回轉窯輪帶和托輪直徑測量裝置的研究

咼力平

回轉窯輪帶和托輪直徑測量裝置的研究

咼力平

回轉窯輪帶和托輪直徑的測量是回轉窯檢測工作中的重要部分。基于弓高弦長法提出了一種回轉窯在靜止狀態時輪帶和托輪直徑的測量裝置，詳細介紹了該裝置的結構、測量原理及過程，并且使用單片機進行數據采集和數據處理，能夠快速直觀地顯示出測量結果。關鍵詞：回轉窯直徑百分表

0 前言

回轉窯是冶金、水泥、耐火材料生產中的核心設備，窯體處在高溫、沖擊、振動、露天的工作環境中，為了保證回轉窯的使用壽命，工廠會對回轉窯進行檢測和維護修理。托輪和輪帶是回轉窯的重要部分，通過對其直徑的測量，可得到托輪和輪帶磨損的情況，也為我們對窯的維護提供準確的參數。

本文基于弓高弦長法提出一種靜止狀態中的回轉窯托輪和輪帶直徑的測量裝置，這種裝置可以測量大尺寸的直徑，精度也能滿足實際要求。

1 裝置的結構及測量方法

弓高弦長法是一個傳統而簡單的測量大直徑方法，直接測量被測工件某段圓弧的弓高和弦長，通過固定的計算方式便可間接得到被測量物的直徑。本裝置的設計原理是基于弓高弦長法，如圖1所示：該裝置由百分表、左右兩個支撐桿、支架組成，其中百分表為數字式百分表，安裝在支架的中心位置并通過數據線和單片機端口相連。支撐桿設計為可調式且高度相同，可根據被測直徑的大小選擇支撐桿的固定位置，從而可調節支撐桿的間距L，減少L值帶來的測量誤差。百分表表頭裝有頂針，測量時與輪帶、托輪是點接觸方式。

圖1 測量托輪和輪帶直徑的裝置示意圖

在測量時，可直接手持裝置進行測量，數字式百分表通過數據線與單片機相連，其所測數據被單片機系統處理并通過液晶顯示測量結果，所測的直徑能快速的顯示出來。其系統如圖2所示。

圖2 系統處理顯示框

本裝置的優點是：結構簡單、操作方便、成本低、能測量大尺寸的直徑、能夠減輕測量人員的勞動強度,數據的采集和分析采用單片機系統快速得到測量結果，可進行多次測量得到確切的算術平均值。

3 誤差分析與計算舉例

該裝置的主要誤差包含：裝置研制時選擇安裝定位的誤差、百分表和支撐桿的實際安裝誤差、計算方法的極限誤差和百分表的讀數誤差、人為誤差。人為誤差可多次測量取平均值來減小誤差。計算方法誤差如公式（1）、（2）所示。其中ΔL為弦長的尺寸誤差；ΔH為弓高的尺寸誤差和百分表的讀數誤差；ΔDL為弦長帶來測量結果尺寸誤差；ΔDH為弓高帶來測量結果尺寸誤差。

根據公式（1）、（2）可得，為了保證我們的測量精度，弓高H和弦長L帶來的誤差ΔD對測量結果的影響也是不容忽視的。該測量誤差也為不變的系統誤差，是可以修正的，即在測量前，通過選取固定弦長L的長度，求得ΔH，并將其補償到系統中，或者先通過分段優化固定弦長L的長度，測得實際值，求得ΔL，并將其補償到系統中以滿足系統的要求。所以測量時應根據實際測量直徑的大小，利用科學的數學方法來選擇最優的H、L值。支撐桿的安裝采用的是用螺栓固定支撐桿和支撐架。百分表的安裝精度最直接影響測量結果，測量中通過百分表來測量數據，實際的測量結果的誤差主要來自百分表的實際安裝精度誤差。所以應盡量保證百分表的安裝精度。下面舉例說明百分表的安裝定位精度對測量結果的影響。

當測量的托輪直徑D=1～2m,根據優化設計可確定支撐桿橫向距離L=500mm，百分表表頭與支撐桿高度差H'=47.40mm，如圖3所示，正確的安裝后接觸點為點1，但由于百分表的安裝誤差，實際接觸點為點2，則實際測量時百分表表頭與理論位置存在水平偏差ΔX。

圖3 百分表與支撐桿的安裝示意圖

在一定的測量范圍中，當ΔX=0.1mm、0.3mm、0.5mm時，由公式（7）可求得實際直徑為1m、1.5m、2m的托輪測量時誤差大小，如表1所示。根據誤差結果分析，該裝置的測量精度可以達到0.001038～0.120009mm/m。為了保證測量精度，應保證ΔX≤0.5mm。

表1 裝置測量計算數據一覽表mm

3 結束語

為了提高基于弓高弦長法設計的本裝置的測量精度，滿足高精度測量要求，必須在提高“弓高”和“弦長”測量精度的同時對影響測量精度的誤差因素進行修正，特別盡量提高裝置研制精度，采用多次測量求均值的方法來減小隨機誤差對測量的影響。

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（編輯：鄭用琦）

TQ172.622.2 文獻標識碼：B 文章編號：1007-6344（2010）04-0011-03

2010-02-25】