回转窑托轮动态旋转轴心机械测量方法毕业设计论文.doc

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1、武汉理工大学毕业设计（论文）回转窑托轮动态旋转轴心机械测量方法学院（系）： 机电工程学院 专业班级： 过程装备与控制工本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：韩健 2011年 5月 18日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有

2、关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密囗，在 年解密后适用本授权书2、不保密囗 。（请在以上相应方框内打“”）作者签名： 年 月 日导师签名： 年 月 日摘要水泥回转窑是水泥生产企业的大型关键生产设备，它的性能与运转状态在很大程度上决定着企业的经济效益。回转窑筒体由托轮支撑其全部重量，托轮的损坏会造成严重的生产事故，其工作状态对回转窑能否稳定运转具有很大的决定作用，而回转窑托轮轴作为托轮的支撑装置，回转窑托轮运行的好快，直接影响整个回转窑系统的运行状况，因此要定期对其进行测量。本文借助于机械装置，通过初步定位和精确定位将托轮轴端面轴心引出

3、，并辅助以照相装置，完成托轮轴端面动态旋转轴心的测量，再测量出与这个托轮配套的托轮轴端面轴心，以便调节一组托轮。目前测量托轮轴端面动态旋转轴心的方法如下：激光测量法虽然测量精确，但仪器复杂且价格较高；本文所述方法，利用简单机械装置即可完成测量与第一种方法相比经济，精确且操作简单。因此本文所述方法对于测量托轮轴端面动态旋转轴心具有重要的指导意义论文主要研究了如何应用机械方法测量回转窑托轮轴断面动态旋转轴心。研究结果表明了：本文所述测量装置可以很好地完成回转窑托轮轴断面动态旋转轴心的测量本文的特色在于：应用机械方法将回转窑托轮端面轴心引出关键词：回转窑; 托轮轴端面动态旋转轴心; 轴心引出Abst

4、ractRotary kiln is the most important equipment in cement industry,the performance and running ststus of the rotary kiln have a major impact on the benefits of cement company.the kiln shell is supported by rollers by which the kilns stable running can be decided,the rollers broken may cause serious

5、industrial accidents.End face axle center of the roller axisAs Roller axis supporting the rotary kiln ,measure the end face axle center of the roller axis is necessary and valuable.We use machinery to locate initially ,then locate accurately , then lead out end face axle center of the roller axis ta

6、ke pictures of the machinery record its location ,and finally draw up them in a coordinatesystem in the same space in a period of time ,by which we can finishing measuring the end face axle center of the roller axis.then we measure the end face axle center of the roller axis which is matching to thi

7、s one so we can adjust this group of rollers.Atpresent,the method of measuring the end face axle center of the roller axis as follows, laser which is accurate but it is complex and expensive;lead wire which is inconvenient.the method we use is cheap compared with the laser method , accurate and easy

8、 accessibility compared with the lead wire method.the method we use is instructive for measuring the end face axle center of the roller axis.The thesis mainly studies the method for measuring the end face axle center of the roller axis.The result of the study shows that the method we use can success

9、fully measuring the end face axle center of the roller axis.The uniquefeature of this method is leading out the end face axle center of the roller axis by mechanical methodKey Words:Rotary kiln；Roller axis1 绪论1.1 回转窑简介回转窑的工业应用起源于水泥的生产，1824年英国水泥工程师J阿斯普发明了间歇操作的土立窑;1883年德国人狄茨世发明了连续操作的多层立窑;回转窑最早由英国人兰萨姆于

10、1885年发明，并在英国和美国取得发明专利。回转窑在投入实际生产后，很快就创造出了可观的经济效益并逐渐普及应用。回转窑的发明应用，不仅促进了水泥工业的迅速蓬勃发展，同时也促使更多的人开始对回转窑进行研究，很快回转窑就被广泛应用于冶金、化工等众多工业领域，并成为相应企业生产的主要设备。现在，经过了上百年的发展完善，回转窑的应用技术日趋成熟，在工业生产中占据着举足轻重的地位1.2 回转窑的结构根据应用行业、产量、设计厂商等的不同，不同的回转窑在外形尺寸上有些许差别，但是在基本结构上是一致的，图1一1是水泥回转窑的实物图。图1一1水泥回转窑实物图回转窑属于大型回转类设备，在机械结构上由筒体、轮带、支

