轉(zhuǎn)爐托圈耳軸同軸度的測量

趙廣濱

(中國第一重型機械股份公司，遼寧116113)

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轉(zhuǎn)爐托圈耳軸同軸度的測量

趙廣濱

(中國第一重型機械股份公司，遼寧116113)

轉(zhuǎn)爐托圈耳軸的回轉(zhuǎn)精度對軸承及傾動減速機的使用壽命有很大的影響，對于在制造過程中托圈耳軸的精度測量及控制就顯得尤為重要。以往的測量都是使用常規(guī)的測量儀器測微準直望遠鏡(以下簡稱望遠鏡)，以長、短耳軸的外側(cè)端面的中心連線為基線進行同軸度的測量。而在我們與國外合作的產(chǎn)品中對同軸度的測量是以耳軸的理論回轉(zhuǎn)軸線為基準線，并且測量所使用的設(shè)備是全站型電子速測儀。全站型電子速測儀(簡稱全站儀)可以同時進行角度(水平角、豎直角)測量、距離(斜距、平距、高差)測量和數(shù)據(jù)處理，由機械、光學、電子元件組合而成的測量儀器。由于只需一次安置，儀器便可以完成測站上所有的測量工作，故被稱為“全站儀”。從設(shè)備的測量精度來看望遠鏡的精度高于全站儀，而從功能上來看望遠鏡的功能遠不如全站儀的功能強大。如何用望遠鏡來代替全站儀進行測量是擺在我們面前的一個新的課題。

1測量原理

1.1　變量說明

1.2　測量原理

通過望遠鏡所測得數(shù)據(jù)耳軸在垂直和水平方向上的偏差值x、y，用AutoCAD軟件對數(shù)據(jù)進行處理計算。以x方向為例，作圖畫出一個二維坐標，水平方向代表耳軸長度方向，同時也代表耳軸的理論軸心線，垂直方向代表耳軸的直徑方向。按圖紙尺寸分別將長短耳軸的4個端點及軸承的中心線位置畫垂直豎軸線，以最外端兩點x1、x4為基準，測量x2、x3的數(shù)值。將測得的x2、x3數(shù)值標注到相應的數(shù)軸上，分別作點x1與x2、x3與x4的連接線，這兩條連線分別與長、短耳軸軸承中心線相交。通過這兩個交點作一直線，這條線就是我們所要求證的耳軸的理論回轉(zhuǎn)軸線在x方向上的投影線。同理可以求出理論回轉(zhuǎn)軸線在y方向上的投影線。在圖上標注出αx、αy、zx、zy的大小，這樣我們所需的數(shù)據(jù)就都得到了，我們再通過計算就可以得到A值的大小。從而得到圖紙要求的相關(guān)數(shù)據(jù)。圖2為AutoCAD二維坐標數(shù)據(jù)處理圖。

2測量輔具制作

檢測輔具只需要一件透光板(見圖3)，它是利用外圓與耳軸兩端的止口配合將其安裝在耳軸上的。透光板外圓尺寸根據(jù)耳軸止口的尺寸公差而定，裝配間隙要小于0.05 mm。中心是一個?1 mm的透光孔，要求與外圓一同加工，并保證同軸度在0.02 mm。望遠鏡是通過檢測透光孔的位置來測量耳軸位置度的。

圖1　托圈耳軸Figure1　Ringtrunnion

圖2　AutoCAD二維坐標數(shù)據(jù)處理圖Figure 2　AutoCAD two dimensional

圖3　透光板Figure 3　Euphotic plate

3測量過程

(1)按圖紙在平臺上放樣劃線，劃線包括內(nèi)外直徑檢查和弓形體與耳軸塊之間的對接位置線。

(2)將耳軸塊(耳軸與托圈的部分組焊件)按放樣線進行找正。將耳軸水平方向的同軸度調(diào)整至1 mm以內(nèi)，同時用水平儀檢查耳軸的外加工上表面，水平度不超過0.20 mm/m。注意在調(diào)整過程中要兼顧檢查耳軸塊的坡口面相對于水平面的垂直度，并記錄各坡口的誤差值及方向。

