本發(fā)明涉及機(jī)械設(shè)備工況監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種盾構(gòu)機(jī)主軸承、減速機(jī)工況監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

盾構(gòu)機(jī)是地下掘進(jìn)盾構(gòu)施工中的主要施工機(jī)械，它在防止軟基開挖面崩塌或保持開挖面穩(wěn)定的同時，可在機(jī)內(nèi)安全地進(jìn)行隧洞的開挖和襯砌作業(yè)。

目前在我國的城市地鐵、過江公路隧道、跨海隧道等大型隧道工程項目中得到了廣泛的應(yīng)用。盾構(gòu)機(jī)主軸承是盾構(gòu)機(jī)的核心部件，起著支撐盾構(gòu)刀盤并使之回轉(zhuǎn)破巖的作用。

如果在施工過程中，主軸承潤滑油泄漏或者泥水、沙礫及渣土進(jìn)入主軸承潤滑系統(tǒng)(如圖3中的密封腔)，將導(dǎo)致主軸承和齒輪副的迅速破壞。破壞的主軸承需從盾構(gòu)機(jī)上方開挖豎井吊出更換，難度非常大，將給盾構(gòu)施工帶來不可估量的損失，同時還需要保證與其提動力的減速機(jī)(和電動機(jī))正常運(yùn)作。因此，對盾構(gòu)機(jī)主軸承、減速機(jī)運(yùn)行工況的監(jiān)控，以便出現(xiàn)問題及時排查，保證其運(yùn)行安全具有很大的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種盾構(gòu)機(jī)主軸承、減速機(jī)工況監(jiān)控系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。所述盾構(gòu)機(jī)主軸承、減速機(jī)工況監(jiān)控系統(tǒng)具有實(shí)現(xiàn)對主軸承、減速機(jī)各部件動態(tài)時時檢測，實(shí)現(xiàn)工作狀況的監(jiān)控的目的，保證了盾構(gòu)機(jī)安全運(yùn)行。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種盾構(gòu)機(jī)主軸承、減速機(jī)工況監(jiān)控系統(tǒng)，包括dsp芯片、et200m從站、顯示器、主軸承監(jiān)測裝置以及數(shù)組溫度傳感器；

其中，顯示器通過rs-485線與dsp芯片的i/o接口連接；

主軸承監(jiān)測裝置包括油壓壓力傳感器、頻譜分析儀、沖擊脈沖傳感器及霍爾元件；

油壓壓力傳感器設(shè)置在密封腔內(nèi)，并通過et200m從站通信連接于dsp芯片；

沖擊脈沖傳感器套設(shè)在主軸承上，并電信連接于頻譜分析儀，該頻譜分析儀通過et200m從站雙向傳輸通信連接于dsp芯片；

霍爾元件，由數(shù)組磁敏傳感器構(gòu)成，套設(shè)在主軸承表面，并通過et200m從站電信連接于dsp芯片；

數(shù)組溫度傳感器分別置于減速機(jī)的潤滑油箱、冷卻水箱內(nèi)及電動機(jī)的軸伸端軸承和非軸伸端軸承上，并通過et200m從站電信連接于dsp芯片。

優(yōu)選的，dsp芯片通過交換機(jī)電信連接于工控機(jī)。

優(yōu)選的，還包括報警器，該報警器電性連接于dsp芯片。

優(yōu)選的，還包括為系統(tǒng)供電的ps307電源模塊。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：(1)通過油壓壓力傳感器對密封腔的油壓壓力正常值進(jìn)行檢測，避免因油泄露、油壓不足導(dǎo)致的泥漿水、出渣泥漿等進(jìn)入密封腔，從而導(dǎo)致主軸承齒輪油黏度大幅度上升，使油泵送油困難，產(chǎn)生潤滑不良，影響主軸承和齒輪箱的安全使用壽命；(2)通過沖擊脈沖傳感器采集主軸承運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的沖擊信號，并通過頻譜分析儀進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)對主軸承故障及其潤滑狀態(tài)的監(jiān)控；(3)通過磁敏傳感器對主軸承漏磁檢測，實(shí)現(xiàn)對其裂紋監(jiān)控；(4)通過溫度傳感器對減速機(jī)(和電動機(jī))潤滑油箱、冷卻水箱內(nèi)等地方溫度檢測實(shí)現(xiàn)監(jiān)控，一旦溫度出現(xiàn)異常，系統(tǒng)報警使得故障得到及時排除。

主軸承監(jiān)測裝置對主軸承具有三重檢測方式，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更及時、精確的監(jiān)控，保證了盾構(gòu)機(jī)安全運(yùn)行。

附圖說明

圖1為本發(fā)明原理框圖；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)刀盤驅(qū)動系統(tǒng)示意圖；

圖3為圖2中a處示意圖；

圖4為本發(fā)明沖擊脈沖傳感器、霍爾元件與主軸承安裝示意圖。

圖中：1大齒圈、2主軸承滾柱、3密封支撐、4環(huán)形法蘭、5密封隔套、6外部和內(nèi)部密封件、7密封襯套、8驅(qū)動小齒輪、9減速機(jī)、10唇型密封套、11密封腔、12壓緊環(huán)。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請參閱圖1、4，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：

一種盾構(gòu)機(jī)主軸承、減速機(jī)工況監(jiān)控系統(tǒng)，包括dsp芯片、et200m從站、顯示器、主軸承監(jiān)測裝置以及數(shù)組溫度傳感器；