11、撑装置、传动装置、窑头窑尾密封装置、附属设施等部分组成降，分别介绍如下:1.2.1筒体筒体是回转窑的主体，直径一般为3一6米，由大约40mm厚的钢板卷制而成，在与轮带结合处，因为承重较大，钢板要厚一些，筒体内壁砌有一层200mm左右厚的耐火砖。筒体以3一4%的斜度倾斜放置，并缓慢回转。生产中，物料由高端加入，燃料由低端加入并燃烧，在筒体回转带动下，物料一边翻滚一边向低端运动，在运动的过程中得到加热，发生物理化学反应，最终成为熟料由低端排出。1.2.2轮带又称滚圈，它空套在筒体上，与筒体之间并没有固定，而是用垫板隔开。轮带与筒体之间的间隙既不能太大也不能太小，如果间隙过小，筒体的热膨胀受到轮带的

12、限制，耐火砖易受破坏；如果间隙过大，轮带与筒体之间有较大的相对滑动，会加剧筒体的变形。筒体的重量通过轮带传递到支撑托轮上。1.2.3支撑装置支撑装置可分为托轮支撑装置和液压挡轮装置两部分。托轮支撑装置承受窑体的全部重量(包括筒体，轮带，以及筒体中的物料，窑衬等)，一组托轮支撑装置由一对托轮、托轮轴、轴承、轴承座组成。窑体的重量通过轮带传递到托轮上，最终通过轴承座传递到基座上。回转窑根据长度不同一般包括2一9组托轮支撑装置，每组称为一档。液压挡轮安装在某档轮带的一侧，挡轮作用在轮带靠近低端的侧面上，用来控制和调整窑体沿筒体轴向的移动。当筒体下移到低位时，会触动行程开关，液压系统开启，通过挡轮将筒

13、体推至高位。筒体在重力的作用下会再次下滑，并再次触动行程开关。理论上应该限制窑体在一天中上行和下滑各一次(有文献认为限定每天上移时间8小时，下移16小时最为合理)，这样可以有效地防止轮带和托轮表面的不均匀磨损。1.2.4传动装置回转窑的回转运动是通过齿轮传动实现的。传动装置包括固定在筒体上的大齿轮、小齿轮、减速器、主电机、辅助电机等部分组成。传动装置的原理图图l一2传动装置原理图1.2.5窑头窑尾密封装置回转窑的窑头和窑尾处都是回转筒体与固定装置的结合，应该良好密封，一是防止物料及燃料的泄露，造成生产环境污染，二是防止漏风，影响筒体内的气压和生产工艺过程。1.2.6其他辅助设施回转窑生产线上还

14、包括一些辅助设施，如给筒体和托轮降温的冷却风机、温度检测仪等监测仪器等。1.3 托轮支承结构作为托轮轴向受力分析的前提，首先说明托轮支承托轮的结构简图，图2一4为横截面示意图。回转窑托轮装置是回转窑重要的组成部分，具有承载负荷大，工作环境差，连续运转，维修费工等特点，托轮装置运行的好坏，直接影响回转窑系统的正常运转，影响系统运转率，熟料产量，因此维修护养极为重要每档支承有两个托轮，配置在窑轴线的两侧。托轮中心与筒体中心的连线与竖直面间存在一个夹角，即图中所示角a，称为支承角。支承角设计时一般取30，并且两托轮的支承角设计为相等。回转窑在运行一段时间之后由于磨损、沉降等原因托轮位置会出现偏移，支

15、承角a和托轮中心距L都会发生变化，进而影响到窑体轴线的位置。1.4 回转窑的检测在水泥建材行业中，回转窑是企业的核心生产设备，它的投资占工厂总投资的10%一15%左右，回转窑的运行状况直接决定着企业的效益，行业内有“只要大窑转，就有千千万万”的说法，因此回转窑的检测与维护对企业显得至关重要。回转窑检测技术经过几十年的发展，不断完善，实现了由只能停窑检修到不停窑在线检测的跨越卜。回转窑检测的项目主要包括以下几个方面:1.4.1回转窑轴线测量回转窑轴线的理想状态应该是一条直线，但是由于回转窑长期连续运行，托轮、轮带存在不同程度的磨损，基座的沉降等因素的影响，窑轴线很难保持准直的状态。当窑轴线弯曲变

16、形过大时，会引发很多问题，如加剧轮带与筒体、托轮与轮带之间的磨损，增大窑运行的阻力，造成筒体开裂，引起耐火砖脱落等，降低回转窑的运转率。对于企业来说，定期校准窑轴线是必须的工作1.4.2回转窑托轮位置测量回转窑在托轮支撑下运转，托轮的位置会影响筒体的位置，进而影响到窑轴线。另外，比较新的回转窑都装有液压挡轮装置，托轮轴线和筒体轴线应该是平行的，当托轮轴线与筒体轴线存在夹角时，托轮会传递给给筒体一个轴向力，造成筒体的非正常上窜或下窜。因此，应定期检测托轮的位置并进行适当调整1.4.3回转窑筒体椭圆度测量椭圆度定义为由于窑炉弹性变形而造成的窑炉水平轴和垂直轴之间出现的差值,椭圆度通常采用窑炉外壳内

