CN1609551A - 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 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种回转窑托轮轴激光投射校准窑的方法、以及为实施该方法而专门设计的托轮轴激光投射器。该方法采用激光准直仪、托轮轴激光投射器、滑标尺、水准仪等设备先测出两托轮轴轴心一侧的空间位置参数，再测出两托轮轴轴心另一侧的空间位置参数，然后依次在其余各挡托轮处重复上述操作过程，测出所有挡次托轮的空间位置参数，最后将测得的所有参数输入微机，即可根据设定的程序自动算出窑筒体实际轴线相对于准直轴线的偏差，据此可进行窑轴线的调整。本发明的测量仪器简单，操作方便，无需专业人员，测量精度高，测量时间短，测算窑筒体中心点的误差≤1.5毫米，且仪器制造成本极为低廉，易于推广应用。

Description

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

                              技术领域

本发明涉及回转窑轴线的测量方法及所用的仪器，具体地指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。

                              背景技术

回转窑是水泥、有色和黑色冶金、化工等工业的重要烧成设备，其托轮位置的偏移会引起窑机械故障，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的托轮位置进行测量，以便及时校准回转窑轴线。

授权公告号为CN1093631C的中国发明专利说明书公开了一种激光测定回转窑托轮位置校准窑的方法和仪器。该方法采用专门研制的激光直角分光仪和直角折射仪，使它们相互配合在同一水平面分别射出相互平行的两束激光线，并分别对准装在托轮外壳罩内部的左、右两托轮轴心，来测出两托轮轴心的水平中心距、垂距等。由于该方法需要专业人员操作专门研制的激光测量仪器，故其测量过程较为复杂，推广应用有一定的难度。

                              发明内容

本发明的目的就是要解决现有测量方法的不足，提供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。采用该方法及其专用的设备，能明显简化测量仪器和测量过程、提高测量效率、并可极大地降低测量仪器的制造成本。

为实现上述目的，本发明所设计的回转窑托轮轴激光投射校准窑的方法，包括以下步骤：

1)在回转窑一侧用固定的激光准直仪射出一束与窑体轴线平行的激光基准线，将该激光基准线所在的垂直平面设为垂面Q；

2)打开托轮外壳端盖，将两个托轮轴激光投射器安装在同侧的两个托轮轴轴心L、R上，并在与两个托轮轴轴心L、R垂直的托轮外壳端盖平面上安装透明薄片，使托轮轴激光投射器的激光线把托轮外壳罩内部的两个托轮轴心L、R，沿其轴线投射到各自的透明薄片上；

3)紧靠托轮外壳端盖，水平拉出钢卷尺或采用其他长度测量工具，测出透明薄片上两个激光投射点的水平中心距，即两个托轮轴轴心L、R的水平中心距F；

4)紧靠托轮外壳端盖，将一台滑标尺垂直于垂面Q水平架立，利用滑标尺的光电靶在垂面Q内的激光基准线上截住激光基准点G；

5)移动滑标尺上的滑尺，截住较近的一个托轮轴轴心L的激光投射点，从滑标尺上读出垂面Q至该托轮轴轴心L的激光投射点的水平距K_l；

6)采用水准仪测量出激光基准点G与两个托轮轴轴心L、R的激光投射点的垂直距H_l、H_r以及它们的差值ΔC，其数学关系为：H_l＝H_r+ΔC；

7)将上述两个托轮轴激光投射器、透明薄片、滑标尺移至上述两个被测托轮的另一侧，采用与上述步骤2)至步骤6)相同的方式，测出两个被测托轮另一侧的对应参数F′、K_l′、H_l′、H_r′、ΔC′；

8)依次在回转窑的各挡托轮处重复上述步骤2)至步骤7)的操作，测出各档托轮两侧的对应参数F_i、K_li、H_li、H_ri、ΔC_i和F_i′、K_li′、H_li′、H_ri′、ΔC_i′；

9)将上述测量数据输入微机，按程序自动算出各档托轮中间截面处的回转窑筒体中点坐标X_i、Y_i、Z_i，和窑筒体实际轴线相对于准直轴线的水平和垂直偏差ΔY_i、ΔZ_i，以及各档托轮的左、右托轮支承角O_li、O_ri，从而自动算出各档托轮水平或垂直移动的精确数据及方向，并打印结果和图形；

其中：回转窑筒体在托轮中间截面X处的中点横、纵坐标Y、Z按下列公式计算：

窑筒体横坐标： $Y=\frac{1}{2}(K_l+{K_l}^{\′}+A_l+{A_l}^{\′});$

式中，A_l、A_l′是轮带中心到左托轮轴心的水平距离；

式中，

$B_l=\frac{1}{2}(D+D_l);B_r=\frac{1}{2}(D+D_r);$

D是轮带热态直径，D_l是左托轮热态直径，Dr是右托轮热态直径，它们是已知量，可用动态直径测量仪测出；

窑筒体纵坐标： $Z=B_l\·\cos O_l-\frac{1}{2}(H_l+{H_l}^{\′}+\mathrm{\Φ});$

式中，Φ是轮带热动态平均间隙，是已知量，可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]。

为实现上述回转窑托轮轴激光投射校准窑的方法而专门设计的托轮轴激光投射器，包括有一激光发射器，所述激光发射器是半导体激光器，它设置在一筒体座中，其光轴线与筒体座的底面垂直；所述筒体座的筒壁上设置有调节所述半导体激光发射器的光轴线与筒体座的轴心线重合的调整螺钉；所述筒体座的底面上设置有使其吸附定位的磁柱体。

