本发明专利技术涉及一种动态补偿盾构机刀盘及刀盘刀具整体服役状态评估方法。刀盘包括刀盘本体、伸缩刀架、推进装置和锁定装置，缩刀架滑动连接于刀盘本体上，伸缩刀架上设有多列先行刀组，推进装置与伸缩刀架相连，推进装置工作带动多例先行刀组移动，以调节先行刀组的伸出长度；锁定装置设于刀盘本体上，与伸缩刀架锁止连接或解除锁止连接。当先行刀组出现磨损情况时，推进装置推动先行刀组向掘进方向移动以调节先行刀组的伸出长度。评估方法用于评估先行刀组磨损情况，通过对先行刀组的整体健康服役状态进行量化评估，以判定是否需要进行刀具的检修和更换，指导盾构刀具的掘进距离预测和检修时机，满足盾构一次长距离掘进需求，进而提高盾构掘进效率。高盾构掘进效率。高盾构掘进效率。
【技术实现步骤摘要】
动态补偿盾构机刀盘及刀盘刀具整体服役状态评估方法
[0001]本专利技术涉及盾构机
，尤其涉及动态补偿盾构机刀盘及刀盘刀具整体服役状态评估方法。
技术介绍
[0002]近年来随着我国经济的快速增长，城市地下空间的迅速发展，对城市地下空间的有效开发及高效利用成为了衡量城市现代化的标志，能够扩大空间容量、提高城市集约度，使交通流畅。因此应用盾构法施工成为开发地下空间的必然途径。盾构法是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法。盾构机械在地中推进，通过盾构外壳和管片支承，同时在开挖面前方用盾构刀盘进行土体开挖，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。其掘进速度快，对地上的建筑、交通影响较小，适用于埋深大和高水压的地质条件等特点，在隧道施工中具有不可取代的作用。
[0003]在盾构掘进过程中，刀盘刀具直接与土层和岩石接触，在施工中经常出现刀具磨损严重、破损，导致工程事故的发生，给整个工程的工期、造价带来严重影响。刀具磨损严重，沾粘土体，长时间运行使刀盘温度过高，使换刀条件恶劣，换刀频繁，是盾构机不能长距离掘进的重要因素，直接影响开挖面的稳定和掘进工程的效率。
技术实现思路
[0004](一)要解决的技术问题
[0005]鉴于现有技术的上述缺点、不足，本专利技术提供一种动态补偿盾构机刀盘及刀盘刀具整体健康服役状态评估方法，通过将伸缩刀架滑动连接于刀盘本体上控制先行刀俎的伸出长度，解决了现有技术中由于刀具磨损严重、换刀频繁导致的掘进效率低的技术问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种动态补偿盾构机刀盘及刀盘刀具整体健康服役状态评估方法，具体技术方案如下：
[0008]一种动态补偿盾构机刀盘，包括：
[0009]刀盘本体，刀盘本体上设置有多列刀具穿插孔，多列刀具穿插孔成圆周阵列式分布；
[0010]伸缩刀架，滑动连接于刀盘本体上，伸缩刀架上垂直设有多列先行刀组，多例先行刀组成圆周阵列式分布；
[0011]推进装置，与伸缩刀架相连，推进装置工作能够带动伸缩刀架上的多例先行刀组分别插入或拔出多列刀具穿插孔内；
[0012]锁定装置，设于刀盘本体上，适于与伸缩刀架锁止连接或解除锁止连接；
[0013]线性传感器，设于刀盘本体上，用于检测多列先行刀组的伸出长度；
[0014]控制器，分别与线性传感器、推进装置和锁定装置通讯连接。
[0015]进一步地，锁定装置为电磁锁定装置，包括第一锁定件、第二锁定件和电磁线圈；
[0016]刀盘本体上设置有安装孔；
[0017]电磁线圈和第一锁定件均设于安装孔内，电磁线圈通过复位弹簧与第一锁定件相连；
