盾构机滚刀内供电装置的制作方法

土层或岩石的钻进;采矿的设备制造及其应用技术1.本发明涉及盾构机技术领域，具体地说是一种盾构机滚刀内供电装置。背景技术：2.盾构机的前部为盾头，盾构机的掘进主要依靠盾头进行实现的，盾头的端部为刀盘，刀盘上设置有若干刀具，针对不同成分开挖成分，所使用的刀具也不同，而针对岩层则使用滚刀刀具，滚刀刀具是通过刀座转动设置在刀盘上的，在掘进过程中，盾头内部的液压系统作用在刀盘上，使刀盘将滚刀刀具压在岩层上，刀盘通过自身驱动装置带动转动，滚刀刀具公转的同时还会被动自转，对岩层进行磨削。3.基于上述工况，刀盘上的刀具为易损件，但是由于刀具在使用的过程中由于工作化境的影响，每个刀具的磨损程度不同，并不能根据工作时间对所有刀具进行统一更换，需要对磨损超过限定的刀具进行更换，但是在实际使用过程中，由于刀盘的工作环境恶劣，对刀具磨损程度无法通过人眼去观察，只能通过相关传感器进行检测，现在已经投入使用的为磁铁检测传感器，及在滚刀上设置磁铁，通过电磁感应元件进行检测滚刀的转动状态，但是这种检测方式的检测元件均为外置式，而且由于掘进工作复杂多变，不仅掘进产生泥沙会对电磁感应元件造成影响，泥沙中的铁粉会大大影响电磁感应元件的工作稳定性。最佳的方式是将检测装置放置于滚刀的封闭空腔内，通过相关传感器检测滚刀的状态，相配套的这些传感器需要额外连接供电装置，储能电池作为供电元件只为进行有限时间的供电，因此需要考虑为储能电池进行充电。技术实现要素：4.本发明的目的是针对以上不足，提供一种盾构机滚刀内供电装置，借助滚刀的转动状态，为其他用电元器件进行供电。5.本发明所采用技术方案是：6.一种盾构机滚刀内供电装置，设置在滚刀的封闭空腔内，包括至少一组齿轮组、发电机和储能电池，所述齿轮组设置在滚刀的刀轴与刀体之间，在刀体转动过程中，通过齿轮组带动发电机转动，发电机与储能电池之间直接或间接电连接，所述齿轮组的其中一个齿轮的侧端面上设置有检测标识，所述检测标识沿齿轮的周向方向设置，且设置检测标识的齿轮的其中一侧设置有第一光收发模块，所述光收发模块正对齿轮面上的检测标识。7.作为进一步的优化，本发明所述齿轮组包括中心齿轮、末端齿轮和若干中间齿轮，所述中心齿轮固定设置在滚刀的刀轴上，末端齿轮设置在发电机的输入轴上，所述中间齿轮依次啮合连接在中心齿轮与末端齿轮之间。8.作为进一步的优化，本发明所述检测标识包括第一反光区和第二反光区，第一反光区与第二反光区的反光效果存在差异，所述第一发光标识与第二反光区呈设定规律排列设置。9.作为进一步的优化，本发明所述检测标识由凹部和凸部组成，所述凹部与凸部呈设定规律排列设置。10.作为进一步的优化，本发明还包括轴向压力检测组件，所述轴向压力检测组件包括第二光收发模块，所述第二光收发模块对应中心齿轮设置，第二光收发模块和中心齿轮分别固定设置在刀轴与圆锥滚子轴承中的其中一个上，当滚刀存在挤压力时，挤压力在轴向方向上的分力使第二光收发模块与中心齿轮之间的间距产生变化，所述第二光收发模块通过变化前后接收的光信号不同计算滚刀所受挤压力的大小。11.作为进一步的优化，本发明所述第二光收发模块包括发射元件和若干接收元件，所有接收元件依次排列设置，所述发射元件、中心齿轮上的光接收点和接收元件围成三角形，发射元件发出的检测光被中心齿轮反射后，被其中一个接收元件所接收。12.作为进一步的优化，本发明所述第二光收发模块包括发射元件和若干接收元件，第二光收发模块与中心齿轮之间设置有凸透镜，发射元件发出的检测光穿过凸透镜后，照射在中心齿轮上，被中心齿轮反射后再次穿过凸透镜被后其中几个接收元件所接收。13.作为进一步的优化，本发明所述中心齿轮朝向第二光收发模块的一侧设置有反光区，所述第二光收发模块发出的检测光映射在反光区上，并被反光区反射。14.作为进一步的优化，本发明所述齿轮组上设置有止停组件，所述止停组件包括止停齿轮、止停拨齿和伸缩动力元件，所述止停拨齿的中部铰接在滚刀内，且止停拨齿的一端与伸缩动力元件相铰接，当伸缩动力元件在动作的过程中，止停拨齿的一端存在卡入止停齿轮内和未卡入止停齿轮内的状态。15.作为进一步的优化，本发明所述齿轮组为行星齿轮组，且所述止停齿轮设置在其中一个行星齿轮上。16.作为进一步的优化，本发明所述齿轮组的传动比小于1。17.