由于本发明采用专门设计的托轮轴激光投射器将在托轮外壳罩内部的托轮轴轴心投射到托轮外壳端盖的透明薄片上，用钢卷尺或其他长度测量工具，可以方便地测量出两托轮轴轴心的水平中心距F，用水准仪可以方便地测量出两托轮轴轴心激光投射点的垂直距。因而不必像授权公告号为CN1093631C的中国发明专利说明书所描述的那样：“必须使用专门研制的激光直角分光仪和直角折射仪相互配合，在同一水平面分别射出平行的两束激光线，并对准于左、右两托轮轴轴心”。故本发明的优点在于：所采用的测量仪器更为简单，测量操作更为方便，测量耗时大幅缩短，测量精度进一步提高。其测量误差≤±0.5毫米，测算窑筒体中心的误差≤±1.5毫米。并且其所用测量仪器成本低廉，无须专业人员操作，便于普及应用。

                              附图说明

图1为本发明的方法在回转窑横截面测量托轮轴轴心位置的示意图；

图2为本发明的方法在回转窑水平面测量托轮轴轴心位置的示意图；

图3为本发明专门设计的托轮轴激光投射器的主视结构示意图；

图4为图3的右视结构示意图。

                             具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明的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作进一步的详细描述：

参照附图，本发明方法所采用的测量仪器主要包括：激光准直仪5、两个专门设计的托轮轴激光投射器20、滑标尺35、钢卷尺、动态直径测量仪、对轮带1间隙Φ进行测量的动态轮带间隙仪和带程序的微机。其中：激光准直仪5、钢卷尺为现有通用仪器及工具；滑标尺35、动态直径测量仪、动态轮带间隙仪为现有专用仪器；微机中的程序，本领域普通技术人员根据上述发明内容中的计算公式可以方便地编制出。

专门设计的托轮轴激光投射器20，具有一半导体激光发射器11，半导体激光发射器11设置在一筒体座12中，其光轴线与筒体座12的底面垂直。筒体座12的筒壁上设置有两组调整螺钉13，两组调整螺钉13均匀布置在筒体座12的两层不同径向截面位置处的筒壁上，每组调整螺钉13的数量为三枚，通过调整螺钉13可以方便地实现半导体激光发射器11的光轴线与筒体座12的轴心线重合。筒体座12的底面上嵌入有三个磁柱体14，磁柱体14呈圆柱体形，均匀分布在筒体座12的底面上，通过磁柱体14可以使整个托轮轴激光投射器20稳固地吸附在托轮轴的端面上。

本实施例中校准窑的方法，包括以下步骤：

1)在回转窑一侧用固定的激光准直仪5射出一束激光基准线6，该激光基准线6可以决定其所在的垂直平面，将该垂直平面设为垂面Q，并调整该垂面Q与回转窑体3的轴心线平行。

2)打开两个托轮4、2的外壳端盖，将两个托轮轴激光投射器20吸附到同侧的两个托轮轴轴心L、R上，并在与两个托轮轴轴心L、R垂直的托轮外壳端盖平面上安装透明薄片，使托轮轴激光投射器20的激光线把两个托轮轴轴心L、R，沿其轴线投射到各自的透明薄片上。

3)紧靠托轮外壳端盖，水平地拉出钢卷尺，测出透明薄片上两个激光投射点的水平中心距，即两个托轮轴轴心L、R的水平中心距F。

4)紧靠托轮外壳端盖，将一台滑标尺35垂直于垂面Q水平架立，先立起其光电靶38的两个狭缝40，使激光基准线6穿过两个狭缝40，则滑标尺35的标尺垂直于垂面Q，标尺读数精度为0.1毫米，垂直角误差≤0.5毫米；再放倒2个狭缝40，直立起光电靶38的光电阵列器39，在垂面Q内的激光基准线6上截住激光基准点G。

5)移动滑标尺35上的滑尺36，截住左托轮轴轴心L的激光投射点，从滑标尺35上读出垂面Q至该托轮轴轴心L的激光投射点的水平距K_l。

6)采用水准仪测量出激光基准点G与两个托轮轴轴心L、R的激光投射点的垂直距H_l、H_r以及它们的差值ΔC，其数学关系为：H_l＝H_r+ΔC。

7)将上述两个托轮轴激光投射器20、透明薄片、滑标尺35移至上述两个被测托轮2、4的另一侧，采用与上述步骤2)至步骤6)相同的方式，测出两个被测托轮2、4另一侧的对应参数F′、K_l′、H_l′、H_l′、ΔC′。

