CN102706292B - 动态回转窑托轮轴线和筒体轴线的测量方法及仪器 - Google Patents

Abstract

一种动态回转窑托轮轴线和筒体轴线的测量方法及仪器，在回转窑外建立直角坐标系，用轴孔定心器、测距经纬仪、接收屏、激光准直器等仪器，将2个轴孔定心器各安装在同侧的两动态托轮轴心锥孔上，在该侧用测距经纬仪直接观测各个轴孔定心器的轴心与坐标系原点的空间位置参数：高差和水平距离；移动2个轴孔定心器和测距经纬仪到两托轮轴另一侧，同此再直接观测该一侧两托轮轴心的空间位置参数。依次在其余各挡托轮处重复上述操作，测出所有托轮的空间位置参数，计算出窑筒体实际轴线相对于准直轴线的偏差，据此调整托轮位置，校直回转窑轴线。本法避免人为操作和读数误差，回转窑筒体中心点的测量精度≤1.5毫米。其仪器简单，操作方便，便于推广。

Description

动态回转窑托轮轴线和筒体轴线的测量方法及仪器

技术领域

本发明涉及回转窑托轮轴线的测量方法及仪器，具体指一种动态回转窑托轮轴线和筒体轴线的测量方法及仪器。

背景技术

   回转窑是水泥、有色和黑色冶金、化工、耐火材料等工业的重要烧成设备，其窑一般由三组以上托轮支撑着连续运行。在长期运行中，由于托轮与轮带的不均匀磨损、窑基座墩的不均匀沉降，托轮位置的偏移、使回转窑运行轴线不是一直线，引起窑机械故障，缩短窑衬的寿命，降低窑的生产运转率，故需要经常对回转窑托轮轴线和筒体轴线位置进行测量，以便及时校准回转窑轴线。

本申请人在中国发明专利200410061149.7中公开了一种回转窑托轮轴激光投射校准窑的方法及托轮轴激光投射器，该方法必须使用较为复杂的托轮轴激光投射器和滑标尺等设备，需在各托轮外壳端面固定安装透明薄片，使装在各托轮轴心锥孔上激光投射器的激光把托轮轴心投射到各自透明薄片上，人工用钢卷尺水平拉出两个激光投射点的水平中心距。用滑标尺的光电靶截住在垂面Q上的激光基准点G，移动滑标尺上的滑尺截住托轮轴轴心投射器射出的激光点，人工从滑标尺上读出垂面Q至该激光投射点的水平距离。用水准仪测出两个激光投射器的激光投射点与坐标系G点各自高差H_l和H_r 。由于都是人工测出两托轮轴轴心的空间位置参数，故操作过程复杂，繁琐费时，存在人为读数误差，推广应用有一定的难度。

发明内容

   本发明目的是针对上述现有测量方法不足，提供一种动态回转窑托轮轴线和筒体轴线的测量方法及仪器，它能够明显简化测量仪器和测量过程、提高测量效率和精度。 

本发明的一种动态回转窑托轮轴线和筒体轴线的测量方法的技术方案是：

在回转窑外建立直角坐标系X、Y、Z，平行X方向在回转窑一侧，用激光准直器射出一束与窑体轴线平行的激光基准线，该基准线所在垂面为Q。在各组托轮轴向的两侧，打开各托轮外壳端盖，测量各组托轮轴端轴心到坐标系的水平和垂直距离，测量参数包括：各轮带直径和各托轮直径及支承角、轮带与筒体的动态间隙，以确定动态回转窑筒体轴线坐标参数，本发明的特征是：用固定的激光准直器射出一束与窑体轴线基本平行的激光基准线，

1) 将2个轴孔定心器安装在同侧2个动态托轮轴端面的锥孔上，在与该2轴端面同截面或附近处用接收屏截住激光基准投射点G， 在该侧某1定点用测距经纬仪直接观测各定心器上锥柄端轴心L和R两点与坐标系G点的各自高差H_l和H_r ,及该定点到L、R、G各点的平距S_l 、S_R、S_G和各自的平面角α_G、α_l，按任意三角形计算公式算出：L、R、G各点之间的水平距离F、K_l；

2)同样，将2个轴孔定心器安装在另一同侧2个动态托轮轴端面的锥孔上；在与该2轴端面同截面或附近处，用接收屏截住激光基准投射点G′；在该侧某另一定点用测距经纬仪直接观测各定心器上锥柄端轴心L′和R′两点与G′点的各自高差H_l′和H_r′,及该定点到L、R、G各点的平距S_l′、S_R′、S_G′和各自的平面角α_G′、α_l′，按任意三角形计算公式算出：L′、R′、G′各点之间的水平距离F′、K_l′；