[0018]第二锁定件设于伸缩刀架上，第一锁定件能够在电磁线圈磁力及复位弹簧的弹簧力的作用下与第二锁定件锁止连接或解除锁止连接。
[0019]具体地，第一锁定件包括锁定柱；
[0020]锁定柱一端通过复位弹簧与电磁线圈弹性连接，另一端为齿形结构；
[0021]第二锁定件为齿条，齿条设于伸缩刀架的外周，延伸方向与伸缩刀架的滑动方向相平行；
[0022]锁定柱能够在电磁线圈及复位弹簧的力的作用下与齿条啮合连接或解除啮合连接。
[0023]进一步地，刀盘本体包括：
[0024]环状体，伸缩刀架滑动连接于环状体内；
[0025]多个辐条板，多个辐条板圆周陈列式分布于环状体的内圈，一端与环状体相连，另一端相互连接；
[0026]多例刀具穿插孔分别设于多个辐条板上。
[0027]进一步地，伸缩刀架包括内侧刀架和外侧刀架，推进装置包括内推进装置和外推进装置；
[0028]外推进装置为环形缸，动力输出端与外侧刀架相连；
[0029]外侧刀架的中心还设置有与环形缸中心通孔相贯通的圆孔，外侧刀架上还设置有导向柱，内侧刀架滑动连接于导向柱上；
[0030]内推进装置穿设于中心通孔内，动力输出端穿过圆孔与内侧刀架相连。
[0031]进一步地，任一列先行刀组包括多个内切刀和多个外切刀；
[0032]多个内切刀设于前侧刀架上，多个外切刀设于后侧刀架上。
[0033]进一步地，外侧刀架包括多个外切刀辐条臂，多个外切刀辐条臂等间隔设置，一端与环形缸的动力输出端相连，另一端滑动连接于环状体上；
[0034]多个外切刀等间隔设于外切刀辐条臂上；
[0035]任一个外切刀辐条臂上均设置有导向柱，前侧刀架滑动连接于导向柱上。
[0036]进一步地，前侧刀架包括多个内切刀辐条臂，多个内切刀辐条臂等间隔设置，端部相互连接；
[0037]多个内切刀等间隔设于内切刀辐条臂上，内切刀辐条臂远离内切刀的一侧还设置有滑套，滑套滑动连接于导向柱上。
[0038]进一步地，齿条设于任一个外切刀辐条臂的端部，齿条的延伸方向与外切刀辐条臂相垂直；
[0039]环状体内圈对应设置有滑槽，齿条滑动连接于滑槽内；
[0040]安装孔也设于滑槽内。
[0041]一种刀盘刀具整体健康服役状态评估方法，用于对权利要求9的动态补偿盾构机刀盘刀具的磨损状态进行评估，评估方法包括：
[0042]获取单体刀具磨损量δ(mm)、刀具的初始厚度H(mm)，计算单体刀具磨损比κ，其计
算公式为：κ＝δ/H；
[0043]预设刀具磨损级别，将计算所得的单体刀具磨损比κ的数值与预设的刀具磨损级别相比对，判定刀具磨损状态；
[0044]基于计算所得的刀具磨损比κ计算同类型刀具的整体服役状态健康系数χ，其计算公式为：
[0045][0046]其中，m为同一磨损程度的刀具的数量，下标i(1,2,
…
)代表刀具磨损级别的级数；
[0047]基于计算所得的同类型刀具的整体服役状态健康系数χ计算不同类型刀具协同下的刀具整体服役健康系数ξ，其计算公式为：
[0048][0049]其中，M为不同类型刀具的数量，n为刀具类型；
[0050]根据计算所得不同类型刀具协同作用下刀具整体服役状态健康系数ξ划分5种刀具整体状态类型，并基于刀具整体状态类型判定是否对刀具进行检修。
[0051](三)有益效果
[0052]本专利技术提供的动态补偿盾构机刀盘及刀盘刀具整体健康状态评估方法，填补了现有技术的空白。
