CN117399442A - 一种轧机轧辊轴移窜动监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轴跳动监测装置领域，具体公开了一种轧机轧辊轴移窜动监测装置，包括测距件，所述测距件与辊轴轴端待测量处不接触，且能实时检测测距件与辊轴轴端待测量处间的距离，所述测距件通过固定架连接在安装架上，所述安装架用于将固定架安装在轧机机架上，所述固定架用于将测距件安装至与辊轴轴端待测量处水平正对位置。该装置可适用于高温、高湿和电磁辐射高的工况中，操作简单，误差小精度高。

Description

一种轧机轧辊轴移窜动监测装置

技术领域

本发明涉及轴跳动监测装置领域，具体是一种轧机轧辊轴移窜动监测装置。

背景技术

在钢轨轧制成形过程中,加热温度不均、轧制力不均衡及轧机弹跳等问题，会造成产品尺寸波动和不稳定,使钢轨的轨高、底宽、对称性以及踏面圆弧形状难以实现精确控制。其中，机架内轧辊的轴向窜动便是需要精确监控的关键工艺参数之一。为此，为了提高钢轨轧制的工艺和技术水平，迫切需要对机架内轧辊的轴向窜动进行在线实时监测，给一线操作者提供轧辊轴向位移参量，从而为轧制工艺的有效调整和控制提供可靠反馈数据，进一步提高钢轨生产的轧制效能，生产出更高品质的钢轨产品。

轧机的轧辊系是箱型孔型，由上下水平辊和两立棍组成；在孔型的组合变化上均由液压全自动控制。在实际的轧制过程中，由于轧件的金属流动变形产生的内应力不同，进而造成上下水平辊产生严重的轴向窜动，该窜动的间隙量严重影响着轧辊系孔型的变化，进而影响着轧件的规格，严重影响产品质量。在现实生产中轧机的上下水平辊轴向窜动严重制约着轧辊系孔型的无常变化，进而严重影响着钢轨的规格尺寸无常变化，完全不符合高规格尺寸的标准要求。传统的轧辊轴向窜动的监测装置主要是机械测量设备，通过顶针顶在轧辊一侧的端面上，在轧辊运行过程中根据顶针的移动测量获取轧辊轴向窜动的量。由于顶针直接与轧辊接触，会产生一定的磨损，因此利用这种方式获取的数据存在一定的误差，而且读数也不方便，不利于实时监测，同时这种机械式的轧辊轴向窜动监测装置安装时对角度和位置的要求比较严格，安装十分不方便。后期发展出一些便携式测量设备，但精度太低，且只能作为临时监测可用。因此，在这样的背景下，如何在生产过程中发现并消除万能轧机轧辊系轴向窜动，并实现在线全轧程自动监测至关重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轧机轧辊轴移窜动监测装置，可适用于高温、高湿和电磁辐射高的工况中，操作简单，误差小精度高。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种轧机轧辊轴移窜动监测装置，包括测距件，所述测距件与辊轴轴端待测量处不接触，且能实时检测测距件与辊轴轴端待测量处间的距离，所述测距件通过固定架连接在安装架上，所述安装架用于将固定架安装在轧机机架上，所述固定架用于将测距件安装至与辊轴轴端待测量处水平正对位置。

进一步的方案中，所述测距件包括激光测距探头和超声波测距探头。

进一步的方案中，所述测距件外部设置有保护套。

进一步的方案中，所述固定架包括支架和用于调节所述测距件与辊轴轴端待测量处之间安装距离的轨道，所述保护套通过所述轨道连接在支架上，所述支架安装在安装架上。

进一步的方案中，所述轨道包括皮卡丁尼导轨。

进一步的方案中，所述辊轴轴端待测量处设有靶盘，所述靶盘通过靶盘安装件连接在辊轴上。

进一步的方案中，所述靶盘安装件包括固定套、紧固套和至少两个活动的楔形锁紧块，所述固定套可套设在所述辊轴外，所述固定套内部设置有用于能将楔形锁紧块导向轴心的导向斜面，所述楔形锁紧块安装在所述导向斜面与所述辊轴之间，所述紧固套一端与用于与固定套锁紧连接，且一端设有推动所述楔形锁紧块向所述辊轴轴心压紧的凸台，另一端用于安装所述靶盘。