8)依次在回转窑的各挡托轮处重复上述步骤2)至步骤7)的操作，测出各档托轮两侧的对应参数F_i、K_li、H_li、H_ri、ΔC_i和F_i′、K_li′、H_li′、H_ri′、ΔC_i′。

9)将上述测量数据输入微机，微机中的程序将按设定的计算公式自动算出各档托轮中间截面处的窑筒体中点坐标X_i、Y_i、Z_i，和窑筒体实际轴线相对于准直轴线的水平和垂直偏差ΔY_i、ΔZ_i，以及各档托轮的左、右托轮支承角O_li、O_ri，从而自动算出各档托轮水平或垂直移动的精确数据及方向，并打印出结果和图形。

据此，工程技术人员可以方便及时地对回转窑的窑轴线进行调整、校准。

Claims (4)

1.一种回转窑托轮轴激光投射校准窑的方法，包括以下步骤：

1)在回转窑一侧用固定的激光准直仪射出一束与窑体轴线平行的激光基准线，将该激光基准线所在的垂直平面设为垂面Q；

2)打开托轮外壳端盖，将两个托轮轴激光投射器安装在同侧的两个托轮轴轴心L、R上，并在与两个托轮轴轴心L、R垂直的托轮外壳端盖平面上安装透明薄片，使托轮轴激光投射器的激光线把两个托轮轴心L、R沿其轴线投射到各自的透明薄片上；

3)紧靠托轮外壳端盖，水平拉出钢卷尺或采用其他长度测量工具，测出透明薄片上两个激光投射点的水平中心距，即两个托轮轴轴心L、R的水平中心距F；

4)紧靠托轮外壳端盖，将一台滑标尺垂直于垂面Q水平架立，利用滑标尺的光电靶在垂面Q内的激光基准线上截住激光基准点G；

5)移动滑标尺上的滑尺，截住较近的一个托轮轴轴心L的激光投射点，从滑标尺上读出垂面Q至该托轮轴轴心L的激光投射点的水平距K_l；

6)采用水准仪测量出激光基准点G与两个托轮轴轴心L、R的激光投射点的垂直距H_l、H_r以及它们的差值ΔC，其数学关系为：H_l＝H_r+ΔC；

7)将上述两个托轮轴激光投射器、透明薄片、滑标尺移至上述两个被测托轮的另一侧，采用与上述步骤2)至步骤6)相同的方式，测出两个被测托轮另一侧的对应参数F′、K_l′、H_l′、H_r′、ΔC′；

8)依次在回转窑的各挡托轮处重复上述步骤2)至步骤7)的操作，测出各档托轮两侧的对应参数F_i、K_li、H_li、H_ri、ΔC_i和F_i′、K_li′、H_li′、H_ri′、ΔC_i′；

9)将上述测量数据输入微机，按程序自动算出各档托轮中间截面处的回转窑筒体中点坐标X_i、Y_i、Z_i，和窑筒体实际轴线相对于准直轴线的水平和垂直偏差ΔY_i、ΔZ_i，以及各档托轮的左、右托轮支承角O_li、O_ri，从而自动算出各档托轮水平或垂直移动的精确数据及方向，并打印结果和图形；其中：回转窑筒体在托轮中间截面X处的中点横、纵坐标Y、Z按下列公式计算：窑筒体横坐标：

$Y=\frac{1}{2}(K_l+{K_1}^{\′}+A_l+{A_l}^{\′});$

式中，A_l、A_l′是轮带中心到左托轮轴心点L的水平距离；

式中，

$B_l=\frac{1}{2}(D+D_1);$

$B_r=\frac{1}{2}(D+D_r);$

D是轮带热态直径，D_l是左托轮热态直径，Dr是右托轮热态直径，它们是已知量，可用动态直径测量仪测出；

窑筒体纵坐标： $Z=B_l\·{\cos O}_1-\frac{1}{2}(H_l+{H_l}^{\′}+\mathrm{\Φ});$

式中，Φ是轮带热动态平均间隙，是已知量，可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′)/2Br]。

2.一种采用权利要求1所述回转窑托轮轴激光投射校准窑的方法而专门设计的托轮轴激光投射器，包括有一激光发射器，其特征在于：所述激光发射器是半导体激光发射器，它设置在一筒体座中，其光轴线与筒体座的底面垂直；所述筒体座的筒壁上设置有调节所述半导体激光发射器的光轴线与筒体座的轴心线重合的调整螺钉；所述筒体座的底面上设置有使其吸附定位的磁柱体。

3.根据权利要求2所述的托轮轴激光投射器，其特征在于：所说的调整螺钉分成两组，均匀布置在所说的筒体座的两层不同径向截面位置处的筒壁上，每组调整螺钉数量为三枚。

4.根据权利要求2或3所述的托轮轴激光投射器，其特征在于：所说的磁柱体呈圆柱体形，数量为三个，均匀分布在所说的筒体座的底面上。

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