CN112129245A - 一种基于激光跟踪仪的转炉耳轴同轴度测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于激光跟踪仪的转炉耳轴同轴度测量方法，属于测量及校准技术领域。本发明的技术方案是：在托圈驱动端耳轴Ⅰ段、Ⅱ段及托圈游动端耳轴Ⅲ段上分别测量若干点，在激光跟踪仪中形成圆柱体影像；在激光跟踪仪中定位托圈驱动端耳轴Ⅰ段和Ⅱ段四个端面的中心点一、中心点二、中心点三和中心点四，以及托圈游动端耳轴Ⅲ段的端面中心点5和中心点6，建立三维直角坐标系；在三维直角坐标系中，分别计算出各点坐标，根据各点坐标，生成最小包络圆柱。本发明的有益效果是：提高了分段组对转炉耳轴同轴度的测量校准精度，有效降低了组对作业构成安装工人的劳动强度，极大减少轴承、啮合部件运行精度超差和交变应力等不利因素。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于激光跟踪仪的转炉耳轴同轴度测量方法，属于测量及校准技术领域。
背景技术
由多段轴类组成的大型回转设备在制造过程中，受加工机械设备回转半径、作业环境等因素的限制，无法实现整体同轴加工或整体运输，往往采用分段在终端用户现场组对的形式完成制造过程，保证不同分段轴在组对过程中与理论轴心线重合或接近使其具有较高的同轴度难度极大，尤其是对两轴中心点距离大于10米的大型转炉托圈和耳轴的组对。常见的组对方法是利用挂线法找正各分体轴段的轴线使其组对成为一体的具有较高同轴度的大型回转部件，该方法存在受线径、量具配合间接读数检测视值误差大，挂线还易受操作环境风速影响等问题，导致测量结果一致性差，需要反复测量校对确认，操作工人劳动强度大，最终结果不易保证高精度设计要求。当较大的同轴度误差作用在转炉托圈等需要承受巨大载荷的设备部件时，对其产生的不利影响极其显著，超出耳轴轴承角向位移补偿能力，致使轴承寿命严重缩短；传动侧啮合齿轮件超出许用接触范围时运行阻力及集中应力大；在回转过程中在零件中产生交变应力，造成回转零件过早疲劳失效；在企业生产过程中出现这类故障对主要工艺产线的影响是不可估量的。为了从设备安装初期消除大型回转类设备组对同轴度不良产生的隐患，提高关键部件组对精度，降低操作工人劳动强度的需求现状，有必要设计一种更适合工程建设和生产实际需求的分段结构轴类同轴度的测量及校准方法。
发明内容
本发明目的是提供一种基于激光跟踪仪的转炉耳轴同轴度测量方法，通过采集测量耳轴各段的表面点，建立模型，计算出耳轴各段端面中心点到中心线的距离，优化耳轴同轴度的校核方法，提高了分段组对转炉耳轴同轴度的测量校准精度，有效降低了组对作业构成安装工人的劳动强度，极大减少因分段耳轴同轴度不良造成的轴承、啮合部件运行精度超差和交变应力等不利因素的影响，具有广泛的推广应用前景和极高的实际应用价值，有效地解决了背景技术中存在的上述问题。
本发明的技术方案是：一种基于激光跟踪仪的转炉耳轴同轴度测量方法，包含以下步骤：
S1、在测量托圈驱动端耳轴Ⅰ段、Ⅱ段及托圈游动端耳轴Ⅲ段的表面分别测量若干点，在激光跟踪仪中形成耳轴各段的圆柱体影像；
S2、分别定位托圈驱动端耳轴Ⅰ段和Ⅱ段的端面中心点一、中心点二、中心点三和中心点四，以及托圈游动端耳轴Ⅲ段的端面中心点5和中心点6，以托圈驱动端耳轴Ⅰ段的端面中心点一为原点，以中心点一与中心点6的连线作为x轴，以大地水平面内与x轴垂直的轴作为y轴，垂直于大地水平为z轴，建立三维直角坐标系；
S3、在三维直角坐标系中，程序自动生成中心点二、中心点三、中心点四和中心点5点到y轴和z轴的距离，并根据六个坐标位置生成最小包络圆柱，判断该圆柱的直径是否小于1mm,即可判断是否满足同轴度1mm的要求；
S4、当包络圆柱直径大于1mm时，根据中心点二、中心点三、中心点四和中心点5点的空间坐标调整两侧耳轴位置，直至满足圆柱包络直径小于1mm的要求。
