一种齿轮接触式盾尾间隙自动测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种齿轮接触式盾尾间隙自动测量装置，包括传动电机、传感测量装置、齿轮齿条机构和保护壳，所述齿轮齿条机构包括直齿条和齿轮，所述齿轮与所述直齿条啮合，所述传动电机的电机驱动轴与所述齿轮传动连接，所述直齿条的一端与所述保护壳连接，所述传动电机可通过所述齿轮驱动所述直齿条伸缩进而带动所述保护壳伸缩，所述传感测量装置用于测量所述直齿条的位移变化量。本实用新型专利技术的优点是：实现盾尾间隙测量的智能化测量及控制，进一步提升测量的精度，减少施工安全风险，保障盾尾间隙测量工作安全高效开展；不仅仅局限于盾尾间隙的测量，而且在其相关领域及其满足测量要求的情况下均可使用，应用面广；结构简单合理，使用方便。使用方便。使用方便。

【技术实现步骤摘要】
一种齿轮接触式盾尾间隙自动测量装置


[0001]本技术涉及隧道及地下工程
，尤其是一种齿轮接触式盾尾间隙自动测量装置。

技术介绍

[0002]盾尾间隙是管片与盾构机壳体之间存在的缓冲空间，当盾尾间隙控制不良时，管片与盾构机壳体发生直接接触，容易导致管片破碎及局部收敛，因此盾尾间隙的有效控制一直是保障衬砌环管片拼装质量的重要手段，而盾尾间隙的精准测量则是重中之重。
[0003]目前传统的人工测量盾尾间隙的方法是人工利用钢直尺进入盾尾进行测量，但此方法受人为因素影响较大，测量精度无法得到充分保障，并且在恶劣的盾尾条件下进行人工测量，既影响了正常的管片拼装施工进度又对测量人员的安全产生较大隐患，并且在一定程度上延缓了施工进度。
[0004]国内外盾尾间隙的自动测量装置或技术主要有两类，分别是物理接触式及声光采集式，其中物理接触式又包含弹性传动式和液压油缸式。几种方式都存在一定的弊端，其中弹性传动结构易变形，抗干扰能力弱，无法满足精度的精准测量；液压测量装置安装不便且养护要求较高，无法充分适应盾尾恶劣环境；激光测量技术市面应用较多，但易受盾尾粉尘及积泥影响，实际施工下与真实数值偏差较大，不具有施工指导意义。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种齿轮接触式盾尾间隙自动测量装置，通过齿轮接触式的测量方式实现了盾尾间隙测量的自动化，不但有效减少了人为测量带来的误差与不安全性，而且接触式的测量解决了非接触式测量易受环境影响的问题；同时，刚性齿条测量有效避免了弹性测量的精度不准确性，保证了长期工作下测量装置的精度，对现场施工具有实质性指导意义，有效避免了因盾尾间隙测量有误而造成的盾构施工事故。
[0006]本技术目的实现由以下技术方案完成：
[0007]一种齿轮接触式盾尾间隙自动测量装置，安装在盾构机的盾尾与管片之间，其特征在于：包括传动电机、传感测量装置、齿轮齿条机构和保护壳，所述齿轮齿条机构包括直齿条和齿轮，所述齿轮与所述直齿条啮合，所述传动电机的电机驱动轴与所述齿轮传动连接，所述直齿条的一端与所述保护壳连接，所述传动电机可通过所述齿轮驱动所述直齿条伸缩进而带动所述保护壳伸缩，所述传感测量装置用于测量所述直齿条的位移变化量。
[0008]所述传感测量装置为编码器，所述编码器与所述齿轮的齿轮轴连接，所述编码器测量所述直齿条伸出时所述齿轮的旋转圈数并转换为所述直齿条的位移变化量。
[0009]所述传感测量装置为拉绳式位移传感器，所述拉绳式位移传感器的拉绳与所述直齿条的另一端连接，所述拉绳式位移传感器测量所述直齿条的位移变化量。
[0010]所述保护壳的外侧设置有密封板，所述密封板固定在所述盾尾的盾壳外，所述保
护壳的位移由所述密封板限位。
[0011]所述保护壳与所述密封板之间设置有唇形密封。
[0012]所述直齿条连接有固定滑槽，所述固定滑槽的一端与盾尾的内壁连接，所述直齿条的位移由所述固定滑槽限位。
[0013]所述直齿条的另一端设置有齿条底座。
[0014]该自动测量装置内嵌于盾尾的内壁上。
[0015]本技术的优点是：实现盾尾间隙测量的智能化测量及控制，进一步提升测量的精度，减少施工安全风险，保障盾尾间隙测量工作安全高效开展；不仅仅局限于盾尾间隙的测量，而且在其相关领域及其满足测量要求的情况下均可使用，应用面广；结构简单合理，使用方便。
附图说明
[0016]图1为本技术的俯视图；
[0017]图2为本技术的侧视图（初始状态）；
[0018]图3为本技术的侧视图（工作状态）。
实施方式
