盾构滚刀磨损状态在线检测系统研究
发布时间：2022-10-17 17:06
近年我国城市轨道交通和铁路建设日益增长,盾构机已经成为道路交通建设和资源开发不可缺少的重要装备。而盾构机的工作环境恶劣,导致其破岩的主要工具滚刀磨损快,滚刀造价昂贵,一旦其刀圈磨损失效就需要及时更换,否则就可能造成刀毂和轴承的损坏,影响施工效率给工程带来更大损失。目前对于滚刀磨损检测的主要方法是靠施工人员的经验,停机检查,这样既存在安全隐患还影响施工效率。所以设计盾构机滚刀磨损状态检测系统尤为重要,本文提出利用涡流传感器检测盾构机滚刀刀圈磨损状态。涡流检测技术作为现代无损检测技术的重要方法,在磨损测量中,其具有灵敏度高,响应速度快等优点,且盾构机施工环境中的岩土对检测效果不会产生影响。针对盾构机滚刀刀圈的磨损检测问题,论文对涡流传感器在滚刀磨损检测中的应用进行理论分析,对滚刀磨损检测系统进行有限元仿真,并搭建滚刀磨损检测系统实验平台,完成19英寸滚刀刀圈磨损检测实验。论文综述了盾构机滚刀磨损的失效形态,根据涡流检测原理,分析了涡流在滚刀刀圈表面的分布范围,为盾构机滚刀磨损检测系统设计提供理论基础;课题利用COMSOL仿真软件建立了滚刀刀圈模型和涡流线圈模型,仿真分析激励频率、涡流线圈内...
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景
1.2 国内外研究现状
1.3 课题的研究意义
1.4 论文工作的主要内容
1.4.1 本文主要研究内容
1.4.2 本文结构
第2章 盾构机滚刀磨损检测原理
2.1 盾构机滚刀结构与切削原理
2.2 盾构机滚刀刀圈失效特征
2.3 滚刀磨损检测方案对比
2.4 涡流传感器检测原理
2.5 刀圈涡流分布分析
2.5.1 刀圈磨损量与电涡流大小的关系
2.5.2 刀圈表面电涡流的径向形成范围
2.6 本章小结
第3章 盾构机滚刀磨损检测系统仿真
3.1 COMSOL有限元仿真过程
3.2 有限元法的分析过程
3.3 有限元法的优缺点
3.4 滚刀磨损检测系统三维模型建立
3.5 检测系统模型网格划分与求解
3.6 线圈参数对刀圈磁场的影响
3.6.1 激励频率对磁场的影响
3.6.2 线圈内径对磁场分布的影响
3.6.3 线圈外径对磁场分布的影响
3.6.4 线圈匝数对磁场的影响
3.7 刀圈磨损检测仿真实验分析
3.7.1 激励频率对刀圈磨损检测的影响
3.7.2 线圈内径对刀圈磨损检测的影响
3.7.3 线圈外径对刀圈磨损检测的影响
3.7.4 线圈形状对刀圈磨损检测的影响
3.8 本章小结
第4章 盾构机滚刀磨损检测系统搭建
4.1 滚刀磨损检测系统传感器制作
4.2 滚刀磨损检测系统前置器
4.3 滚刀磨损检测系统数据采集模块
4.4 滚刀磨损检测上位机系统
4.5 本章小结
第5章 盾构机滚刀磨损检测实验
5.1 滚刀磨损检测实验平台
5.2 不同形状线圈检测系统实验验证
5.3 盾构滚刀磨损检测系统的标定
5.4 滚刀磨损检测实验
5.5 滚刀磨损检测实验数据分析
5.6 本章小结
第6章 结论
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]TBM滚刀刀圈磨损量在线监测系统[J]. 郑伟,赵海鸣,兰浩,谭青,舒标,夏毅敏. 仪表技术与传感器. 2015(02)
[2]基于阵列传感器的管道弯头冲蚀检测研究[J]. 陈酉江,杜坚,任双双,谢晨,张超. 信息通信. 2014(01)
[3]中国隧道及地下工程修建技术[J]. 王梦恕,谭忠盛. 中国工程科学. 2010(12)
[4]电涡流传感器输出特性自动检测系统[J]. 张勇,梁平. 上海计量测试. 2010(02)
[5]基于COMSOL Multiphysic电涡流传感器的仿真和设计[J]. 孙凯,卢荣胜,张勇. 中国仪器仪表. 2010(04)
[6]涡流检测探头的设计应用研究[J]. 张科红,孙坚,徐红伟. 科技创新导报. 2008(26)
[7]岩石掘进机（TBM）刀具消耗预测研究[J]. 黄平华. 隧道建设. 2008(03)
[8]高精度电涡流测微系统的研究[J]. 顾金凤,唐炜. 江苏科技大学学报(自然科学版). 2006(01)
[9]TB880E型掘进机刀具失效分析[J]. 王镇春. 建筑机械. 2000(07)
博士论文
[1]基于数字样机的全断面掘进机功能仿真与优化设计关键技术研究[D]. 李刚.东北大学 2013
[2]土压平衡盾构推进系统特性及布局优化设计研究[D]. 邓孔书.清华大学 2010
硕士论文
[1]基于涡流技术的钢板表面缺陷检测系统研究[D]. 赵亚飞.沈阳工业大学 2017
[2]基于超声波测距的TBM盘形滚刀磨损在线监测系统的研究[D]. 江瀚翔.华北电力大学(北京) 2016
[3]盾构法施工煤矿斜井围岩变形规律及管片安全性评价[D]. 崔增辉.北京交通大学 2015
[4]盾构滚刀磨损远程监控系统设计[D]. 孙晓平.河南科技大学 2015
[5]盾构机刀盘平面度检测方法的研究[D]. 王博.大连理工大学 2014