[0053]本专利技术中，动态补偿盾构机刀盘包括刀盘本体和伸缩刀架，刀盘本体上设置有圆周阵列式分布的刀具穿插孔，伸缩刀架上对应设置有多列先行刀组，通过将伸缩刀架滑动连接于刀盘本体上，通过推进装置带动伸缩刀架上的先行刀组插入或拔出刀具穿插孔。具体作业时，当先行刀组出现磨损情况，控制推进装置启动，推进装置推动先行刀组向掘进方向移动，调节先行刀组的伸出长度，当到达设定长度时通过锁定装置将伸缩刀架位置锁定，以使先行刀组的伸出长度始终满足掘进需求，无需频繁更换刀具，可满足长距离掘进需求，进而提高了掘进本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种动态补偿盾构机刀盘，其特征在于，包括：刀盘本体(1)，所述刀盘本体(1)上设置有多列刀具穿插孔(121)，多列所述刀具穿插孔(121)成圆周阵列式分布；伸缩刀架(2)，滑动连接于所述刀盘本体(1)上，所述伸缩刀架(2)上垂直设有多列先行刀组(5)，多例所述先行刀组(5)成圆周阵列式分布；推进装置(3)，与所述伸缩刀架(2)相连，所述推进装置(3)工作能够带动所述伸缩刀架(2)上的多例所述先行刀组(5)分别插入或拔出多列所述刀具穿插孔(121)；锁定装置(4)，设于所述刀盘本体(1)上，适于与所述伸缩刀架(2)锁止连接或解除锁止连接；线性传感器(9)，设于所述刀盘本体(1)上，用于检测多列所述先行刀组(5)的伸出长度；控制器(10)，分别与所述线性传感器(9)、所述推进装置(3)和所述锁定装置(4)通讯连接。2.根据权利要求1所述的动态补偿盾构机刀盘，其特征在于，所述锁定装置(4)为电磁锁定装置(4)，包括第一锁定件(430)、第二锁定件(440)和电磁线圈(410)；所述刀盘本体(1)上设置有安装孔；所述电磁线圈(410)和所述第一锁定件(430)均设于所述安装孔内，所述电磁线圈(410)通过复位弹簧(420)与所述第一锁定件(430)相连；所述第二锁定件(440)设于所述伸缩刀架(2)上，所述第一锁定件(430)能够在所述电磁线圈(410)磁力及所述复位弹簧(420)的弹簧力的作用下与所述第二锁定件(440)锁止连接或解除锁止连接。3.根据权利要求2所述的动态补偿盾构机刀盘，其特征在于，所述第一锁定件(430)包括锁定柱；所述锁定柱一端通过所述复位弹簧(420)与所述电磁线圈(410)连接，另一端为齿形结构；所述第二锁定件(440)为齿条，所述齿条设于所述伸缩刀架(2)的外周，延伸方向与所述伸缩刀架(2)的滑动方向相平行；所述锁定柱能够在所述电磁线圈(410)及所述复位弹簧(420)的力的作用下与所述齿条啮合连接或解除啮合连接。4.根据权利要求1所述的动态补偿盾构机刀盘，其特征在于，所述刀盘本体(1)包括：环状体(110)，所述伸缩刀架(2)滑动连接于所述环状体(110)内，所述环状体(110)前端面上圆周阵列式设置多个仿形刀(6)；多个辐条板(120)，多个所述辐条板(120)圆周陈列式分布于所述环状体(110)的内圈，一端与所述环状体(110)相连，另一端相互连接，多个所述辐条板(120)的相互连接处还设置有中心刀(7)；多例所述刀具穿插孔(121)分别设于多个所述辐条板(120)上，所述刀具穿插孔(121)的两侧还设置有刮刀(8)。5.根据权利要求4所述的动态补偿盾构机刀盘，其特征在于，所述伸缩刀架(2)包括内侧刀架(210)和外侧刀架(220)，所述推进装置(3)包括内推进装置(310)和外推进装置
(320)；所述外推进装置(320)为环形缸，动力输出端与所述外侧刀架...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏英杰，杨宇友，郑桂峰，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：
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