作为进一步的优化，本发明所述发电机的输出电路上设置有电流检测元件和/或电压检测元件，通过电流检测元件和/或电压检测元件传输的数据反向计算滚刀的转速。18.作为进一步的优化，本发明滚刀内密封钢圈内设置有渗漏检测组件，所述渗漏检测组件包括两个间隔设置在导电环，两个导电环分别连接储能电池的正极和负极，通过设置检测元件检测两个导电环之间的电阻值和/或电容值进行判断是否存在漏水情况。19.本发明具有以下优点：20.1、本发明通过在滚刀的封闭空腔内设置有发电机以及齿轮组，利用滚刀在工作过程中被动自转通过齿轮组带动发电机转动，达到发电的目的，为滚刀上的检测元件进行持续供电；21.2、本发明的用于发电的齿轮组的其中一个齿轮上设置有检测标识，并通过设置一光收发模块对应检测标识来检测齿轮的转动状态，并进一步可以计算滚刀的转速；22.3、本发明的还设置有轴向压力检测检测组件，通过设置另一光收发模块来检测圆锥滚子轴承与刀轴之间的相对运动来判断轴向压力，并进一步反推滚刀与岩层之间在撞击力和挤压力；23.4、本发明还设置有止停组件，止停组件用于通过滚刀的转速来判断滚刀外围的形状，并进一步通过对止停组件使得滚刀在特定位置下停止转动，通过多次操作使得出现磨损的滚刀打磨车管圆形；24.5、本发明在滚刀的密封钢圈内还设置有渗水检测组件，通过检测两个导电环之间的电阻值和/或电容值来判断是否存在渗水，并及时做出警报。附图说明25.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。26.下面结合附图对本发明进一步说明：27.图1为盾构机滚刀的结构示意图；28.图2为渗水检测组件的结构示意图；29.图3为供电装置的结构示意图；30.图4为转速检测组件示意图；31.图5为其中一种检测标识的结构示意图；32.图6为检测标识的另一种结构示意图；33.图7为图6中a-a方向的剖视示意图；34.图8为压力检测组件的其中一种结构示意图；35.图9为压力检测组件的另一种结构示意图；36.图10为止停组件的结构示意图。37.其中：1、刀体，2、密封钢环，3、端盖，4、圆锥滚子轴承，5、刀轴，6、第一导电环，7、垫环，8、第二导电环，9、中心齿轮，10、中间齿轮，11、储能电池，12、转换模块，13、发电机，14、第一光收发模块，15、第一安装架，16、平面检测标识，17、立体检测标识，18、第二安装架，19、第二光收发模块，20、凸透镜，21、止停齿轮，22、突块，23、止停拨齿，24、伸缩动作元件，16-1、第一反光区，16-2、第二反光区，17-1、凸部，17-2、凹部,19-1、发射元件，19-2、接收元件。具体实施方式38.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互结合。39.需要理解的是，在本发明实施例的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。在本发明实施例中的“多个”，是指两个或两个以上。40.本发明实施例中的属于“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，单独存在b，同时存在a和b这三种情况。另外，本文中字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”关系。41.如图1所示的为现有的盾构机滚刀的结构示意图，主要包括刀轴5和刀体1，刀轴5是固定安装在盾构机的刀盘上，所述刀体1通过两个圆锥滚子轴承4转动设置在刀轴5上，且刀体1的两端通过设置有端盖3，端盖3的内侧设置有两个密封钢环2，两个密封钢环2之间完全接触，且每个密封钢环2内均设置有橡胶密封圈，两个密封钢环2之间为旋转密封，用于避免水份以及泥沙进入到刀体1内，刀体1又包括刀圈和刀箍，刀圈为易损件，在使用过程中应避免刀圈过渡磨损而进一步磨损到刀毂。42.实施例一43.本实施例提供一种盾构机滚刀内供电装置，设置在滚刀的封闭空腔内，该封闭空腔为刀体1的内部空腔，或者可以额外设置在刀体1的两侧，具体的，如图3所示，包括至少一组齿轮组、发电机13和储能电池11，所述齿轮组包括中心齿轮9、末端齿轮和若干中间齿轮10，所述中心齿轮9固定设置在滚刀的刀轴5上，末端齿轮设置在发电机13的输入轴上，所有中间齿轮10依次设置在中心齿轮9与末端齿轮之间，且发电机通过转换模块与储能电池11进行电连接，发电机13所产生的交流电通过转换模块转换成直流电后存储在储能电池11内。