3) 各档托轮中间截面处回转窑筒体中心点的坐标按下列公式计算：

窑筒体横坐标Y=（K_l+K_l′+A_l+A_l′）/2；

式中，A_l、A_l′是轮带中心到左托轮2个轴心点L和L′的水平距离；

A_l≈－ [B_l ²-（B_r+ΔC/cos30°）²]/（F+ΔC·tg30°）+－（F+ΔC·tg30°）；

A_l′≈－[B_l ²-（B_r+ΔC′/cos30°）]²/（F′+ΔC′·tg30°）+－（F′+ΔC′·tg30°）；

式中，ΔC=H_l-H_r ，ΔC′=H_l′-H_r′；B_l= (D+D_l)/2，B_r= (D+D_r)/2；

D是轮带热态直径，D_l和D_r是左托轮和右托轮的热态直径，它们都是已知量，用动态直径测量仪测出；

窑筒体纵坐标：Z=B_l·cosO_l   - (H_l+H_l′+ψ) /2；

式中，已知量ψ是轮带热态平均间隙，用动态轮带间隙仪测出；

左托轮支承角：O_l=arcsin[(A_l+ A_l′)/2B_l]；

右托轮支承角：O_r=arcsin[(F-A_l+F′-A_l′)/2B_r]  

4) 依次在各挡托轮处重复上述步骤1)至步骤3)的操作，测出各i档托轮两侧的对应参数F_ii、K_li、H_li、H_ri和F_ii′、K_li′、H_li′、H_ri′，其中i＝1、2……n；计算各档托轮中间截面X_i处的回转窑筒体中心点坐标Y_i和Z_i，以及回转窑筒体实际轴线相对于准直轴线的水平和垂直偏差ΔY_i和ΔZ_i。据此调整托轮位置，校直回转窑轴线。

本发明的一种回转窑动态托轮轴线和筒体轴线的测量方法所采用的仪器，该仪器包括激光准直器和接收屏，其特征是：该仪器还包括测距经纬仪、2个轴孔定心器；所述的轴孔定心器由锥头柄、套筒座、磁铁和弹簧组成，其锥头柄的锥头与锥头柄端面的圆心同轴线，所述的锥头柄与套筒座之间装有弹簧，锥头柄与套筒座垂直并且可自由滑动，2个磁铁对称装在所述的套筒座上；把锥头柄的锥头推入回转的托轮轴端面的锥孔内实现机械对心，其套筒座通过2个磁铁吸在托轮轴端面，所述的锥头柄端面的轴心点即是托轮轴线的延长点；锥头柄的端面平整，其上轴心点的直径约1mm, 该轴心点与所在端面的颜色对比度应该比较大，方便测距经纬仪瞄准该回转的轴心点。

由于采用上述技术方案，使用轴孔定心器简单实现托轮轴锥孔轴线的延长，在远离窑热辐射处，用测距经纬仪直接远距离观测各定心器锥柄端面的轴心点空间位置参数，其动态托轮轴心位置的测量精度≤±0.5毫米, 回转窑筒体中心点的测量精度≤1.5毫米。而不用像现有发明专利CN200410061149.7那样：在各个托轮外壳端面固装透明薄片，无需使用钢卷尺、滑标尺、水准仪等仪器人工测出各托轮轴心的空间位置参数,避免热窑高温恶劣环境的影响和人为读数误差。

本发明的优点是：实现远距离数字化的精确观测, 避免人为操作和读数等误差,明显简化测量环节和过程，提高测量效率,保证测量精度。本发明的仪器简单，操作方便，易于推广应用。

附图说明

 图1本发明在回转窑横截面测量托轮轴心位置的示意图； 

 图2本发明在回转窑水平面测量托轮轴心位置的俯视示意图； 

 图3本发明的轴孔定心器在托轮轴端面锥孔内的剖视结构示意图； 

 图4为本发明的轴孔定心器在托轮轴端面锥孔上的示意图。 

图中：1、轮带，2、筒体，3、托轮，4、测距经纬仪，5、准直器，

6、激光基准线、Q 垂面，7、接收屏，8、轴孔定心器，9、锥头柄，10、铁磁座，11、铁磁，12、弹簧，13、锥柄端的轴心点，14、托轮轴的锥孔。                       

具体实施方式

    下面参照附图和实施例对本发明作详细描述： 

见图1和图2，本发明的动态回转窑托轮轴线和筒体轴线的测量方法是：在回转窑外建立直角坐标系X、Y、Z，平行X方向在回转窑一侧，用固定的激光准直器5射出一束与窑体轴线平行的激光基准线6，该基准线所在垂面为Q，打开各个托轮外壳端盖，然后按下述步骤进行： 

