回转窑轮带和托轮直径测量装置的研究

2010-09-13呙力平

四川水泥 2010年4期

呙力平

回转窑轮带和托轮直径测量装置的研究

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回转窑轮带和托轮直径的测量是回转窑检测工作中的重要部分。基于弓高弦长法提出了一种回转窑在静止状态时轮带和托轮直径的测量装置，详细介绍了该装置的结构、测量原理及过程，并且使用单片机进行数据采集和数据处理，能够快速直观地显示出测量结果。关键词：回转窑直径百分表

0 前言

回转窑是冶金、水泥、耐火材料生产中的核心设备，窑体处在高温、冲击、振动、露天的工作环境中，为了保证回转窑的使用寿命，工厂会对回转窑进行检测和维护修理。托轮和轮带是回转窑的重要部分，通过对其直径的测量，可得到托轮和轮带磨损的情况，也为我们对窑的维护提供准确的参数。

本文基于弓高弦长法提出一种静止状态中的回转窑托轮和轮带直径的测量装置，这种装置可以测量大尺寸的直径，精度也能满足实际要求。

1 装置的结构及测量方法

弓高弦长法是一个传统而简单的测量大直径方法，直接测量被测工件某段圆弧的弓高和弦长，通过固定的计算方式便可间接得到被测量物的直径。本装置的设计原理是基于弓高弦长法，如图1所示：该装置由百分表、左右两个支撑杆、支架组成，其中百分表为数字式百分表，安装在支架的中心位置并通过数据线和单片机端口相连。支撑杆设计为可调式且高度相同，可根据被测直径的大小选择支撑杆的固定位置，从而可调节支撑杆的间距L，减少L值带来的测量误差。百分表表头装有顶针，测量时与轮带、托轮是点接触方式。

图1 测量托轮和轮带直径的装置示意图

在测量时，可直接手持装置进行测量，数字式百分表通过数据线与单片机相连，其所测数据被单片机系统处理并通过液晶显示测量结果，所测的直径能快速的显示出来。其系统如图2所示。

图2 系统处理显示框

本装置的优点是：结构简单、操作方便、成本低、能测量大尺寸的直径、能够减轻测量人员的劳动强度,数据的采集和分析采用单片机系统快速得到测量结果，可进行多次测量得到确切的算术平均值。

3 误差分析与计算举例

该装置的主要误差包含：装置研制时选择安装定位的误差、百分表和支撑杆的实际安装误差、计算方法的极限误差和百分表的读数误差、人为误差。人为误差可多次测量取平均值来减小误差。计算方法误差如公式（1）、（2）所示。其中ΔL为弦长的尺寸误差；ΔH为弓高的尺寸误差和百分表的读数误差；ΔDL为弦长带来测量结果尺寸误差；ΔDH为弓高带来测量结果尺寸误差。

根据公式（1）、（2）可得，为了保证我们的测量精度，弓高H和弦长L带来的误差ΔD对测量结果的影响也是不容忽视的。该测量误差也为不变的系统误差，是可以修正的，即在测量前，通过选取固定弦长L的长度，求得ΔH，并将其补偿到系统中，或者先通过分段优化固定弦长L的长度，测得实际值，求得ΔL，并将其补偿到系统中以满足系统的要求。所以测量时应根据实际测量直径的大小，利用科学的数学方法来选择最优的H、L值。支撑杆的安装采用的是用螺栓固定支撑杆和支撑架。百分表的安装精度最直接影响测量结果，测量中通过百分表来测量数据，实际的测量结果的误差主要来自百分表的实际安装精度误差。所以应尽量保证百分表的安装精度。下面举例说明百分表的安装定位精度对测量结果的影响。

当测量的托轮直径D=1～2m,根据优化设计可确定支撑杆横向距离L=500mm，百分表表头与支撑杆高度差H'=47.40mm，如图3所示，正确的安装后接触点为点1，但由于百分表的安装误差，实际接触点为点2，则实际测量时百分表表头与理论位置存在水平偏差ΔX。