17、部直径的百分比来表示。筒体的椭圆度反映筒体某一截面的椭圆变形状况，过大会对大大降低内部的耐火砖内衬的使用寿命由于筒体存在热变形，在任一截面上都不可能是绝对的正圆，椭圆度是筒体刚度的量化表现。通过对椭圆度的测量可以判断某段筒体上耐火砖的厚度。在托轮支撑的两侧进行椭圆度的检测，还可以通过数据曲线定性判断托轮的承载情况1.4.4轮带径向偏摆测量回转窑在运行过程中，由于窑轴线的变化，筒体内物料的翻滚等原因的影响，会出现振动，表现出来的具体现象就是筒体径向摆动。通过检测轮带的径向偏摆可以反映窑整体运行的稳定性1.4.5大齿轮径向跳动测量传动系统的稳定是回转窑稳定运转的前提，大齿圈在运行中存在径向的跳动，

18、如果大齿圈径向跳动过大，会造成顶齿和窑的周期性振动，长时间的在这种状态下运行会引发断齿事故，造成生产的中断，给企业带来很大的损失1.4.6托轮轴向力测量回转窑托轮轴线与筒体轴线不平行时，筒体和托轮自身重力在轴向的分力、托轮和轮带在运转时因摩擦产生的轴向力叠加就使得托轮在运转中会一直受到一个沿托轮轴线方向的力，这个力同时也是托轮作用在筒体上的轴向力。当这个轴向力超出适当的范围时，就会带来一些严重的后果，例如，托轮轴轴肩与轴瓦端面因剧烈摩擦导致轴瓦温度上升;托轮与托轮轴的配合发生相对移动，甚至托轮被推到轴承座上;过大的轴向力造成筒体不受控制的上下窜动等。测量托轮所受轴向力可以帮助设备管理者判断托轮

19、的工作状态，对预防各种因托轮问题造成的生产事故具有重要意义。检测托轮所受轴向力有很重大的意义。上图为单个托轮支承的结构图，包含托轮、托轮轴、轴承座、轴承端盖、轴瓦等零部件。托轮与托轮轴的材料一般为铸钢，托轮直径在1000到2000mm之间，托论与托轮轴通过过盈配合装配在一起。托轮轴两端由轴瓦支承，轴瓦固定在轴承座上。轴承座通过螺栓固定在基座上，并且配有调整螺杆，可以在需要的时候调整托轮支承的位置。1.5 课题研究目的与意义研究目的：在熟悉回转窑和托轮基本结构组成和窑测量基本要求的基础上，结合指导教师的科研课题，详细了解动态回转窑托轮结构组成和运动状态，根据托轮轴端面的机械结构，参考原有测量方法

20、和波兰测量公司的测量装置，开发设计回转窑托轮轴端面动态旋转轴心机械测量方法及测量装置。研究意义：回转窑是水泥、冶金和化工等工业生产中的重要设备, 具有承载负荷大，工作环境差，维修费时费工，且在高温、多尘、重载条件下长期连续运转等特点。定期对回转窑进行检测，排除安全隐患对于保证企业效益非常必要。结构上，筒体在托轮的支撑下回转运动，托轮作为回转窑的支撑装置承受着回转窑的全部重量，并对筒体起定位作用，使其能安全平稳地进行运转。托轮或托轮轴的损坏会造成严重的生产事故，因此，托轮在回转窑的众多检测项目中显得重要。对于使用和管理维护好回转窑，保证其能够长期安全正常的运行，从设备管理工作的角度来说，回转窑中

21、心线的直线度和各个托轮轴线的斜角度这两个方面显得尤为重要。托轮轴线的斜角度将直接影响到与窑中心线的直线度状况，回转窑轴线直线度的变化反过来又对托轮的均匀受力、轴瓦均匀性接触等方面直接起作用，回转窑轴线弯曲会引起窑体机械故障，缩短窑衬寿命，降低窑生产运转率。由此可见托轮装置运行状况的好坏，直接影响整个回转窑系统的正常运转，影响系统运转率及熟料产能。故企业需要定期测量和调整托轮轴线轴心的。此外由于冷态窑轴线在热态下会发生较大的变化，因此只有热动态测窑数据才能作为调窑的依据。动态检测和在线调窑不但可避免因停窑带来的巨大经济损失，还可以实现预防性维护保养，避免突发停窑事故，提高窑生产运转。1.6 国内

