一种水泥回转窑轮带滑移量检测装置和方法与流程

1.本发明涉及工程设备测量技术领域，具体涉及一种水泥回转窑轮带滑移量检测装置和方法。


背景技术：

2.回转窑是一种重要的工业原材料焙烧和煅烧的工艺装备。该装备通过两组以上的托轮作为支撑，使得回转窑能够在径向力矩的作用下产生回转。为防止回转窑支撑点的磨损和变形，在回转窑的支撑点处加装一圈防护轮带。由于回转窑轮带受热变形和滚动摩擦，导致该轮带和回转窑的外壳接触处的磨损量和热变形量处于不断的变化之中。当该处磨损量和热变形量超出一定的范围时，回转窑系统将会出现不稳定，进而发生变形、断裂等恶性事故。
3.目前，对于轮带和回转窑的滑移量检测，主要还是依靠采用转动周期差实现的，即首先对回转窑进行分度，即检测回转窑转动的单位距离数量，并同步检测轮带转动的单位距离，利用二者转动单位距离差来获取回转窑回转一周与各个轮带回转一周的相对位移量。如公开的发明授权专利（cn201410142732.4，回转窑轮带滑移量的检测装置及方法），这种方式原始而简陋，误差较大，并且只能对回转窑与轮带的切向滑移量进行检测，而无法对回转窑径向以及轴向的滑移进行有效检测，由于回转窑一般倾斜设置，如果缺少对这两项滑移量的检测，显然会给回转窑的正常运转造成重大安全隐患。