(3)在耳軸一端布置方箱，架設(shè)望遠鏡。把耳軸的4個待測量點命名為1、2、3、4點。將透光板分別放置于距望遠鏡最近第1點和最遠端的第4點兩個位置，以第1點和第4點為基準，調(diào)整望遠鏡到合適位置使第x1、y1、x4、y4的數(shù)值為0，調(diào)整好后固定好望遠鏡。把透光板分別安放于第2點和第3點，并進行測量，讀取相應的x2、y2、x3、y3數(shù)據(jù)值。

(4)用AutoCAD作圖，先計算出zx、zy值，如果未達到圖紙的要求就需要對耳軸進行調(diào)整，合格之后進行耳軸塊與弓形體的焊接。在焊接過程中要進行對稱焊接，嚴格控制焊接變形，并定時對耳軸進行測量。根據(jù)zx、zy的變化及時的對焊接工藝進行調(diào)整，保證zx≤0.5 mm，zy≤0.5 mm。在焊后對耳軸進行測量，計算出數(shù)據(jù)αx、αy，并計算A值大小。

4兩種儀器測量方法比較與分析

(1)工作效率：全站儀測量前的準備工作時間長，包括儀器的安置、豎直度盤和水平度盤指標的設(shè)置、調(diào)焦與照準目標、坐標測量。從開始準備到測量每次至少得3 h～4 h。而望遠鏡校正儀器只需要選定兩個基準點，找準一條線就可以完成儀器的校正，測量一次不超過30 min。

(2)測量精度與誤差：全站儀自身精度誤差為0.2 mm，望遠鏡為0.05 mm。全站儀測量同軸度時是通過測量靶標進行測量的，它所用的檢測輔具是在一個環(huán)法蘭上均布鉆4個小孔，在孔內(nèi)穿鋼絲成十字形，再將檢測用的靶標粘貼在十字鋼絲上，位置度是憑借肉眼進行校正的，這樣影響靶標位置度誤差因素就很多。而望遠鏡用的檢測輔具是透光板的定位止口面，與中心的透光孔是在機床上一次裝夾加工的，誤差只是機床的精度誤差。

(3)工作環(huán)境：全站儀的使用受空間限制，在建站時需要足夠的空間，所以在布置工作平臺時就必須考慮給全站儀留有足夠的擺放空間。而望遠鏡只需在耳軸的一端進行測量，有能夠擺放儀器的工作空間即可，并只需一次安裝調(diào)整，測量時無需再移動。

5結(jié)論

雖然從設(shè)備的性能和使用范圍上來看，全站儀比準直望遠鏡要高很多，但對于托圈耳軸同軸度的測量，準直望遠鏡具有操作簡便、精度高的優(yōu)勢。不足之處是準直望遠鏡本身沒有數(shù)據(jù)處理的功能，但是我們通過利用AutoCAD軟件及計算機的計算對此進行了彌補。這項技術(shù)被用在了蒂森克虜伯ThyssenKrupp公司的96 t和170 t轉(zhuǎn)爐、巴西LISCO 170 t和180 t轉(zhuǎn)爐、印度BHILA 180 t轉(zhuǎn)爐等多個出口項目的產(chǎn)品中。

編輯傅冬梅

摘要：利用常規(guī)的檢測儀器測微準直望遠鏡對轉(zhuǎn)爐托圈耳軸同軸度進行測量，再通過AutoCAD軟件及計算機對測量的數(shù)據(jù)進行處理，將測微準直望遠鏡賦予數(shù)據(jù)處理功能。從而利用測微準直望遠鏡來代替全站儀進行耳軸同軸度的檢測。

關(guān)鍵詞：全站型電子速測儀；測微準直望遠鏡；數(shù)據(jù)處理；耳軸同軸度；理論回轉(zhuǎn)軸線；測量精度誤差

Coaxiality Measurement of Converter Ring Trunnion

Zhao Guangbin

Abstract：Coaxilality of converter ring trunnion has been detected by applying normal micrometer collimation telescope, and further measured data have been handled by AutoCAD software and computer that the micrometer collimation telescope was provided with data handling function in order to accomplish trunnion coaxilality measurement with micrometer collimation telescope instead of multifunction electronic tacheometer.

Key words：multifunction electronic tacheometer; micrometer collimation telescope; data handling; trunnion coaxiality; theoretical rotating axes; measure precision error

收稿日期：2014—06—10

中圖分類號：TH16

文獻標志碼：B