进一步的方案中，所述靶盘和测距件通过风扇除尘去雾。

进一步的方案中，所述靶盘通过螺纹连接在所述辊轴上。

进一步的方案中，所述安装架的上下方均连接有固定架，两个所述固定架上均安装所述测距件，所述测距件分别对应测量轧机的上、下辊轴。

本发明的有益效果：

本发明通过支撑架和微调组件将激光测距模块的位置调节准确后，利用激光测距模块对轧辊进行非接触式的测量，得到其到轧辊一侧端面的距离，通过不同时刻距离的对比即可得出轧辊轴向窜动的相对量；并将所测数据反馈至控制系统分析、处理、成像，由于激光测距不与轧辊接触，不会产生机械磨损。

通过激光测距探头或超声波测距探头测量精度更高，能够实时生产数据供操作人员监测和分析，对于精轧控制意义重大，监测装置的支撑架固定在轧机上，结构稳定，只需通过调节轨道实现测距件与轧辊轴端的位置微调，一次安装，可长期使用，安装过程简便，效率更高。

本发明通监测装置可对现有轧制生产线进行改造，对轧机上下水平轧辊相对于静态时的轴向位移进行实时测量，能适应高温、高湿、电磁辐射等复杂的工业现场环境，且能够稳定工作，保证检测的可靠性，节约成本，在同类轧机轧辊轴移监测应用上具有极高的推广价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中一种轧机轧辊轴移窜动监测装置的连接示意图；

图2是本发明实施例一种轧机轧辊轴移窜动监测装置的模型示意图；

图3是本发明实施例中固定架和安装架的安装示意图；

图4是本发明实施例中测距件与保护套的连接示意图；

图5是本发明实施例中一种靶盘安装件与靶盘连接的示意图；

图6是本发明实施例中对基础施加阶跃位移的位移分析图；

图中：01、辊轴；011、辊轴轴端待测量处；02、轧机机架；1、测距件；2、固定架；21、支架；22、轨道；3、安装架；4、保护套；5、靶盘；50、靶盘安装件；51、固定套；511、导向斜面；52、紧固套；521、凸台；53、楔形锁紧块；6、风扇；7、安装螺栓；8、连接轴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种轧机轧辊轴移窜动监测装置，包括测距件1，测距件1与辊轴轴端待测量处011不接触，且能实时检测测距件1与辊轴轴端待测量处011间的距离，测距件1通过固定架2连接在安装架3上，如图3所示，安装架3用于将固定架2安装在轧机机架02上，如图1所示，固定架2用于将测距件1安装至与辊轴轴端待测量处011水平正对位置。

其工作原理或实施方式为，参阅图1和图3所示，通过将测距件1和辊轴轴端待测量处011不接触测量，可以减小接触时产生的阻力，通过固定架2和安装架3实现测距件1与轧机机架02的连接，可以模拟钢轨位于轧机机架02端的窜动，可以同时监测轧机机架02的窜动的情况，可以使得模拟结果更精确，使得无论在哪种情况下，当窜动量较大时，均应停止轧制，检修完成后，调校后再轧制，可以及时发现错误，从而节约成本。本领域技术人员应该能够想到，固定架2和安装架3的形状可以根据上述安装需求，合理设置即可，辊轴轴端待测量处011的选取，可以是在轴端端面上选取较为平整的标记的测量点，也可以通过在轴端安装靶盘等间接测量件，在这些间接测量件的竖直平面上选取。

测距件1包括激光测距探头和超声波测距探头。激光测距探头和超声波测距探头为常用高精度测距探头，易于购买，从而节约成本。

如图4所示，测距件1外部设置有保护套4。保护套4可以有效保护测距件1如上述高精度测距探头不受灰尘等污染，提高测距件1的测量精度，也能防止其损坏，能提高精度测距探头的寿命，从而减小该装置的使用成本。