技术实现要素：

4.为此，本发明提供一种水泥回转窑轮带滑移量检测装置和方法，可以同时对回转窑的径向、切向和轴向的滑移量进行检测以解决现有技术中由于检测不全面而导致回转窑运转存在隐患的问题。
5.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：根据本发明的第一方面，本发明公开了一种水泥回转窑轮带滑移量检测装置，包括轴向测量组件、径向测量组件和切向测量组件，所述轴向测量组件磁力吸附在回转窑轮带上，所述轴向测量组件内竖直滑动设置有径向测量组件，所述径向测量组件侧部与切向测量组件相对，所述径向测量组件与切向测量组件形成电场，所述切向测量组件磁力吸附在回转窑外壁上。
6.进一步的，所述轴向测量组件包括延展机架、第一磁力座和螺旋线性电阻，所述轮带与第一磁力座吸附在一起，所述第一磁力座设置在延展机架的一端，所述延展机架的另一端设置有螺旋线性电阻。
7.进一步的，所述切向测量组件包括第一带电板、滑动支座、线性触点和第二磁力座，所述径向测量组件与第一带电板对齐，所述第一带电板设置在滑动支座的一端，所述滑动支座的另一端与第二磁力座相连，所述滑动支座上弹性设置有线性触点，所述线性触点始终与螺旋线性电阻接触。
8.进一步的，所述径向测量组件包括电阻应变片、第二带电板、滑槽和滑块，所述延展机架底部设置有电阻应变片，所述电阻应变片与滑块相抵，所述滑块上竖直设置有滑槽，所述电阻应变片下端竖直设置有第二带电板，所述第二带电板与第一带电板之间形成电场。
9.进一步的，所述延展机架、螺旋线性电阻与滑动支座均为弧形，且所述延展机架、螺旋线性电阻与滑动支座位置上同轴设置。
10.进一步的，还包括a-d转换器、单片机和led 数码管，所述电阻应变片和线性触点所产生的模拟量，以及所述第一带电板与第二带电板所带电压的模拟量通过a-d转换器输入到单片机中，所述单片机与led 数码管电连接。
11.根据本发明的第二方面，本发明公开了一种水泥回转窑轮带滑移量检测方法，应用如上所提出的一种水泥回转窑轮带滑移量检测装置，包括如下步骤；s1、第一磁力座磁力吸附在轮带上，滑块的底部与回转窑壁相抵，所述滑块的顶部与电阻应变片相抵，直流电通过电阻应变片，回转窑出现径向滑移时，滑移量通过滑块传递到电阻应变片上；s2、具有一定频率的交流电，通过第一带电板与第二带电板，第一带电板与第二带电板组成电容板；s3、在带轮与回转窑发生相对滑动时，螺旋线性电阻与线性触点相对滑动。
12.进一步的，在步骤s1中，电阻应变片所受的应力σ；依据；应力σ，e为弹性模量，即可求得ε作为径向滑移量。
13.进一步的，在步骤s2中，当有交流电源通过时，容抗为，频率f，电容c，容抗为xc；，εr是相对介电常数，s为电容极板的正对面积，d为电容极板的距离，k则是静电力常量；由此得出，求得d为回转窑的轴向滑移量。
14.进一步的，在步骤s3中，螺旋线性电阻与线性触点形成一个电位器r1，测量电位器r1电压为u，电位器r1与一个已知电阻r2串联；可得出，继而，总电动势为e1；；其中，螺旋线性电阻总长度为l
总
，螺旋线性电阻总电阻为r
总
；求得l
移
即为转窑的切向滑移量。
15.本发明具有如下优点：本发明设计合理，安装便捷，结构小巧，无需在对回转窑进行分度，通过测量电容距离，应变片的形变量以及螺旋线性电阻负载的电压，即可对回转窑与轮带之间轴向、径向
和切向的滑移量进行测量，相比较现有技术，丰富了测量数据，使得测量数据更加全面，可直接测量出轮带与回转炉之间的差值，从而大大提高测量的准确度，有效保证回转窑的稳定运行，解决现有技术中由于检测不全面而导致回转窑运转存在隐患的问题。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
17.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
18.图1为本发明提供的一种水泥回转窑轮带滑移量检测装置的立体安装图；图2为本发明提供的切向测量组件的立体图；图3为本发明提供的剖切线a-a；图4为本发明提供的图3 的a-a剖视图；图5为本发明提供的径向测量组件的立体图；图6为本发明提供的轴向测量组件的立体图；图7为本发明提供的立体图的立体图；图8为本发明提供的线性触点的立体图；图9为本发明提供的线性触点的单片机连接框图；图中：1轴向测量组件；11延展机架；12第一磁力座；13螺旋线性电阻；2径向测量组件；21电阻应变片；22第二带电板；23滑槽；24滑块；3切向测量组件；31第一带电板；32滑动支座；33线性触点；34第二磁力座；5 a-d转换器；6单片机；7 led 数码管。
具体实施方式
19.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.实施例1本发明公开了一种水泥回转窑轮带滑移量检测装置，如图1-8，包括轴向测量组件1、径向测量组件2和切向测量组件3，轴向测量组件1磁力吸附在回转窑轮带上，由于回转窑倾斜设置，因此实际上回转窑会有一个向下倾斜的力，使得回转窑沿轴线滑移，使得轮带在回转窑壁上发生相对滑动，而轴向测量组件1上设置有平行板电容器，平行板电容器的电容可以通过通入交流电，测量感抗得出，然后通过公式反推算出平行板电容器，即第一带电板31与第二带电板22之间的距离，由此即可得出回转窑在带轮上的轴向滑移量；轴向测量组件1内竖直滑动设置有径向测量组件2，径向测量组件2将轮带与回转
窑的径向滑移量转换为，物体微小的形变量，通过电阻应变片测量回转窑与轮带之间径向的作用力，将作用力与回转窑外壁的弹性模量相乘，即可得出回转窑径向的形变量作为径向的滑移量；径向测量组件2侧部与切向测量组件3相对，径向测量组件2与切向测量组件3形成电场，切向测量组件3磁力吸附在回转窑外壁上，切向测量组件3则是将轮带与回转窑切向位置转移到电位器上，触点在滑动变阻器上的位移即是轮带与回转窑切向位置，由此通过测量滑动变阻器上电压的变化即可得出将轮带与回转窑切向滑移量。