到盾构机在工作过程中时，刀盘转动带动滚刀被动自转和公转，刀轴不动，刀体转动，中心齿轮相对于刀轴不动，其他齿轮跟随刀体公转的同时自转，并带动发电机转动进行发电。44.由上述可知，刀体1内应避免进入水分以及泥沙，但是密封钢环2失效后，无法被察觉，进一步导致影响刀体内部的圆锥滚子轴承4以及内部的发电元器件，因此滚刀内还设置有渗漏检测组件，所述渗漏检测组件设置在其中一个密封钢环4内，如图2所示，所述渗漏检测组件包括两个间隔设置在导电环，为了便于描述，将两个导电环分别定义为第一导电环6和第二导电环8，第一导电环6和第二导电环8之间设置有绝缘体的垫环7，使第一导电环6和第二导电环8保持一定的间隔，第一导电环6和第二导电环8分别连接储能电池11的正极和负极，当出现水分渗漏时，第一导电环和第二导电环之间的水汽的存在，会导致第一导电环和第二导电环之间可以进行通电，因此通过设置相应检测元件检测两个导电环之间的电阻值和/或电容值进行判断是否存在漏水情况。45.本实施例的第一导电环6和第二导电环8可以采用网状结构，还可以采用片状结构。46.由于发电机的发电效率与输入转速有关，因此，齿轮组的传动比要小于1，且要明显小于1，使得发电机13的转速更快，发电效率更高。这就要求中间齿轮10不能均位于同一平面上，需要设置同轴转动的同轴齿轮，同轴齿轮中齿数少的齿轮与输入端进行连接，齿数多的齿轮与输出端进行连接，提供末端齿轮14的转速。在本实施例中，由于齿轮组的传动比是已知的，通过在所述发电机13的输出电路上设置有电流检测元件和/或电压检测元件，通过电流检测元件和/或电压检测元件传输的数据反向计算滚刀的转速，通过发电机13的发电效率来计算滚刀的转速。47.实施例二48.如图4和图5所示，本实施例与实施例一相比，主要的区别在于：本实施例设置有转速检测组件，所述转速检测组件包括检测标识和第一光收发模块14，所述检测标识设置在齿轮组中的其中一个齿轮上，所述第一光收发模块14通过第一安装架15设置在安装腔体内，并且需要让检测标识和第一光收发模块产生相对转动，本实施例中，所述检测标识包括第一反光区16-1和第二反光区16-2，第一反光区16-1和第二反光区16-2在设置时，其反光强度应进行明显区分，比如可以将第一反光区16-1设置成强反光材料，如镜面材料等，第二反光区16-2设置成反光较低或不反光的材料，且所述第一反光区16-1与第二反光区16-2呈一定规律排列设置，如图5所示的交错设置，通过明暗交替的信号可以计算安装检测标识的齿轮的转速，并进一步计算刀体的转速。49.实施例三50.如图6和图7所示，与实施例二相比，本实施例的主要区别在于：本实施例的所述检测标识由凹部17-2和凸部17-1组成，所述凹部17-2与凸部17-1呈一定规律排列设置，如图6所示的交错设置，凸部17-1和凹部17-2对光的反射时间不同，因此可以达到实施例二中相同的效果。51.实施例四52.滚刀与岩层接触后，产生的撞击力会通过圆锥滚子轴承4分散成径向力和轴向力，与实施例一相比，本实施例的主要区别在于：还包括轴向压力检测组件，如图8所示，所述轴向压力检测组件包括第二光收发模块19，所述第二光收发模块19对应中心齿轮9设置，滚刀在安装时，刀轴5是固定设置在刀盘上的，因此刀轴5在轴向方向上几乎是固定不动的，但是圆锥滚子轴承4在接受刀体1传导来的撞击力后，在轴向方向上会产生偏移量，因此第二光收发模块19和中心齿轮9分别与刀轴5与圆锥滚子轴承4中的其中一个固定设置，择优将中心齿轮9固定设置在刀轴5上，第二光收发模块19通过第二安装架18设置在圆锥滚子轴承4上，所述第二光收发模块19包括发射元件19-1和若干接收元件19-2，所有接收元件19-2依次排列设置，所述发射元件19-1倾斜朝向中心齿轮9，发射元件19-1发出的检测光被中心齿轮发射后，被其中一个接收元件19-1所接收，发射元件19-1、中心齿轮9上的反射区和接收元件19-2成三角形分布。