其中，顯示器通過rs-485線與dsp芯片的i/o接口連接；

主軸承監(jiān)測裝置包括油壓壓力傳感器、頻譜分析儀、沖擊脈沖傳感器及霍爾元件；

油壓壓力傳感器設(shè)置在密封腔內(nèi)，并通過et200m從站通信連接于dsp芯片；

沖擊脈沖傳感器套設(shè)在主軸承上，并電信連接于頻譜分析儀，該頻譜分析儀通過et200m從站雙向傳輸通信連接于dsp芯片；

霍爾元件，由數(shù)組磁敏傳感器構(gòu)成，套設(shè)在主軸承表面，并通過et200m從站電信連接于dsp芯片；

數(shù)組溫度傳感器分別置于減速機(jī)的潤滑油箱、冷卻水箱內(nèi)及電動機(jī)的軸伸端軸承和非軸伸端軸承上，并通過et200m從站電信連接于dsp芯片。

dsp芯片通過交換機(jī)電信連接于工控機(jī)。

還包括報警器，該報警器電性連接于dsp芯片。

還包括為系統(tǒng)供電的ps307電源模塊。

如圖2所示，環(huán)形法蘭4安裝刀盤，刀盤主軸承分別承受徑向和軸向荷載。外部和內(nèi)部密封件6將主軸承腔室和驅(qū)動齒輪與外界隔開，由4道加強(qiáng)型的丁腈橡膠唇型密封(密封隔套5及唇型密封套10)組成(見圖3所示)。密封唇口有很好的彈性，保持與密封襯套7緊密貼合，使盾構(gòu)機(jī)能夠承受刀盤土倉0.3mpa的土壓或水壓。密封腔采用油脂潤滑，油脂起到填充密封腔11、密封空隙和潤滑的作用。除了第3道唇型密封由齒輪油進(jìn)行潤滑外，其他兩道密封均由油脂進(jìn)行“沖洗”潤滑。

如圖3所示，每道唇型密封套10由密封隔套5隔開，使其保持良好的安裝位置和密封狀態(tài)。在安裝時，通過密封隔套5和密封支撐3壓緊丁腈橡膠唇型密封，使密封圈唇口產(chǎn)生一定的預(yù)壓力，提高密封效果。

唇形密封圈的工作面為唇口，在壓力的作用下，唇口與密封面緊密貼合，具有更強(qiáng)的自緊作用，壓緊環(huán)12的使用則進(jìn)一步加強(qiáng)了這種自緊效果。

油壓壓力傳感器設(shè)在在密封腔11內(nèi)，通過采集油壓壓力，信號通過t200m傳輸?shù)絛sp芯片，dsp芯片對采集到的信號進(jìn)行處理，如并與設(shè)定正常工作值進(jìn)行對比，如出現(xiàn)油壓壓力不足，將通過報警器進(jìn)行報警，避免因油泄露、油壓不足導(dǎo)致的泥漿水、出渣泥漿等進(jìn)入密封腔，從而導(dǎo)致主軸承齒輪油黏度大幅度上升，使油泵送油困難，產(chǎn)生潤滑不良，影響主軸承和齒輪箱的安全使用壽命，從而達(dá)到監(jiān)控目的。

沖擊脈沖傳感器套設(shè)在主軸承上，對主軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的沖擊信號進(jìn)行采集，并結(jié)合頻譜分析儀對信號進(jìn)行頻譜分析，能夠得出軸承故障及其潤滑狀態(tài)，采用實(shí)時式頻譜分析儀：信號在頻譜分析儀的頻域里顯示輸入信號的頻譜特性，結(jié)合沖擊脈沖指標(biāo)及軸承故障特征頻率幅值進(jìn)行趨勢分析，能夠準(zhǔn)確判斷出故障，再經(jīng)過內(nèi)部數(shù)字電路和微處理器處理后獲得頻譜分布圖；沖擊脈沖傳感器自身在32khz的固有頻率工作，檢測靈敏。

霍爾元件，由數(shù)組磁敏傳感器構(gòu)成，磁敏傳感器置于u型磁鐵內(nèi)，形成密閉的環(huán)狀，通過u型磁鐵吸附在主軸承表面，對覆蓋區(qū)域進(jìn)行磁化，并通過dsp芯片傳送到上位機(jī)，上位機(jī)內(nèi)置matlab或ansoft有限元軟件，對其上裂紋漏磁場進(jìn)行有限元仿真，并通過顯示器顯示仿真結(jié)果和分布圖，根據(jù)結(jié)果實(shí)現(xiàn)對主軸承是否出現(xiàn)裂紋進(jìn)行監(jiān)測；實(shí)現(xiàn)了對主軸承的監(jiān)控。

同時，dsp芯片通過交換機(jī)與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲與數(shù)據(jù)雙向通訊連接，隨時把檢測動態(tài)數(shù)據(jù)傳，以便上位機(jī)對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和對dsp芯片數(shù)據(jù)進(jìn)行的調(diào)整。

主軸承監(jiān)測裝置對主軸承具有三重檢測方式，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更及時、精確的監(jiān)控，保證了盾構(gòu)機(jī)安全運(yùn)行。

數(shù)組溫度傳感器分別置于減速機(jī)9的潤滑油箱、冷卻水箱內(nèi)及電動機(jī)的軸伸端軸承和非軸伸端軸承上，對減速機(jī)9的潤滑油的溫度，冷卻水水量，電動機(jī)的軸伸端軸承和非軸伸端軸承溫度，電動機(jī)定子繞組溫度；將測量采集的信號回傳到dsp芯片進(jìn)行處理后將結(jié)果送到顯示器，如超溫將通過報警器報警。實(shí)現(xiàn)了對減速機(jī)9工況的監(jiān)控。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。