[6]盾构刀盘设计分析与高效掘进技术研究[D]. 俱攀武.兰州理工大学 2014
[7]TBM滚刀磨损和转速在线监测系统的研究[D]. 郑伟.中南大学 2014
[8]强冲击载荷下TBM盘形滚刀动态特性及新结构研究[D]. 李涛.大连理工大学 2014
[9]全断面岩石掘进机刀具磨损研究及刀具布局优化[D]. 张斌.天津大学 2014
[10]基于涡流传感器的便携式无损检测器装置设计及算法研究[D]. 于翔.东北大学 2013
本文编号：3692456
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景
1.2 国内外研究现状
1.3 课题的研究意义
1.4 论文工作的主要内容
1.4.1 本文主要研究内容
1.4.2 本文结构
第2章 盾构机滚刀磨损检测原理
2.1 盾构机滚刀结构与切削原理
2.2 盾构机滚刀刀圈失效特征
2.3 滚刀磨损检测方案对比
2.4 涡流传感器检测原理
2.5 刀圈涡流分布分析
2.5.1 刀圈磨损量与电涡流大小的关系
2.5.2 刀圈表面电涡流的径向形成范围
2.6 本章小结
第3章 盾构机滚刀磨损检测系统仿真
3.1 COMSOL有限元仿真过程
3.2 有限元法的分析过程
3.3 有限元法的优缺点
3.4 滚刀磨损检测系统三维模型建立
3.5 检测系统模型网格划分与求解
3.6 线圈参数对刀圈磁场的影响
3.6.1 激励频率对磁场的影响
3.6.2 线圈内径对磁场分布的影响
3.6.3 线圈外径对磁场分布的影响
3.6.4 线圈匝数对磁场的影响
3.7 刀圈磨损检测仿真实验分析
3.7.1 激励频率对刀圈磨损检测的影响
3.7.2 线圈内径对刀圈磨损检测的影响
3.7.3 线圈外径对刀圈磨损检测的影响
3.7.4 线圈形状对刀圈磨损检测的影响
3.8 本章小结
第4章 盾构机滚刀磨损检测系统搭建
4.1 滚刀磨损检测系统传感器制作
4.2 滚刀磨损检测系统前置器
4.3 滚刀磨损检测系统数据采集模块
4.4 滚刀磨损检测上位机系统
4.5 本章小结
第5章 盾构机滚刀磨损检测实验
5.1 滚刀磨损检测实验平台
5.2 不同形状线圈检测系统实验验证
5.3 盾构滚刀磨损检测系统的标定
5.4 滚刀磨损检测实验
5.5 滚刀磨损检测实验数据分析
5.6 本章小结
第6章 结论
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]TBM滚刀刀圈磨损量在线监测系统[J]. 郑伟,赵海鸣,兰浩,谭青,舒标,夏毅敏. 仪表技术与传感器. 2015(02)
[2]基于阵列传感器的管道弯头冲蚀检测研究[J]. 陈酉江,杜坚,任双双,谢晨,张超. 信息通信. 2014(01)
[3]中国隧道及地下工程修建技术[J]. 王梦恕,谭忠盛. 中国工程科学. 2010(12)
[4]电涡流传感器输出特性自动检测系统[J]. 张勇,梁平. 上海计量测试. 2010(02)
[5]基于COMSOL Multiphysic电涡流传感器的仿真和设计[J]. 孙凯,卢荣胜,张勇. 中国仪器仪表. 2010(04)
[6]涡流检测探头的设计应用研究[J]. 张科红,孙坚,徐红伟. 科技创新导报. 2008(26)
[7]岩石掘进机（TBM）刀具消耗预测研究[J]. 黄平华. 隧道建设. 2008(03)
[8]高精度电涡流测微系统的研究[J]. 顾金凤,唐炜. 江苏科技大学学报(自然科学版). 2006(01)
[9]TB880E型掘进机刀具失效分析[J]. 王镇春. 建筑机械. 2000(07)
博士论文
[1]基于数字样机的全断面掘进机功能仿真与优化设计关键技术研究[D]. 李刚.东北大学 2013
[2]土压平衡盾构推进系统特性及布局优化设计研究[D]. 邓孔书.清华大学 2010
硕士论文
[1]基于涡流技术的钢板表面缺陷检测系统研究[D]. 赵亚飞.沈阳工业大学 2017
[2]基于超声波测距的TBM盘形滚刀磨损在线监测系统的研究[D]. 江瀚翔.华北电力大学(北京) 2016
[3]盾构法施工煤矿斜井围岩变形规律及管片安全性评价[D]. 崔增辉.北京交通大学 2015
[4]盾构滚刀磨损远程监控系统设计[D]. 孙晓平.河南科技大学 2015
[5]盾构机刀盘平面度检测方法的研究[D]. 王博.大连理工大学 2014
[6]盾构刀盘设计分析与高效掘进技术研究[D]. 俱攀武.兰州理工大学 2014
[7]TBM滚刀磨损和转速在线监测系统的研究[D]. 郑伟.中南大学 2014
[8]强冲击载荷下TBM盘形滚刀动态特性及新结构研究[D]. 李涛.大连理工大学 2014
[9]全断面岩石掘进机刀具磨损研究及刀具布局优化[D]. 张斌.天津大学 2014
[10]基于涡流传感器的便携式无损检测器装置设计及算法研究[D]. 于翔.东北大学 2013
本文编号：3692456
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