22、外研究现状激光法：测定回转窑托轮位置校准窑的方法-用激光准直仪、托轮轴心磁性对中器、激光直角分光仪、直角折射仪、滑标尺及带专用程序的微机等设备先测出两托轮轴心一侧的空间位置参数，再测出两托轮轴心另一侧的空间位置参数；依次在各挡托轮处重复上述操作过程，即可测出所有挡次托轮空间位置参数。在工厂工人师傅采用在托轮轴端面上涂上黄油，使黄油填满托轮轴端面处的锥形孔，并用牙签在黄油上扎一个小点，如果这个点不是托轮轴端面轴心的话，它就会以托轮轴端面轴心为圆心做圆周运动，运行轨迹为一个圆，而如果这个点就是托轮轴端面轴心的话，那么它就会是一个不动的点，所以通过目测观察这个小点的运行轨迹就可以判断出这个小点是不是

23、托轮轴端面的轴心所在，通过多次尝试就可以得到托轮轴端面轴心的位置。这种方法，虽然在成本上可以忽略不计，但这种方法需要回转窑维护人员拥有实践经验。1.7研究目标、研究内容及拟解决的关键技术171研究目标通过设计一个机械装置，将托轮轴端面动态旋转轴心引出，并借助照相装置，得到托轮轴端面动态旋转轴心，从而完成测量。172研究内容 （1）根据回转窑托轮轴的结构形式，设计托轮轴端面动态轴心引出方法（2）确定机械测量装置的结构形式（3）机械测量装置的设计（4）选择适当的记录装置173拟解决的关键技术 通过机械装置将托轮轴端面动态轴心引出1.8预期的研究成果与创新点181预期的研究成果设计出托轮轴端面动态轴

24、心测量装置182创新点托轮轴端面动态轴心引出技术，设计出具有推广使用价值的托轮轴端面动态轴心测量装置1.9小结本章对回转窑的机械机构、应用发展、检测等方面作了简单介绍，阐述了本课题研究的目的及意义，分析了国内外相关领域的研究现状，并叙述了本课题研究的方法思路和预期达到的研究成果。2 托轮轴端面结构轴类零件加工时，当轴的长度较长，长度直径大于4，或轴的加工精度要求较高时，通常会选择将轴类零件的两端同时固定，及顶针与三角卡盘配合固定轴类零件，使其在加工过程中，在受到刀具径向力的作用时不致偏离机床轴线，以满足加工要求。托轮轴端面结构托轮轴端面：长轴类零件的一端用机床的三角卡盘固定，另一段则需要通过在

25、轴端加工出一个顶针孔，如图所示，加工出来的顶针孔在顶针的挤压下，进行加工。托轮轴端面结构如图所示3 托轮轴端面动态旋转轴心测量方案3.1托轮状态及调整托轮装置是回转窑的重要组成部分, 它承受整个回转部分的重量, 并使筒体、滚圈能在托轮上平稳转动。前文已经介绍了托轮工作状态的好坏对整个回转窑运转状态的严重影响，水泥生产企业要使回转窑长期稳定运转就必须对回转窑托轮的工作状态定期进行检测。在没有托轮受力测量仪器可以使用的情况下，回转窑维护工人们一般凭一些长期积累的工作经验和简单的检测方法定性地判断托轮的工作状态。根据生产中维护、检修的经验, 要保证回转窑长期安全运转, 关键在于调整托轮。正确地调整托

26、轮, （1）可以维持回转窑轴线的直线性, 使其回转中心严格呈一直线; （2）保证窑体能沿轴向正常地往复窜动, 使大齿圈、托轮和滚圈的工作表面磨损均匀; （3）可使各挡托轮均匀地承担筒体载荷,避免轴瓦发热及托轮断轴等异常现象。对回转窑托轮的调整主要有: 窑体中心线水平面上轴线偏差的调整; 窑体中心线垂直面上轴线偏差的调整; 托轮轴线相对滚圈歪斜度的调整; 托轮轴线与窑轴线倾斜度的调整。而调整托轮第一步就是测量其参数，为了得到准确的数据，我们可以通过对托轮端面动态旋转轴心进行测量，来进一步调整。3.2激光测量水准仪介绍： 建立水平视线测定地面两点间高差的仪器，主要部件有望远镜、管水准器（或补偿器）

