中铁工程装备集团有限公司

本发明公开了一种硬岩自适应破岩装置、掘进机及其破岩方法，涉及矿山巷道掘进设备技术领域。所述硬岩自适应破岩装置包括偏心斜切刀盘、定向振动单元与集成化驱动调控机构，刀盘偏心旋转可产生固有振动力，驱动调控机构可同步实现刀盘旋转驱动与激振方向调节，使激振力始终与刀盘切割轨迹保持平行，外部激振力与刀盘固有振动力沿切削方向定向叠加。所述掘进机包含所述硬岩自适应破岩装置与撑靴定位、刮渣排渣配套系统。所述破岩方法实现了激振方向自适应匹配、振动力定向耦合叠加与参数闭环调节。本发明可大幅提升激振能量利用率，强化硬岩破岩效率，提高设备集成度，降低施工成本，适用于深部矿山硬岩巷道等狭小断面的掘进施工作业。

本发明提供了智能滚刀试验装置及试验方法，包括支撑框架和控制组件，支撑框架底部设有顶升组件，顶部设有测力组件，测力组件上设有外置检测单元；顶升组件顶部设有可拆卸的滚刀工装，滚刀工装包括容纳泥浆的泥浆刀箱，待测滚刀转动设置在泥浆刀箱内，滚刀工装上设有驱动调速组件；待测滚刀内部设有内置检测单元；顶升组件、驱动调速组件、外置检测单元以及内置检测单元均与控制组件信号连接。有益效果是：泥浆刀箱能够容纳泥浆和待测滚刀，从而模拟盾构井下密闭泥浆服役环境；内置检测单元随滚刀一同转动，能够原位采集滚刀轴承温度、刀轴应力、内部振动等核心参数，克服了现有技术中传感器全部外置无法获取滚刀内部真实运行参数的缺陷。

本发明涉及地下施工监测技术领域，尤其涉及一种用于隧道掘进设备的刀盘振动自发电监测系统，包括：安装筒座，安装于刀盘背部；振动采集装置和自发电供电装置，设置于安装筒座内，自发电供电装置为振动采集装置供电；网关装置和工业电脑，振动采集装置与网关装置无线连接，工业电脑与网关装置连接，网关装置通过无线接收模块接收振动采集装置采集的振动数据，并将振动数据传输至工业电脑。本发明用以解决现有技术中依赖外部电源供电、布线复杂、维护困难且在恶劣地下环境中难以持续稳定运行的缺陷，实现对刀盘振动状态的自主供能、无线实时监测与高效数据传输。

本发明涉及滚刀载荷实时监测技术领域，公开了一种传感器内嵌的隧道掘进机刀轴式载荷监测结构及刀具状态监测方法。旨在解决现有技术中掘进机刀盘空间狭小，难以在不改变刀箱和刀盘原有结构的前提下实现单刀载荷的高精度、实时动态监测，无法精准反馈复杂地层下滚刀真实受力特征的技术问题。本发明包括固定于掘进机刀盘上的刀箱，刀箱上安装滚刀，所述滚刀包含刀轴主轴和刀圈，所述刀圈作用于岩石地层进行破岩；所述滚刀通过楔形块、拉紧块和螺栓固定于所述刀箱内部。本发明通过将电阻应变计内嵌于刀轴主轴内部，组成惠更斯电桥直接测量刀轴承受的滚刀载荷，无需改造刀箱和刀盘原有结构，不占用刀箱外部空间，实现了单刀载荷的高精度、实时动态监测。