所述步骤S1中，耳轴各段上分别测量40个点，各段测量点分散选取，增加测量的可靠度。
所述步骤S1中，在生成圆柱体影像前，要剔除测量结果偏差较大的点。
所述步骤S4中，在调整托圈耳轴之前，先将测量球放到该段耳轴某处作为参照点，调整过程中持续测量该位置坐标，直至其满足调整要求。
本发明的有益效果是：通过采集测量耳轴各段的表面点，建立模型，计算出耳轴各段端面中心点到中心线的距离，优化耳轴同轴度的校核方法，提高了分段组对转炉耳轴同轴度的测量校准精度，有效降低了组对作业构成安装工人的劳动强度，极大减少因分段耳轴同轴度不良造成的轴承、啮合部件运行精度超差和交变应力等不利因素的影响，具有广泛的推广应用前景和极高的实际应用价值。
附图说明
图1为本发明的托圈结构示意图；
图2为本发明的激光跟踪扫描示意图；
图中：1-Ⅰ段、2-Ⅱ段、3-Ⅲ段、4-托圈出钢侧扇形段、5-托圈驱动端耳轴块、6-托圈游动端耳轴块、7-托圈加料侧扇形段、8-中心点一、9-中心点二、 10-中心点三、11-中心点四、12-中心点5、13-中心点6。
具体实施方式
为了使发明实施案例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施案例中的附图，对本发明实施案例中的技术方案进行清晰的、完整的描述，显然，所表述的实施案例是本发明一小部分实施案例，而不是全部的实施案例，基于本发明中的实施案例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施案例，都属于本发明保护范围。
一种基于激光跟踪仪的转炉耳轴同轴度测量方法，包含以下步骤：
S1、在测量托圈驱动端耳轴Ⅰ段、Ⅱ段及托圈游动端耳轴Ⅲ段的表面分别测量若干点，在激光跟踪仪中形成耳轴各段的圆柱体影像；
S2、分别定位托圈驱动端耳轴Ⅰ、Ⅱ段的端面中心点一、中心点二、中心点三和中心点四，以及托圈游动端耳轴Ⅲ段的端面中心点5和中心点6，以托圈驱动端耳轴Ⅰ段的端面中心点一为原点，以中心点一与中心点6的连线作为x轴，以大地水平面内与x轴垂直的轴作为y轴，垂直于大地水平为z轴，建立三维直角坐标系；
S3、在三维直角坐标系中，程序自动生成中心点二、中心点三、中心点四和中心点5点到y轴和z轴的距离，并根据六个坐标位置生成最小包络圆柱，判断该圆柱的直径是否小于1mm,即可判断是否满足同轴度1mm的要求；
S4、当包络圆柱直径大于1mm时，根据中心点二、中心点三、中心点四和中心点5点的空间坐标调整两侧耳轴位置，直至满足圆柱包络直径小于1mm的要求。
所述步骤S1中，耳轴各段上分别测量40个点，各段测量点分散选取，增加测量的可靠度。
所述步骤S1中，在生成圆柱体影像前，要剔除测量结果偏差较大的点。
所述步骤S4中，在调整托圈耳轴之前，先将测量球放到该段耳轴某处作为参照点，调整过程中持续测量该位置坐标，直至其满足调整要求。
在实际应用中，如图1和图2，本发明包括待测零件托圈驱动端耳轴块，托圈游动端耳轴块，及与之组焊的托圈加料侧扇形段，托圈出钢侧扇形段组成的转炉托圈，中心点一和中心点二构成的轴Ⅰ段，中心点三和中心点四构成的轴Ⅱ段，中心点5和中心点6构成的轴Ⅲ段。
将激光跟踪仪在控制点架好并进行校平、对中及定向，在测量托圈驱动端耳轴块Ⅰ段、Ⅱ段及托圈游动端耳轴块Ⅲ段的表面分别测量40个点，使激光跟踪仪采集出耳轴块Ⅰ段、Ⅱ段和Ⅲ段的圆柱体影像；
分别定位托圈驱动端耳轴块Ⅰ段两端面的中心点一和中心点二，托圈驱动端耳轴块Ⅱ段两端面的中心点三和中心点四，托圈游动端耳轴块Ⅲ段两端面的中心点5和中心点6。以托圈驱动端耳轴块Ⅰ段的端面中心点一为原点，以中心点一与中心点6的连线作为x轴，以大地水平面内与x轴垂直的轴作为y轴，垂直于大地水平为z轴,建立三维直角坐标系；