27、、垂直轴、基座、脚螺旋。按结构分为微倾水准仪、自动安平水准仪、激光水准仪和数字水准仪（又称电子水准仪）。按精度分为精密水准仪和普通水准仪。1微倾水准仪。借助微倾螺旋获得水平视线。其管水准器分划值小、灵敏度高。望远镜与管水准器联结成一体。凭借微倾螺旋使管水准器在竖直面内微作俯仰，符合水准器居中，视线水平。2自动安平水准仪。借助自动安平补偿器获得水平视线。当望远镜视线有微量倾斜时，补偿器在重力作用下对望远镜作相对移动，从而迅速获得视线水平时的标尺读数。这种仪器较微倾水准仪工效高、精度稳定。3激光水准仪。利用激光束代替人工读数。将激光器发出的激光束导入望远镜筒内使其沿视准轴方向射出水平激光束。在水准

28、标尺上配备能自动跟踪的光电接收靶，即可进行水准测量。4数字水准仪，这是上世纪90年代新发展的水准仪，集光机电、计算机和图像处理等高新技术为一体，是现代科技最新发展的结晶。 水准仪是在1718世纪发明了望远镜和水准器后出现的。20世纪初，在制出内调焦望远镜和符合水准器的基础上生产出微倾水准仪。50年代初出现了自动安平水准仪，60年代研制出激光水准仪。90年代研制出了数字水准仪。激光水准仪：带有激光指向装置的水准仪利用激光束代替人工读数的一种水准仪。将激光器发出的激光束导入望远镜筒内，使其沿视准轴方向射出水平激光束。 利用激光的单色性和相干性，可在望远镜物镜前装配一块具有一定遮光图案的玻璃片或金属

29、片，即波带板，使之所生衍射干涉。经过望远镜调焦，在波带板的调焦范围内，获得一明亮而精细的十字型或圆形的激光光斑，从而更精确地照准目标。如在前、后水准标尺上配备能自动跟踪的光电接收靶，即可进行水准测量。在施工测量和大型构件装配中，常用激光水准仪建立水平面或水平线。 数字水准仪是目前最先进的水准仪，配合专门的条码水准尺，通过仪器中内置的数字成像系统，自动获取水准尺的条码读数，不再需要人工读数。这种仪器可大大降低测绘作业劳动强度，避免人为的主观读数误差，提高测量精度和效率 该测量方案借助XP180交叉激光水准仪XP180交叉激光水准仪简介：室内使用,提供两条90相交的清晰激光线.并且十字激光线可以垂

30、直旋转,从地面转到天顶.产品特点:4个方向的整平水泡,方便提供各方向的激光基准，3个调平螺丝,快速调平，激光头可以大范围旋转,提供更方便的激光应用，精度:6mm/2.5m，电池:3节5号碱性电池，使用时间:30小时间歇使用并将之安装在一个带有水平和铅直方向上能够调节位置的装置上。装置通过燕尾槽轨道进行移动实现位置调节，并通过齿轮齿条传动将调节螺母的转动转化为滑轨上齿条的相对直线运动，从而实现位置调节。并通过交叉激光水准仪发射的激光确定托轮轴端面动态旋转中心具体步骤：1首先拆开回转窑托轮轴的小端盖，使得托轮轴的端面露出，便于测量，如图所示2调节交叉激光水准仪使其发射的激光线与托轮轴端面垂直，并和

31、托轮轴的轴线保持在同一高度，通过发射出两条90相交的清晰激光线，使得这两条激光线的交点与托轮轴端面的顶针孔的顶针点重合3通过交叉激光水准仪发射出的两条相互垂直的激光线在交点处向外延伸，会与托轮轴端盖的边缘有四个交点，用粉笔在托轮轴端盖上做下标记（画直线）4然后盖上托轮轴的小端盖，再延长这两条直线，使得其相交，则这个交点就表示托轮轴轴端面动态旋转中心，通过多次测量可降低误差 托轮轴座及托轮轴端盖实物图测量步骤：1打开托轮轴小端盖2用激光发射器发射出激光，调节装置，使得两条激光线分别水平和竖直，并且激光发射装置中心点与托轮轴在同一高度，两条激光线的交点与托轮轴的顶针点重合3在托轮轴端盖上记录下这两

32、条线的位置（用笔画出）4盖上托轮轴小端盖5在托轮轴端盖上连线，使两条线相交则两条线的交点就是托轮轴端面旋转轴心激光测量方法示意图端面示意图注：在图1中，最小的圆表示托轮轴顶针孔，中间圆表示托轮轴小端盖，最大的圆表示托轮轴大端盖，两条直线表示激光线图2表示已经盖上小端盖，直线表示画的线图3表示在小端盖上画线误差分析：1托轮轴端面处的顶针孔很小，激光束的交点可能会打在偏离顶针点的位置，激光线的交点就不易和顶针点重合，对测量造成误差，2交叉激光水准仪的调平是通过调节水泡位置进行的，其精度难以保证，可能会引起误差3激光线的粗细程度：当激光发射装置距离托轮轴端面较近时，发射的激光束较为清晰，但同时其宽度