[0019]以下结合附图通过实施例对本技术特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
[0020]如图1
‑
3所示，图中标记1
‑
14分别表示为：传动电机1、编码器2、直齿条3、齿轮4、固定滑槽5、电机驱动轴6、齿轮轴7、拉绳式位移传感器8、齿条底座9、保护壳10、密封板11、唇形密封12、盾壳13、拉绳14。
[0021]实施例：如图1至图3所示，本实施例中的齿轮编码式盾尾间隙自动测量装置安装在盾尾与管片之间，内嵌于盾尾内壁上，整个装置包括：置于盾壳13表面提供动力的传动电机1，与传动电机1的电机驱动轴6相连接的用于测算脉冲变化量的编码器2，与电机驱动轴6传动连接的齿轮4，置于盾壳13凹槽内部作为主要测量部件的直齿条3以及安装在直齿条3一端的齿条底座9，该直齿条3与齿轮4相啮合；与直齿条3的另一端焊接成整体的保护壳10，设置在保护壳10外端的密封板11，置于保护壳10与密封板11之间的唇形密封12。
[0022]进行间隙测量时，通过传动电机1的正反转驱动齿轮4旋转，齿轮4则带动直齿条3在固定滑槽5中做往复的行程运动。编码器2与齿轮4的齿轮轴7相连接从而实现编码器2与传动电机1之间的传动配合。
[0023]在本实施例中，电机驱动轴6与齿轮4之间可采用单圆头平键进行过盈配合连接，便于安装。直齿条3采用固定滑槽5进行约束，保证直齿条3运行过程中的平稳性。此外，在固定滑槽5的齿槽后方可设有注入润滑油口，减少其与直齿条3之间的接触磨损，进一步保证测量精度。
[0024]当传动电机1转动时，直齿条3的位移量转换成电信号，以脉冲的形式输出，记录直齿条3从零位至完全伸出顶紧管片时的累计脉冲数，将累计脉冲数转换为齿轮4的旋转圈数，并通过齿轮4与直齿条3的位移计算公式，精确测得直齿条3从零位至完全伸出顶紧管片的位移量S，该位移量S即为所测盾尾间隙数值，直齿条3的位移变化量计算如下：
[0025]S=πλImz/Pρ
[0026]式中，S：齿条位移量；
[0027]λ：减速器的减速比；
[0028]I：累计脉冲数
[0029]m：齿轮齿数
[0030]z：齿轮模数
[0031]P：旋转编码器每转对应的脉冲数
[0032]ρ:PG卡的分频比
[0033]上述测量方法避免了现有非接触式的盾尾间隙测量系统易受空气中水蒸汽及粉尘等影响造成的测量不精准的问题，使测量数据更加精准。同时，采用直齿条3和齿轮4啮合传动原理，齿轮齿条的精确啮合远远胜于弹性连接的传动精度，且直齿条3上下传动不受盾尾扬程较大、盾尾内壁泥水较多影响，可实现盾尾恶劣条件下的精准测量作业。
[0034]如图2和图3所示，在本实施例中，可在自动测量装置内增设一道拉绳式位移传感器8。拉绳式位移传感器8的拉绳14预先伸出一定长度a,并沿垂直于直齿条3位移方向固定于齿条底座9上，此时传动电机1通过齿轮4传动直齿条3进行位移，直齿条3伸缩位移的同时带动拉绳14进行伸缩。对比图2和图3所示，当直齿条3伸出顶住盾尾时，记录拉绳传感器所计量出的拉绳位移数值b，利用勾股定理即可得到直齿条3的位移变化量；其中所计算c即为盾尾间隙测量数值。通过在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种齿轮接触式盾尾间隙自动测量装置，安装在盾构机的盾尾与管片之间，其特征在于：包括传动电机、传感测量装置、齿轮齿条机构和保护壳，所述齿轮齿条机构包括直齿条和齿轮，所述齿轮与所述直齿条啮合，所述传动电机的电机驱动轴与所述齿轮传动连接，所述直齿条的一端与所述保护壳连接，所述传动电机可通过所述齿轮驱动所述直齿条伸缩进而带动所述保护壳伸缩，所述传感测量装置用于测量所述直齿条的位移变化量。2.根据权利要求1所述的一种齿轮接触式盾尾间隙自动测量装置，其特征在于：所述传感测量装置为编码器，所述编码器与所述齿轮的齿轮轴连接，所述编码器测量所述直齿条伸出时所述齿轮的旋转圈数并转换为所述直齿条的位移变化量。3.根据权利要求1所述的一种齿轮接触式盾尾间隙自动测量装置，其特征在于：所述传感测量装置为拉绳式位移传感器，所述拉绳式位移传感器的拉绳与所述直齿...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹坤，陆跃，李伟，唐虎，李想，尚启明，余长江，文毅然，郑思远，翟昌骏，韩体忠，
申请(专利权)人：中铁上海工程局集团有限公司，
类型：新型
国别省市：