在坐标系中，分别计算出中心点二、中心点三、中心点四和中心点5到y轴和z轴的距离，根据距离长度判断托圈驱动端耳轴块和托圈游动端耳轴块是否满足设计同轴度精度的要求；
当包络圆柱直径误差超出设计精度限值时，根据中心点二、中心点三、中心点四和中心点5点的空间坐标不断调整托圈驱动端耳轴块和托圈游动端耳轴块位置，直至满足圆柱包络直径误差小于设计精度限值的要求。
在调整托圈驱动端耳轴块和托圈游动端耳轴块之前，先将测量圆球放到该段耳轴块某处作为参照点，调整过程中持续测量该位置测量圆球的坐标，直至其满足调整要求。
根据设备精度需求在托圈驱动端耳轴块，托圈游动端耳轴块各段上分散增减选取测量点，可调整检测数据的可靠度。
在生成圆柱影像前，为了减少无效数据的影响，应剔除测量结果偏差较大的点。
本方法的具体实施例如下：
Ⅰ段轴长度700mm；
Ⅱ段轴长度550mm；
Ⅲ段轴长度300mm；
Ⅰ段轴距Ⅱ段轴距离2700mm；
Ⅱ段轴距Ⅲ段轴距离10300mm；
Ⅰ段轴直径910mm；
Ⅱ段轴直径1000mm；
Ⅲ段轴直径1000mm；
本发明为大型分段轴类部件制造企业或多段轴类组对部件使用单位提供了一种方法简便、易于操作的测量和校验方法，该方法可降低制造企业或使用单位检测验证分段轴类部件组对的人工成本、提高部件组对的效率，减轻工人劳动强度，满足大型分段轴类部件设备测量校验的需求。
本发明依据多段轴类组成的大型回转设备部件制造和检测校验的实际需求，对测量和校验方法进行系统分析。激光跟踪仪扫描建模形式利于快速获取数据，实现多段轴类对同一理论轴线校正或检验同时进行的目的。
本发明的优点：
（1） 本发明采用激光跟踪仪作为量具，操作便捷，操作劳动强度低，可适应不同轴径、段数及长度，利于提高各种大型回装轴类测量校准效率。
（2） 本发明采用激光扫描建模，环境因素影响小，测量精度高，多次测量无视值误差，满足超大型多段轴类的测量、校准精度高要求。
（3）本发明量具输出的数据利于读取保存记录，较拉线等测量校准方法只能人工记录相比，其最终测量结果有较好的可追溯性。
Claims (4)
1.一种基于激光跟踪仪的转炉耳轴同轴度测量方法，其特征在于包含以下步骤：
S1、在测量托圈驱动端耳轴Ⅰ段、Ⅱ段及托圈游动端耳轴Ⅲ段的表面分别测量若干点，在激光跟踪仪中形成耳轴各段的圆柱体影像；
S2、分别定位托圈驱动端耳轴Ⅰ段和Ⅱ段的端面中心点一、中心点二、中心点三和中心点四，以及托圈游动端耳轴Ⅲ段的端面中心点5和中心点6，以托圈驱动端耳轴Ⅰ段的端面中心点一为原点，以中心点一与中心点6的连线作为x轴，以大地水平面内与x轴垂直的轴作为y轴，垂直于大地水平为z轴，建立三维直角坐标系；
S3、在三维直角坐标系中，程序自动生成中心点二、中心点三、中心点四和中心点5点到y轴和z轴的距离，并根据六个坐标位置生成最小包络圆柱，判断该圆柱的直径是否小于1mm,即可判断是否满足同轴度1mm的要求；
S4、当包络圆柱直径大于1mm时，根据中心点二、中心点三、中心点四和中心点5点的空间坐标调整两侧耳轴位置，直至满足圆柱包络直径小于1mm的要求。
2.根据权利要求1所述的一种基于激光跟踪仪的转炉耳轴同轴度测量方法，其特征在于：所述步骤S1中，耳轴各段上分别测量40个点，各段测量点分散选取，增加测量的可靠度。
3.根据权利要求1所述的一种基于激光跟踪仪的转炉耳轴同轴度测量方法，其特征在于：所述步骤S1中，在生成圆柱体影像前，要剔除测量结果偏差较大的点。
4.根据权利要求1所述的一种基于激光跟踪仪的转炉耳轴同轴度测量方法，其特征在于：所述步骤S4中，在调整托圈耳轴之前，先将测量球放到该段耳轴某处作为参照点，调整过程中持续测量该位置坐标，直至其满足调整要求。
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