如图2所示，固定架2包括支架21和用于调节测距件1与辊轴轴端待测量处011之间安装距离的轨道22，保护套4通过轨道22连接在支架21上，支架21安装在安装架3上。通过轨道22调节安装距离，可以使得测距件1在获得一个较好的测量精度情况下，便于测距件1的安装。

轨道22包括皮卡丁尼导轨。皮卡丁尼导轨为常用轻质调节轨道，便于购买，节约成本。

如图1所示，辊轴轴端待测量处011设有靶盘5，轧辊在制造、运输或安装过程中，难以保证轧辊端面满足信号的检测要求，事实上由于轧辊断面是非工作面，部分轧辊轴端面非常粗糙,超出了传感器对被测面光洁度的要求，不适合直接作为测量端面，靶盘5可以通过加工，满足被测面的光洁度要求。

如图2所示，靶盘5通过靶盘安装件50连接在辊轴01上。参阅图1所示，通过靶盘5间接测量，可以使得辊轴轴端待测量处011能获取一个较好的粗糙度值，使得测量误差小，靶盘5盘面上每处都可以作为反射点，减小了安装测距件的难度，而不需要去加工已经成型的辊轴，节约了加工成本，另本领域技术人员应该还能够想到，在靶盘的盘面上贴片，增加反射强度，和便于测距件的发射端安装对准，贴片还可以用于防止靶盘5污染，通过更换贴片来保持靶盘5清洁。

如图5所示，靶盘安装件50包括固定套51、紧固套52和至少两个活动的楔形锁紧块53，固定套51可套设在辊轴01外，固定套51内部设置有用于能将楔形锁紧块53导向轴心的导向斜面511，楔形锁紧块53安装在导向斜面511与辊轴01之间，紧固套52一端与用于与固定套51锁紧连接，且一端设有推动楔形锁紧块53向辊轴01轴心压紧的凸台521，另一端用于安装靶盘5。该种安装方式可以实现对任意现有辊轴01进行安装靶盘，提高该监测装置的适用性，对辊轴的损失最小。如图1所示，本领域技术人员应该能够想到，靶盘5还可以通过螺纹连接在辊轴01上。这样也只用对辊轴01简单的进行打孔加工，也可以将靶盘5很好的固定在辊轴01上，从而满足安装要求。

本领域技术人员应该能够想到，靶盘5镜面大小应满足轧辊上下调整限幅，一般设置为φ100-300mm；靶盘5利用轧辊轴端圆柱面定位，紧固套52与固定套51采用螺纹连接使固定套51推动楔形锁紧块53轴向移动；因固定套51与两个楔形锁紧块53的限位，楔形锁紧块53相对固定套51轴向移动的同时产生径向位移，最终抱紧轧辊轴端圆柱面；最后利用固定套51外螺纹将靶盘5固定在轴端即可。

如图1所示，靶盘5和测距件1通过风扇6除尘去雾。因生产现场有较大的水蒸气，会对激光探头的检测产生干扰，也会冷凝在靶盘5上形成液滴产生测量误差，所以设计风扇消除水蒸气和灰尘影响，风扇可以设置在保护套内，通过保护套形成特定对应于靶盘5和测距件1前端探头的风道，亦可通过管道等将风引入到与两者对应喷嘴内，采用干燥、纯净的氮气或压缩空气作为吹扫气源，实现吹拂。

安装架3的上下方均连接有固定架2，两个固定架2上均安装测距件1，测距件1分别对应测量轧机的上、下辊轴。这样可以同时监测轧机的上、下辊轴，节约了成本。

轧辊轴向窜动监测装置的测距件探头连接在监测系统内，监测系统包括数据接收模块、数据处理模块、数据存储模块、远端显示模块、以及数据分析模块。

进一步地，数据处理模块与测距件连接，用于处理测距件测距探头传递来的数据信号；数据存储模块与数据处理模块电连接，用于存储数据信号；远端显示模块与数据处理模块电连接，用于显示数据信号；数据分析模块将接收到的数据进行成像分析，判断故障，提示报警等。

