盾构滚刀磨损检测技术研究

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1、密级：公开夸赛祇畫未４ＳＨＩＩＡ之ＨＵＡＮＧＴＩＥＤＡＯＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＪａ工学硕：ｔ学位论文盾构滚刀磨损检测技术研究ＴｈｅＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＳｈｉｅｌｄＤｉｓｃＣｕｔ化ｒＷｅａｒＤｅｔｅｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ培养单位：机械工程学院专业：机械电子工程研究生：赵红霞指导教师：牛江川讲师二〇—五年一月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加ｔｕ标注和致谢的地方夕ｈ论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包

2、含为获得石家庄铁道大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：獻日期：之口／Ｘ关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部口送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕±学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，可Ｗ采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可［＾公布论文的全部或部分内容。（保密的论文在解密后应遵守此

3、规定）作者签名：據狂駭日期：三。／ｒ、１／‘导师签名么）日期：／立：牛＇密级：公开工学硕士学位论文盾构滚刀磨损检测技术研究TheResearchofShieldDiscCutterWearDetectionTechnology培养单位：机械工程学院专业：机械电子工程研究生：赵红霞指导教师：牛江川讲师二○一五年一月摘要摘要刀具磨损检测一直是盾构施工过程中的一个难题。在盾构机掘进过程中，无法直接测量刀具的磨损量，这就给刀具的“视情换刀”带来了巨大的困难。针对盾构施工过程中刀具磨损检测中存在的问题，论文从间接检测和直接检测两方面对盾构刀具磨损检测方法进行了研究

4、。间接检测方法首先介绍了Hilbert-Huang变换方法，利用Hilbert-Huang变换的方法将盾构机监控数据中扭矩与推进力两个参数转换成能量谱的形式，并作为特征矢量描述刀具磨损的变化。然后利用隐马尔可夫模型HMM(HiddenMarkovModel)的方法对刀具的能量谱进行训练，建立刀具磨损统计模型。再将观测信号输入统计模型，将输出概率与原模型比较，从而实现了预测刀具磨损的发展趋势。直接检测方法采用在线检测系统来实现。首先介绍了硬件的选型以及各模块的工作原理。下位机采用电涡流传感器对盾构滚刀的磨损进行检测，将电涡流传感器采集到的信息转化成数字信号并与上位机进行通

5、信。然后介绍了软件的设计以及实现主要功能实现的关键技术。上位机利用C#编程语言开发了盾构滚刀磨损检测软件，将下位机采集到的信号通过软件的处理与计算，显示出刀具的磨损量，通过对盾构滚刀磨损的实时测量，从而及时准确地掌握滚刀的磨损状态，为“视情换刀”提供了技术支持。此方法直接地反应了刀具的磨损状态。最后论文将实际测量的磨损量与理论分析结果相结合，将理论与实践相结合，更准确地判断盾构滚刀的磨损状态，预测刀具的寿命。关键词：盾构机；盾构刀具；磨损状态；在线检测AbstractAbstractCuttertoolweardetectionisalwaysadifficultpro

6、bleminshieldtunnelconstruction.Duringtunnelingprocess,thewearcannotbemeasureddirectly,whichhasbroughtgreatdifficultiestothecuttertoolreplaced.Aimedatthecuttingtoolweardetectionproblemsatthetimeofshieldmachineconstruction,thisarticleresearchedcuttertoolweardetectionthroughdirectdetectiona

7、ndindirectdetection.TheindirectdetectionmethodintroducedtheHilbert-Huangtransformfirstly,thentransformedthetorqueandthrustsignalsintoenergyspectrabyHilbert-Huangtransform,asfeaturevectorstodescribethechangeofcuttertoolwear.AndtheenergyspectrumofthecuttingtoolistrainedbyHi