21.根据本发明公开的一个具体实施例，轴向测量组件1包括延展机架11、第一磁力座12和螺旋线性电阻13，如图6所示，轮带与第一磁力座12通过磁力吸附在一起，第一磁力座12设置在延展机架11的一端，延展机架11呈弧形且与回转窑同轴。延展机架11的另一端设置有螺旋线性电阻13，螺旋线性电阻13在线性触点33上滑动，从而使得电流通过部分螺旋线性电阻13后从线性触点33导出，由此通过测量螺旋线性电阻13上的电压并通过欧姆定律换算成电阻，即可求出回转窑与轮带之间的切向位移。
22.根据本发明公开的一个具体实施例，切向测量组件3包括第一带电板31、滑动支座32、线性触点33和第二磁力座34，径向测量组件2与第一带电板31对齐，其目的在于，使第一带电板31与第二带电板22之间在电压的作用下形成电场，继而形成一个平板式电容。延展机架11上安装有电池并通过振荡器将直流电转化为交流电通过平板式电容器，由此可以计算出第一带电板31与第二带电板22之间的阻抗是可以侧出的，由此即可推导出第一带电板31与第二带电板22之间的电容值。第一带电板31设置在滑动支座32的一端，滑动支座32的另一端与第二磁力座34相连，如图3和图4所示，当回转窑与轮带之间出现轴向位移时，第一带电板31与第二带电板22之间的距离会增大，通入交流电测量第一带电板31与第二带电板22之间的容抗，即可得出平板式电容的电容值，通过换算即可求得第一带电板31与第二带电板22之间的距离，由此则可以得出回转窑与轮带的轴向位移量。滑动支座32上弹性设置有线性触点33，线性触点33始终与螺旋线性电阻13接触，由此避免线性触点33与螺旋线性电阻13脱离接触导致测量失败的问题。
23.根据本发明公开的一个具体实施例，径向测量组件2包括电阻应变片21、第二带电板22、滑槽23和滑块24，延展机架11底部设置有电阻应变片21，电阻应变片21与滑块24相抵，如图4和图5，电阻应变片21能将机械构件上应变的变化转换为电阻变化。回转窑与轮带在径向相互挤压时，回转窑可以通过滑块24挤压电阻应变片21，由此电阻应变片21在通电时就会由此产生模拟电信号，模拟电信号通过a-d转换器5转化为数字信号即可输入单片机5中，进行计算得出回转炉在径向的滑移量。滑块24上竖直设置有滑槽23，以起到为滑块24导向的作用。电阻应变片21下端竖直设置有第二带电板22，第二带电板22与第一带电板31之间形成电场，用于对回转窑的轴向滑移量进行测量。
24.根据本发明公开的一个具体实施例，延展机架11、螺旋线性电阻13与滑动支座32均为弧形，且延展机架11、螺旋线性电阻13与滑动支座32位置上同轴设置，如图7，由此便于延展机架11在回转窑上转动，同时，也有利于螺旋线性电阻13与线性触点33保持接触。
25.根据本发明公开的一个具体实施例，还包括a-d转换器5、单片机6和led 数码管7，如图9，电阻应变片21和线性触点33所产生的模拟量，以及第一带电板31与第二带电板22所带电压的模拟量通过a-d转换器5，转化为数字量输入到单片机6中，单片机6内烧录有计算
滑移量的程序公式，单片机6与led 数码管7电连接，最后通过led 数码管7，来显示回转窑具体的滑移量。
26.实施例2本发明公开了一种水泥回转窑轮带滑移量检测方法，应用如上中所提出的一种水泥回转窑轮带滑移量检测装置，包括如下步骤；s1、第一磁力座12磁力吸附在轮带上，滑块24的底部与回转窑壁相抵，滑块24的顶部与电阻应变片21相抵，直流电通过电阻应变片21，回转窑出现径向滑移时，滑移量通过滑块24传递到电阻应变片21上；s2、具有一定频率的交流电，通过第一带电板31与第二带电板22，第一带电板31与第二带电板22组成电容板；s3、在带轮与回转窑发生相对滑动时，螺旋线性电阻13与线性触点33相对滑动。
27.根据本发明公开的一个具体实施例，步骤s1中，电阻应变片21为一种受力感应器，可以直接输出模拟信号，作为所受的应力σ的数值；依据；应力σ，e为弹性模量，即可求得ε作为径向滑移量。
28.根据本发明公开的一个具体实施例，步骤s2中，当有交流电源通过时，容抗为，交流电频率f，电容c，容抗为xc；，εr是相对介电常数，s为电容极板的正对面积，d为电容极板的距离，k则是静电力常量；由此得出，求得d为回转窑的轴向滑移量。
29.根据本发明公开的一个具体实施例，步骤s3中，螺旋线性电阻13与线性触点33形成一个电位器r1，测量电位器r1电压为u，电位器r1与一个一直电阻r2串联；可得出，继而推导，总电动势为e1，螺旋线性电阻总长度为l
总
，螺旋线性电阻总电阻为r
总
；；求得l
移
即为转窑的切向滑移量。
30.更进一步的，由于轮带与回转窑存在切向滑移量l
移
，因此电容极板的正对面积s也会相应发生改变，缩小量为；因此上述公式应修正为；。
31.上述公式均以程序的方式烧录进单片机6中，由于单片机6接口与led 数码管7电
连接，由此可以在led 数码管7上显示ε、l
移
和d的数值，作为测出回转窑总体的滑移量。
32.本发明实施例的使用过程如下：本发明公开一种水泥回转窑轮带滑移量检测装置，其具体使用时，首先将第一磁力座12吸附在带轮上，使得滑块24与电阻应变片21相抵，然后将第二磁力座34吸附在回转窑上，使得第二带电板22和第一带电板31互相对齐，然后向第二带电板22和第一带电板31通入交流电，交流电由安装在延展机架11上的电池通过震荡器发出，最后在回转窑转动一定圈数之后，直接通过观察 led 数码管7上的数值即可得出回转窑的滑移量。
33.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。