使用时，可通过安装螺栓7将固定架2安装在安装架3上，然后通过安装螺栓7和连接轴8将安装架3连接在轧机机架02上，如轧机立辊牌坊上，轧机立辊牌坊垂直平面上加工安装螺栓孔与安装架3上的安装孔螺栓连接以及通过连接轴8与机身固定，安装时尽量保证测距件1的探头与靶盘5的端面平行，保护套4与支架21采用皮卡丁尼导轨连接，便于快速拆装；支架包括上下支架，上下支架用连接轴与安装架3与轧机机架02支撑加固，投用实时监测时，如图6所示，在模型中，把轴移测试装置与轧机立辊机架连接位置作为基础，通过软件如多体动力学软件ADAMS，划分网格，对基础施加阶跃位移，检验系统对于振动信号的响应满足测试精度的要求，图中亮度越高部分，振动位移量越大。如把轴移测试装置与轧机立辊机架连接位置看作基础，对基础施加1mm的阶跃位移，整个系统的最大相对位移发生在保护套探头安装端，最大位移为0.006mm，可以看出系统对于振动信号的响应满足测试精度的要求。按以上步骤完成，并满足条件后即可将监测装置接入检测系统，实现在线的轴移窜动实时监测。

需要说明的是，在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (10)

1.一种轧机轧辊轴移窜动监测装置，其特征在于，包括测距件(1)，所述测距件(1)与辊轴轴端待测量处(011)不接触，且能实时检测测距件(1)与辊轴轴端待测量处(011)间的距离，所述测距件(1)通过固定架(2)连接在安装架(3)上，所述安装架(3)用于将固定架(2)安装在轧机机架(02)上，所述固定架(2)用于将测距件(1)安装至与辊轴轴端待测量处(011)水平正对位置。

2.根据权利要求1所述的一种轧机轧辊轴移窜动监测装置，其特征在于，所述测距件(1)包括激光测距探头和超声波测距探头。

3.根据权利要求1所述的一种轧机轧辊轴移窜动监测装置，其特征在于，所述测距件(1)外部设置有保护套(4)。

4.根据权利要求3所述的一种轧机轧辊轴移窜动监测装置，其特征在于，所述固定架(2)包括支架(21)和用于调节所述测距件(1)与辊轴轴端待测量处(011)之间安装距离的轨道(22)，所述保护套(4)通过所述轨道(22)连接在支架(21)上，所述支架(21)安装在安装架(3)上。

5.根据权利要求4所述的一种轧机轧辊轴移窜动监测装置，其特征在于，所述轨道(22)包括皮卡丁尼导轨。

6.根据权利要求1所述的一种轧机轧辊轴移窜动监测装置，其特征在于，所述辊轴轴端待测量处(011)设有靶盘(5)，所述靶盘(5)通过靶盘安装件(50)连接在辊轴(01)上。

7.根据权利要求6所述的一种轧机轧辊轴移窜动监测装置，其特征在于，所述靶盘安装件(50)包括固定套(51)、紧固套(52)和至少两个活动的楔形锁紧块(53)，所述固定套(51)可套设在所述辊轴(01)外，所述固定套(51)内部设置有用于能将楔形锁紧块(53)导向轴心的导向斜面(511)，所述楔形锁紧块(53)安装在所述导向斜面(511)与所述辊轴(01)之间，所述紧固套(52)一端与用于与固定套(51)锁紧连接，且一端设有推动所述楔形锁紧块(53)向所述辊轴(01)轴心压紧的凸台(521)，另一端用于安装所述靶盘(5)。

8.根据权利要求6所述的一种轧机轧辊轴移窜动监测装置，其特征在于，所述靶盘(5)和测距件(1)通过风扇(6)除尘去雾。

9.根据权利要求6所述的一种轧机轧辊轴移窜动监测装置，其特征在于，所述靶盘(5)通过螺纹连接在所述辊轴(01)上。

10.根据权利要求1-9任一所述的一种轧机轧辊轴移窜动监测装置，其特征在于，所述安装架(3)的上下方均连接有固定架(2)，两个所述固定架(2)上均安装所述测距件(1)，所述测距件(1)分别对应测量轧机的上、下辊轴。