滚刀与岩层之间的挤压，在轴向方向上的分力导致圆锥滚子轴承4存在轴向偏移，使得第二光收发模块19与中心齿轮9之间的间距发生变化，检测光的入射角发生变化，反射光的角度发生变化后被另一接收元件19-2接收，可以通过接收发射光的接收元件19-2判断入射光的角度，进一步计算圆锥滚子轴承的位移量来反推压力的大小。53.为了进一步保证检测效果，可以在中心齿轮上相应位置设置反光材料，如镜面材料等，增强反光效果。54.实施例五55.如图9所示，与实施例四相比，本实施例的主要区别在于：所述第二光收发模块19包括发射元件19-1和若干接收元件19-2，第二光收发模块19与中心齿轮9之间设置有凸透镜21，发射元件19-1发出的检测光穿过凸透镜21后，照射在中心齿轮9上，被中心齿轮9反射后再穿过凸透镜21后被其中几个接收元件19-2所接收，本实施例借助傅里叶光学转换原理，根据设置间距选择合适的凸透镜21，在标准状态下，使中心齿轮9位于凸透镜21的焦点上，可以让发射元件19-1发出椭圆状的检测光，椭圆状的检测光在穿过凸透镜21后，正好聚焦成圆形光斑，该圆形光斑返回后，被接收元件19-2接收，当第二光收发模块19与中心齿轮9之间的间距发生变化后，由于中心齿轮9不再位于凸透镜21的焦点上，反射光斑不再聚焦成圆形，因此反射光会因为过度凸透镜21的过度补偿或补偿不足而形成竖向椭圆光斑或横向椭圆光斑，所以在接收元件19-2的接收到光斑范围能够计算圆锥滚子轴承4的位移量来反推压力的大小。56.实施例六57.如图10所示，与实施例一相比，本实施例的主要区别在于：所述齿轮组上设置有止停组件，所述止停组件包括止停齿轮21、止停拨齿23和伸缩动力元件24，所述止停拨齿23的中部铰接在安装腔体内，且止停拨齿23的一端与伸缩动力元件24相铰接，止停拨齿23的一端上设置有突块22，该突块22与止停齿轮21上的缺口相匹配，当伸缩动力元件24在动作的过程中，止停拨齿23上的突块22存在卡入止停齿轮21内和未卡入止停齿轮21内的状态。设置止停组件的原因是滚刀在使用过程中，会存在偏磨的现象，即刀体1上刀圈不再是圆形，可能为椭圆状或不规则形状，通过上述转速检测组件可以利用转速分析大致计算出刀圈的形状，在刀体1转动到特定状态下时，通过止停组件将内部齿轮组传动进行固定，使得刀体不再转动，刀圈与岩层直接摩擦，将刀圈的尖锐处磨损掉，可以通过多次处理，将残缺的刀圈再此打磨成圆形。58.本实施例中，在上述过程中齿轮组内每个齿轮需要承受较大的受力，普通齿轮啮合形式让齿轮受力过于集中容易让齿轮发生断齿，因此本实施例所述齿轮组为行星齿轮组的形式，且所述止停齿轮21设置在其中一个行星齿轮上，行星齿轮组中设置有多个行星齿轮，能够分担受力，避免受力过于集中而发生的断齿现象。59.以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。









图片声明：本站部分配图来自人工智能系统AI生成,觅知网授权图片,PxHere摄影无版权图库。本站只作为美观性配图使用,无任何非法侵犯第三方意图,一切解释权归图片著作权方,本站不承担任何责任。如有恶意碰瓷者,必当奉陪到底严惩不贷!




内容声明：本文中引用的各种信息及资料（包括但不限于文字、数据、图表及超链接等）均来源于该信息及资料的相关主体（包括但不限于公司、媒体、协会等机构）的官方网站或公开发表的信息。部分内容参考包括:(百度百科,百度知道,头条百科,中国民法典,刑法,牛津词典,新华词典,汉语词典,国家院校,科普平台)等数据,内容仅供参考使用,不准确地方联系删除处理！本站为非盈利性质站点,发布内容不收取任何费用也不接任何广告!




免责声明：我们致力于保护作者版权，注重分享，被刊用文章因无法核实真实出处，未能及时与作者取得联系，或有版权异议的，请联系管理员，我们会立即处理，本文部分文字与图片资源来自于网络，部分文章是来自自研大数据AI进行生成,内容摘自(百度百科,百度知道,头条百科,中国民法典,刑法,牛津词典,新华词典,汉语词典,国家院校,科普平台)等数据,内容仅供学习参考,不准确地方联系删除处理!的,若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请立即通知我们，情况属实，我们会第一时间予以删除，并同时向您表示歉意,谢谢!