33、也较大，这样就会造成，对顶针点捕捉的困难，但如果距离激光发射装置距离托轮轴端面较远时，激光线较细可以方便观察，但激光束的清晰度却下降，同样难以捕捉顶针点，因此，如何同时保证激光束的宽度适当，激光发射装置距离托轮轴端面的距离也适当就是一个难点4交叉激光水准仪发射出的两束激光束组成平面，保证其与托轮轴端面平行不是很容易做到5人工画线造成误差3.3机械装置测量机械测量装置示意图该测量装置应用简单的几何知识，和机械装置将托轮轴的端面旋转中心引出上图所示，为该机械测量装置，该机械测量装置中套筒和铝合金板（中间为空，重量轻，其上连接有磁铁，通过磁铁保证测量装置吸附在托轮轴端面上）为螺纹连接，并可以通过调节

34、他们之间的旋合长度，从而调节测量装置与托轮轴端面之间的距离，通过铝合金板的使用可以使该测量装置应用在不同尺寸的托轮轴测量中。整个装置的运行分为初步定位和精确定位：初步定位：轴的圆球部分与托轮轴端面的锥形孔接触，大致得到托轮轴的轴心，实现初步定位。精确定位：磁铁安装在套筒的大端面小孔内，在磁铁的作用下，套筒可以吸附在托轮轴的端面上，同时配合托轮轴端面上吸附的铝合金板，从而保证整个装置可以吸附在托轮轴端面上，由于铝合金板与托轮轴端面的接触面积较大，所以可以更大限度地实现整个装置与托轮轴端面的接触，又由于套筒的导向作用，可以实现轴垂直于托轮轴端面上，从而实现精确定位。通过套筒的精确定位托轮轴的端面轴

35、心可以被精确地引出，指针的尖端就可以代表托轮轴的端面轴心，在不远处设置一个照相机，在装置的右端安装一个坐标系，就得到了托轮轴端面的动态轴心。该机械测量方法的示意图如下图所示3.4两种方案的比较两种方案均可以实现托轮轴端面动态旋转轴心的测量。其示意图如上所示方案一，激光测量法虽然测量简单易行，方便快捷地就可以确定托轮轴端面动态旋转轴心，但托轮轴的顶针孔很小，可能会由于杂质填充，遮盖住顶针点，需要用抹布等来清洁，可能对测量造成误差；同样由于托轮轴的顶针孔很小，当激光线照到顶针孔内时，要保证其交点和顶针点重合不是很容易；还有就是交叉激光水准仪的调平是通过调节水泡位置进行的，其与托轮轴端面的相对位置调

36、节（激光发射装置的中心与托轮轴端面轴心在同一高度；两条激光线组成平面平行于托轮轴端面），精度难以保证，可能会引起误差而方案二利用简单的几何知识和机械装置将托轮轴端面轴心引出：将测量装置中的轴一端制成球体形状，圆球体与一个锥形面紧密接触时，锥形面的顶点和球体的连线，与锥形面得轴线重合，因此轴的轴线就和顶针孔的轴线重合，而顶针孔的轴线过其端面轴心，这样就可以引出托轮轴端面轴心。在机械装置中天线指针（长度可以调节）的端点就可以表示端面轴心，在距离托轮轴端面不远处设置一个一个可以滑动的透明玻璃板，上面画有坐标，通过照相装置（测量时固定玻璃板），记录托轮轴端面旋转轴心的位置，移去机械测量装置，盖上托轮端

37、盖在做坐标板上找到记录的位置，就可以在端盖上面标注托轮轴端面旋转轴心，即可完成测量与激光测量方法相比，测量方法更为直接，易于操作，成本低廉，结构简单，方便维修，且测量精度得到提高方案二所述由机械装置引出托轮轴端面轴心完成测量，更能满足测量精度的要求，方便快捷，因此采用方案二进行设计。4测量装置的机械结构设计4.1关键技术应用机械装置将托轮轴端面动态旋转轴心引出机械测量机构的原理：1由于托轮轴长度较长，长度直径大于4，所以托轮轴加工过程中，为了保证其工艺要求，会在托轮轴端面处加工有一个顶针孔，顶针孔内存在锥形面2当一个圆球体与一个锥形面紧密接触时，锥形面的顶点和球体的连线，与锥形面得轴线重合3将

