一种具备磨损检测功能的TBM滚刀自动夹持装置

技术特征：
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），高压乳化液经第二换向阀（30）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（36）快速夹持。8.根据权利要求4、5、7任一项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：所述第二换向阀（30）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。9.根据权利要求8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）、第二换向阀（30）、排液阀均为与控制单元相连的电磁阀，所述压力传感器（29）与所述控制单元相连。10.根据权利要求1-5、7、9任一项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：每个滚刀壳体（35）上设置有两个磨损检测头，两个磨损检测头相对滚刀（100）呈对角布置。11.根据权利要求10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：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（36）的两端定位配合。12.根据权利要求1-5、7、9、11任一项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：所述型块（39）包括导向部（391）和卡爪部（392），所述导向部（391）与滚刀壳体（35）插接配合，所述卡爪部（392）设置有卡接刀轴（36）的顶紧槽，所述定位部为定位槽，所述滚刀（100）处于夹紧状态时，所述刀轴（36）卡接在圆弧槽与定位槽之间。13.根据权利要求12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：所述顶紧槽为半圆形的圆弧槽，所述定位槽为劣弧槽，当刀轴（36）夹持定位在滚刀壳体（35）内时，所述圆弧槽与劣弧槽同心。14.根据权利要求1-5、7、9、11、13任一项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：所述主液压缸包括主活塞杆（37），所述副液压缸包括副活塞杆（41），所述滚刀壳体（35）上设置有主活塞密封腔和副活塞密封腔，所述主活塞杆（37）的活塞部滑动密封设置在主活塞密封腔内，所述副活塞杆（41）的活塞部滑动密封设置在副活塞密封腔内，所述复位弹簧包括主复位弹簧（38）和副复位弹簧（43），所述主复位弹簧（38）设置在主液压缸的有杆腔内，所述副复位弹簧（43）设置在负液压缸的无杆腔内，所述液压控制系统主液压缸的无杆腔连通、与副液压缸的有杆腔连通。15.根据权利要求14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：所述主活塞杆（37）的伸出端通过主活塞杆转接体（42）与所述型块（39）相连，所述型块（39）包括导向部（391）和卡爪部（392），所述导向部（391）与滚刀壳体（35）插接配合，所述导向部（391）设置有两个，两个导向部（391）关于主活塞杆（37）相互对称，所述副活塞杆（41）的伸出端通过副活塞连接耳环（40）与所述型块（39）相连。16.根据权利要求15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：
所述主活塞杆转接体（42）与主活塞杆（37）之间、所述副活塞连接耳环（40）与副活塞杆（41）之间均为螺纹连接，所述主活塞转接体（42）通过螺栓与型块（39）相连，所述副活塞连接耳环（40）通过销轴与型块（39）铰接。17.根据权利要求15或16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：所述滚刀壳体（35）内设置有耐磨导向套（45），所述耐磨导向套（45）的端口处设置有耐磨导向套密封圈（46），所述导向部（391）通过耐磨导向套（45）与滚刀壳体（35）插接配合。18.根据权利要求17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：所述滚刀壳体（35）内设置有十字油道，所述十字油道的三个端口分别与主液压缸、副液压缸及磨损检测头连通，所述十字油道的另一个端口通过密封螺栓（50）密封。

技术总结
本发明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。


技术研发人员：贾连辉 杨旭 詹晨菲 郑博 蔡留金
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：2022.04.27
技术公布日：2022/7/22