1) 见图2，将2个轴孔定心器8安装在同侧的2个动态托轮轴端锥孔上，在与L、R、G三点决定的截面或其±10毫米附近处，用接收屏7截住激光基准投射点G；见图1在该侧某1定点，用测距经纬仪4可以直接观测各轴孔定心器8上柄端轴心L和R两点与G点（即坐标系）各自高差H_l和H_r,以及该定点到L、R、G各点的平距S_l 、S_R、S_G和各自的平面角α_G、α_l（见图2）；按任意三角形计算公式算出：L、R、G各点之间的水平距离F、K_l；

2)同样见图2，将2个轴孔定心器8安装在另一同侧的2个动态托轮轴端锥孔上，在与L′、R′、G′三点决定的截面或其±10毫米附近处，用接收屏7截住激光基准投射点G′；在该侧某另一定点用测距经纬仪4可以直接观测各轴孔定心器上柄端轴心L′和R′两点与G′点各自的高差H_l′和H_r′,以及该定点到L、R、G各点的平距S_l′、S_R′、S_G′和各自平面角α_G′、α_l′，按任意三角形计算公式算出：L′、R′、G′各点之间的水平距离F′、K_l′；

3) 在各档托轮中间截面处，回转窑筒体中心点的坐标按下列公式计算：

窑筒体横坐标Y=（K_l+K_l′+A_l+A_l′）/2；

式中，A_l、A_l′是轮带中心到左托轮2个轴心点L和L′的水平距离；

A_l≈－[B_l ²-（B_r+ΔC/cos30°）²]/（F+ΔC·tg30°）+－（F+ΔC·tg30°）；

A_l′≈－[B_l ²-（B_r+ΔC′/cos30°）]²/（F′+ΔC′·tg30°）+－（F′+ΔC′·tg30°）；

式中，ΔC=H_l-H_r ，ΔC′=H_l′-H_r′；B_l= (D+D_l)/2，B_r= (D+D_r)/2；D是轮带热态直径，D_l和D_r是左托轮和右托轮的热态直径，它们用动态直径仪测出；

窑筒体纵坐标：Z=B_l·cosO_l   - (H_l+H_l′+ψ) /2；

式中，轮带热动态平均间隙ψ用轮带间隙仪测出，

左托轮支承角：O_l=arcsin[(A_l+ A_l′)/2B_l]；

4) 依次在各挡托轮处重复上述步骤1)至步骤3)的操作，测出各i档托轮两侧的对应参数F_ii、K_li、H_li、H_ri和F_ii′、K_li′、H_li′、H_ri′；计算各档托轮中间截面X_i处的回转窑筒体中心点坐标Y_i和Z_i、以及回转窑筒体实际轴线相对于准直轴线的水平和垂直偏差ΔY_i和ΔZ_i。

本发明的仪器包括：激光准直器5、接收屏7、测距经纬仪4和2个轴孔定心器8。轴孔定心器8由锥头柄9、套筒座10、磁铁11和弹簧12组成，锥头柄9的锥头与锥头柄端面的圆心同轴线，锥头柄9与套筒座10之间装有弹簧12，锥头柄9与套筒座10垂直并且可自由滑动，2个磁铁11对称装在套筒座10上；轴孔定心器8的使用方法是：把锥头柄9的锥头推入回转的托轮轴端面锥孔14内实现机械对心，套筒座10通过2个磁铁11吸在托轮3的轴端面，锥头柄9的端面平整，该端面上的轴心点13即是托轮3的轴线延长点，该轴心点直径约1mm，它与所在端面的颜色对比度大，以便测距经纬仪4瞄准该回转的轴心点13。

Claims (4)

1.一种动态回转窑托轮轴线和筒体轴线的测量方法，在回转窑外建立直角坐标系X、Y、Z，平行X方向在回转窑一侧，用固定的激光准直器射出一束与窑体轴线平行的激光基准线，该基准线所在垂面为Q，在各组托轮轴向的两侧，打开各托轮外壳端盖，测量各组托轮轴端面轴心到坐标系的水平和垂直距离，测量参数包括各轮带直径和各托轮直径及支承角、轮带与筒体的动态间隙，以确定回转窑筒体动态轴线坐标参数，其特征是：用激光准直器射出一束与窑体轴线平行的激光基准线，