38、轴的一端制成球体形状，套筒与托轮轴端面紧密接触，通过弹簧将压力传递给轴，使得轴与托轮轴断面紧密接触，由于套筒的导向作用，轴与托轮轴端面垂直，从而保证轴与托轮轴端面的锥形孔轴线重合从而达到，将托轮轴端面轴心引出的目的轴心引出装置如下图所示4.2装置组成该机械测量装置由托轮轴端面轴心引出装置，记录装置和位置调节装置三部分组成1托轮轴端面动态旋转轴心引出装置：由一个与托轮轴端面紧密接触的轴，与轴为螺纹连接的指针（由可以在一定长度内伸缩天线改造而成），如下图所示，一个压缩螺旋弹簧，一个磁铁套筒组成2记录装置：为一个照相机，用来记录数据，即托轮轴端面动态旋转轴心，以便后续数据处理。本设计选用Canon

39、佳能 IXUS 220HS 数码相机，其在“高速连拍”场景模式时，它能够在约300万有效像素下实现最高约8.0张/秒的清晰连拍，当然由于回转窑托轮轴运行速度不是很快，可以人工每隔一秒采集一次数据3位置调节装置：用来调节记录装置（照相机）的位置，使得记录装置能够保持与托轮轴端面的轴线处于同一高度，且照相机的镜头平面与托轮轴端面平行，确保测量的精确性。用照相机调节架可以实现照相机的位置调节，从而使得照相机和托轮轴断面垂直，且与指针位于同一高度，便于数据采集4辅助装置（可以滑动的透明玻璃板）：其导轨可以固定在地上，也可以活动来调节位置，通过辅助装置，可以实现：1照相机的位置调节，使得照相机镜头和托轮

40、轴端面平行；2数据采集，通过照相，记录托轮轴端面轴心，在透明玻璃板上的坐标，记录其位置，从而保证完成测量4.3主要零件4.3.1轴轴的主要作用是在弹簧的压力作用下，与托轮轴端面紧密接触，利用几何特征，将托轮轴端面旋转轴心引出；并通过螺纹与指针连接轴示意图4.3.2指针 作为该测量装置的数据采集对象，指示托轮轴端面动态旋转轴心，配合坐标版使用。指针是由天线改造而成的，当测量不同尺寸的托轮轴时，可以根据实际要求可以改变指针的长度，保证测量顺利进行。在天线的一端加工有外螺纹，用于连接指针和引出轴，而在指针的另一端，将其加工为小尖端，用来表示托轮轴端面轴心，方便精确记录指针示意图实物图4.3.3套筒套

41、筒配合铝合金板使用，与铝合金板之间为螺纹连接。套筒在与托轮轴端面接触的部分加工有小孔，用于安装有磁铁，可以与托轮轴接触，在磁力作用下使得该测量装置吸附在托轮轴端面上，从而保证测量装置中的轴与拖轮轴端面垂直，并通过弹簧传递压力使得轴压紧在托轮轴端面上，套筒中加工为中空形式，轴可以在里面滑动，这样套筒就对轴起到导向的作用其结构如图所示套筒示意图4.3.4坐标板坐标版的使用方便了数据的记录，通过记录坐标版上面指示的数据；并且在调节照相机位置时，也可以保证照相机镜头与托轮轴端面平行坐标板是一个安装在轨道上可以滑动的透明玻璃板，透明玻璃板和导轨相垂直，其上画有坐标系，如图所示测量前调节好坐标版的位置，并

42、固定，配合照相装置，在照片中可以看到指针尖端对应的坐标，就得到托轮轴端面旋转轴心。移去测量装置，盖上端盖后，通过所记数据（指针顶尖的位置），在坐标板找到对应位置，做出标记，就可以得到托轮轴端动态旋转轴心的位置所在。坐标板示意图坐标板，导轨及托轮轴端面位置关系如图所示4.3.4铝合金板铝合金板（见下图）上加工有螺纹孔，用于与测量装置中的套筒连接，通过调节铝合金板与套筒之间的旋和长度，调节测量装置距离托轮轴的距离，其上装有磁铁（固定在铝合金板中的小孔内），能够提供一个使得装置压紧托轮轴的压力，起到固定位置的作用，该机械测量装置可以应用于不同尺寸的托轮轴测量中，使用铝合金板既保证了强度，具有重量轻，

