述的具备磨损检测功能的TBM滚刀自动夹持装置，其特征在于：刀轴（36）快速夹持，所述第一换向阀（32）处于截止位、第二换向阀（30）处于导通位，所述第一蓄能器内的高压乳化液流出，流出的乳化液分别流入压力传感器29、第二换向阀（30）；乳化液经第二换向阀（30）流出后分别流入磨损检测头、截止阀、终端经蓄能器、主液压缸和副液压缸，主液压缸的活塞杆在高压乳化液的作用下做伸出运动，副液压缸的活塞杆在高压乳化液的作用下做缩回运动，主液压缸和副液压缸在前端蓄能器（28）内的高压乳化液的作用下，持续输出用于夹持刀轴（36）的力；当压力传感器（29）检测到前端蓄能器（28）内的乳化液压力低于预设压力时，第一换向阀（32）切换至导通位，油源（33）内的高压乳化液经过第一换向阀（32）流入后方油路，当压力传感器（29）的示数达到预设值时，第一换向阀（32）切换至截止位，停止为前端蓄能器（28）补充乳化液。6.根据权利要求4或5所述的具备磨损检测功能的TBM滚刀自动夹持装置，其特征在于：所述磨损检测的过程中，第二换向阀（30）处于导通位，前端蓄能器（28）内流出的高压乳化液分别流入压力传感器（29）、第二换向阀（30）；乳化液经第二换向阀（30）后流入磨损检测头，当滚刀（100）发生严重磨损时，岩壁与磨损检测头发生接触，磨损检测头的表面持续磨损，当磨损检测头发生破坏后，其内部的乳化液直接流入外界，压力传感器（29）检测到系统内乳化液压力降低，根据压力传感器（29）的压力信号，自动判断滚刀（100）磨损程度已达临界值，通过更换新的滚刀（100）避免刀盘面板发生破坏。7.根据权利要求6所述的具备磨损检测功能的TBM滚刀自动夹持装置，其特征在于：当滚刀（100）严重磨损需要更换时，对所述刀轴（36）进行释放，所述第一换向阀（32）处于截止位，所述第二换向阀（30）从导通位切换至截止位，打开排液阀，所述主液压缸一腔体内的乳化液在另一腔体内的复位弹簧的作用下流出，副液压缸一腔体内的乳化液在另一腔体内的
复位弹簧的作用下流出，所述磨损检测头内的乳化液流出，所述主液压缸、副液压缸、截止阀流出的乳化液经排液阀流出，所述主液压缸的活塞杆在复位弹簧的作用下做缩回运动，所述副液压缸的活塞杆在复位弹簧的作用下做伸出运动，所述主液压缸和副液压缸通过型块（39）带动刀轴（36）远离滚刀壳体的定位部，将新的滚刀（100）安装在型块（39）上，将第二换向阀（30）从截止位切换至导通位，前端蓄能器（28）的高压乳化液流入压力传感器（29）和第二换向阀（30），高压乳化液经...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾连辉，杨旭，詹晨菲，郑博，蔡留金，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：