1)将2个轴孔定心器安装在同侧2个动态托轮轴端面的锥孔上；在与该2轴端面同截面或附近处用接收屏截住激光基准投射点G；在该侧某一定点用测距经纬仪直接观测各定心器上锥柄端轴心L和R两点与坐标系G点的各自高差H_l和H_r,及L、R、G各点分别到测距经纬仪所在定点的垂直投影距离S_l、S_r、S_G，以及L、G两点分别到该定点垂直投影间的垂直投影夹角α_G,和L、R两点分别到该定点垂直投影间的垂直投影夹角α_r；然后按任意三角形计算公式算出：L、R两点之间的水平距离F以及L与G两点之间的水平距离K_l；

2)同样，将2个轴孔定心器安装在另一同侧2个动态托轮轴端面的锥孔上；在与该2轴端面同截面或附近处，用接收屏截住激光基准投射点G′；在该侧某另一定点用测距经纬仪直接观测各定心器上锥柄端轴心L′和R′两点与G′点的各自高差H_l′和H_r′,及该另一定点分别到L′、R′、G′各点的垂直投影距离S_l′、S_R′、S_G′，以及L′、G′两点分别到该另一定点垂直投影间的垂直投影夹角α_G′、以及L′、R′两点分别到该另一定点垂直投影间的垂直投影夹角α_r′，按任意三角形计算公式算出：L′与R′两点之间的水平距离F′以及L与G两点之间的水平距离K_l′；

3)各档托轮中间截面处回转窑筒体中心点的坐标按下列公式计算：

窑筒体横坐标Y＝(K_l+K_l′+A_l+A_l′)/2；

式中，A_l、A_l′是轮带中心到左托轮2个轴心点L和L′的水平距离；

式中，ΔC＝H_l-H_r，ΔC′＝H_l′-H_r′；B_l＝(D+D_l)/2，B_r＝(D+D_r)/2；

D是轮带热态直径，D_l和D_r是左托轮和右托轮的热态直径，它们都是已知量，用动态直径测量仪测出；

窑筒体纵坐标：Z＝B_l·cosO_l-(H_l+H_l′+ψ)/2；

式中，已知量ψ是轮带热态平均间隙，用动态轮带间隙仪测出；

左托轮支承角：O_l＝arcsin[(A_l+A_l′)/2B_l]；

右托轮支承角：O_r＝arcsin[(F-A_l+F′-A_l′)/2B_r]；

4)依次在各挡托轮处重复上述步骤1)至步骤3)的操作，测出各i档托轮两侧的对应参数F_ii、K_li、H_li、H_ri和F_ii′、K_li′、H_li′、H_ri′，其中i＝1、2……n；计算各档托轮中间截面X_i处的回转窑筒体中心点坐标Y_i和Z_i，以及回转窑筒体实际轴线相对于准直轴线的水平和垂直偏差ΔY_i和ΔZ_i。

2.如权利要求1所述的动态回转窑托轮轴线和筒体轴线的测量方法所采用的仪器，该仪器包括激光准直器(5)和接收屏(7)，其特征是：该仪器还包括测距经纬仪(4)、2个轴孔定心器(8)；轴孔定心器(8)由锥头柄(9)、套筒座(10)、磁铁(11)和弹簧(12)组成，锥头柄(9)的锥头与锥头柄端面的圆心同轴线，锥头柄(9)与套筒座(10)之间装有弹簧(12)，锥头柄(9)与套筒座(10)垂直并且可自由滑动，2个磁铁(11)对称装在套筒座(10)上。

3.如权利要求2所述的动态回转窑托轮轴线和筒体轴线的测量方法所采用的仪器，其特征是：锥头柄(9)的端面平整，其上轴心点(13)的直径1mm,把轴心点与所在端面颜色的对比度增大到方便于测距经纬仪(4)的瞄准该轴心点。

4.如权利要求2所述的动态回转窑托轮轴线和筒体轴线的测量方法所采用的仪器的使用方法，其特征是：将锥头柄(9)的锥头推入回转的托轮轴端面锥孔(14)内实现机械对心，套筒座(10)通过2个磁铁(11)吸在托轮轴端面，锥头柄(9)端面的轴心点(13)是托轮(3)的轴线延长点。