43、方便携带，耐用等特点铝合金板示意图5回转窑托轮轴端面动态旋转轴心测量步骤1开盖：打开托轮轴小端盖，使托轮轴端面可见，便于测量2安装测量装置：将轴对准托轮轴端面的锥形孔，并插入，对好位置后，将铝合金板吸附在托轮轴端面上，调节好磁铁套筒与铝合金板之间的旋和长度，使套筒吸附在托轮轴端面上3调节：先通过三脚架调节照相装置大致的高度，再用一段上面挂着重物的细线来测量指针尖端到地面的距离，标记细线的长度，在通过细线的长度来调节照相装置的高度，从而使得相机镜头和指针的顶尖部分处于同一高度滑动坐标板，使之先和托轮轴端面靠近，通过调整其轨道，使得坐标板和托轮轴端面平行，固定其导轨，再滑动坐标板，使得坐标板和照相

44、装置靠近，通过坐标板来进行调节，使得照相机和托轮轴端面垂直4数据采集：照相5数据处理：将得到的数据（托轮轴端面轴心），并在同一坐标系中，借助透明玻璃板，再盖上端盖后，在端盖上标记其位置6结论：得到回转窑托轮轴端面动态旋转轴心6误差分析1因工作环境中有粉尘，当打开托轮端盖进行测量时，托轮轴的端面就会沾上粉尘，及其自身结构，套筒端面与托轮轴端面不能保证完全接触，测量装置的轴的轴线就不能与托轮轴的轴线完全重合，从而不能保证测量得到很高的精度2数据的采集和数据的处理分离：数据采集和数据处理在不同的时间完成，需要人工完成，不能及时得到回转窑托轮托轮轴端面的动态轴心，应该让本机械装置与计算机配合及时输出数

45、据，完成测量3数据采集装置（照相装置）的位置：照相机的由三脚架支撑，其调节高度时不够精确，只能做到高度与托轮轴轴线处于大致相同的高度，而不能保证照相装置的中心与托轮轴的轴线在同一高度；同时使照相装置与托轮轴端面垂直也不是很容易做到7总结与展望7.1总结水泥回转窑托轮轴端面动态轴心测量装置是为了帮助回转窑维护人员了解回转窑托轮端面轴心状态进而测量维护回转窑使之正常运转，根据现阶段水泥生产企业回转窑维护的现状，综合回转窑结构，应用机械装置而设计出来的。现在很多测量都是关于回转窑的运行轴线是否准直，但这只是回转窑测量的一个方面，回转窑理想的运行状态应该是各个托轮的受力均衡、稳定，而不必过分关注回转窑

46、冷态或热态的轴线位置，因而测量要保证达到上述的要求，就要进行全面的测量，但是受制于没有合适回转窑托轮轴端面动态轴心测量仪器，托轮轴端面轴心的测量往往被忽视，只是在托轮出现轴瓦发热时才能意识到托轮的运转己经出现问题。回转窑托轮作为回转窑的支撑装置，承载者回转窑的全部重量，而托轮轴同样支承着托轮，因此在回转窑的测量中，托轮轴的测量也不容忽视，测量托轮轴，可以从两个方面出发，测量托轮轴的受力情况，进而分析托轮轴的运行状态，和测量托轮轴端面动态旋转轴心。而后一种方法更为直观地显示出此时托轮轴的运行状态本文所述的应用机械装置测量托轮轴端面动态旋转轴心的方法，由托轮轴端面轴心引出装置，记录装置和调节装置组

47、成，方便快捷地实现托轮轴端面动态旋转轴心的测量7.2展望随着我国拉动内需的步伐，基础建设得到大力推广，而作为基础建设中不可或缺的的材料，水泥的使用大大增加，水泥产业得到不断发展壮大，回转窑的相应检测技术也在不断地进步，对于回转窑托轮托轮轴端面动态轴心的的测量，由于其关系到回转窑的正常运转，也越来越受到重视。本文所研制的回转窑托轮托轮轴端面动态轴心测量装置已经可以满足基本的测量需求，但在以下方面还有待改进:(l)仪器小型化。应该尽量使得仪器结构更加紧凑，减小仪器重量和体积，方便携带，现场安装安装，数据采集和数据处理。(2)精确度的提高：本文所述为机械装置测量回转窑托轮托轮轴端面动态轴心，因其自身结构缺陷，套筒端面与托轮轴端面不能保证完全接触，从而不能保证测量得到很高的精度，应该借助高精度传感器和机械装置配合（3）数据的采集和数据的处理分离：数据采集和数据处理在不同的时间完成，需要人工完成，不能及时得到回转窑托轮托轮轴端面的动态轴心，应该让本机械装置与计算机配合及时输出数据，完成测量相信通过相关从业者的不断努力，一定能够