专利名称：滚轮法大直径动态测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种利用滚轮法对旋转中大直径园形体进行测量的专用仪器。特别适用于 水泥、冶金和化工行业中的回转窑轮带和托轮直径的动态测量。
背景技术：
大型回转设备，如水泥、有色冶金和化工行业中的回转窑轮带和托轮，水利和电力行业 的水轮机、汽轮机、大型发电机组，大型轴承圈等，常需要对其在旋转中的大直径进行在线 高精度测量。目前采用的方法有大型量具测量法、弓高弦长测量法、激光瞄准定位块法等。 但这些方法存在准确度不高、测量效率较低等缺点，难以在生产实际中推广应用。而滚轮法 具有结构简单，操作方便，测量高效等优势。
滚轮法的测量原理是利用已知直径为d的标准轮与被测旋转体作无滑动的对滚，精确测 量旋转园形体转过一圈时标准滚轮转过的相应弧长值。由下式可以求出旋转体的热动态直径
式中m是被测旋转体转一圈旋转编码器输出的脉冲总数，P是旋转编码器输出一个脉冲 时，滚轮外直径对应转过的弧长值。
国家知识产权局专利局在1993年公开一种"回转窑轮带和托轮直径动态测量装置"，专 利，该专利号为ZL 93208535. O，该项技术虽然解决了测量问题,但由于其滚轮存在"打滑" 问题，另外滚轮的外轮面不能与旋转体的被测面保持平行，以及滚轮标准直径受温差变化产 生热膨胀量偏差等影响，所以该测量很难以达到高准确度的水平。
发明内容
本实用新型为了克服了上述现在专利技术存在的不足，因此提出一种新型滚轮法大直径 动态测量仪，该仪器解决了滚轮"打滑"和滚轮的外轮面与被测面不平行，并通过实时测量 滚轮温度来修正滚轮受温差变化造成的热膨胀量误差，以提高测量精度。
本实用新型采用的技术方案是
本实用新型包括与被测旋转体摩擦啮合的标准滚轮、联轴器、旋转编码器、滚轮支架、 支承座、预紧弹簧、跟随摆动机构、固定架、温度传感器、被测旋转体的位置传感器以及微 机系统。其特征是标准滚轮具有防滑结构，在它的外轮面沿园周方向开设槽沟，在槽沟中安置防滑胶圈；通过微摆动机构，使标准滚轮的外轮面随时与旋转体被测面保持平行；标准 滚轮通过柔性联轴器与旋转编码器同轴连接，并通过弹簧获得预紧压力；装在滚轮支架顶部 的温度传感器、旋转编码器和位置传感器分别通过电缆与微机系统配接，(达到)实现对被测 旋转体动态直径的测量。
本实用新型所述的防滑胶圈为"工"字型或"0"型橡胶圈。
本实用新型所述的微摆动机构为一个滚珠轴承装置。 (本实用新型所述的标准滚轮选用低热膨胀系数的不锈钢合金钢，如因瓦合金钢4J36 或4J38来制造。)
本实用新型所述的温度传感器采用带放大器和集成电路芯片的温度传感器。
本实用新型所述的位置传感器是由一个固定安装在被测旋转体上的触发器和一个固定不 动的(二值型)电类开关所组成。
本实用新型所述的位置传感器是一个带永磁铁可方便吸引在被测旋转体上的光学反射镜 作为触发器，和一个固定不移动的(二值型)非接触发射与接收为一体的光电开关所组成。
本实用新型与已有的专利技术相比，突出优点为
1. 滚轮法测量中最致命的缺点是打滑现象，它直接影响测量精度。打滑现象产生的主要 原因是因为滚轮与被测旋转体之间的摩擦力不够，这当然可以通过增大两者间的正压力来提 高摩擦力。但两者间正压力增大，会使滚轮的受压变形同时增大，这会带来新的测量误差。 本实用新型通过其防滑型的滚轮结构来显著增大滚轮与被测体的摩擦力，这样仪器结构简单， 方便有效。
2. 另外滚轮的外轮面与被测体表面不平行，会使滚轮标准直径以及外轮面与被测面的接 触面同时减少，这也是影响滚轮法测量精度的一个重要方面。
本实用新型把滚轮与滚轮支架和支承座设计为一整体结构，它们与固定架之间用一个回 旋轴承装置连接，这使滚轮的外轮面能跟随旋转体被测面微摆动，滚轮外轮面随时与被测面 保持平行和全面接触，保证滚轮与被测旋转体间的摩擦力不因为接触面小而减少，也保证滚 轮标准直径不因为接触面小而实际直径减少。
3. 由于被测体温度差异较大，滚轮标准直径会因为温差变化产生热膨胀量误差。设被测 直径是滚轮直径的n倍，即4^nd，若滚轮直径在对滚测量时因温度升高产生微小热膨胀误差 量Ad，则被测直径误差会为A4^n，Ad。本实用新型所述的标准滚轮选用低热膨胀系数 的不锈钢合金钢，如因瓦合金钢4J36和4J38，它们的热膨胀系数仅为0.8X10—V'C。
另外，在滚轮旁的滚轮支架顶部安装有集成电路芯片的温度传感器。通过实时测量滚轮 温度可以实时修正滚轮标准直径值。
图l为滚轮法大直径动态测量仪的总体结构示意图。 图2为滚轮法大直径动态测量仪的机械结构示意图。 图3为滚轮法大直径动态测量仪的标准滚轮结构示意图。
其中l一标准滚轮、2—联轴器、3 —防滑胶圈、4—计数编码器、5—滚轮支架、6—支承 座、7一预紧弹簧、8—跟随摆动机构、9"固定架、IO—温度传感器、ll一位置传感器、12— 微机系统、13—触发器、14一光电开关、15—滚轮测量机械装置、16-锁紧螺栓、17_被测 旋转体具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的技术方案作进一步的描述-
如图1所示，由滚轮测量机械装置15、计数编码器4、温度传感器10、触发器13和光 电开关14组合的位置传感器11、以及微机系统12，它们组成滚轮法大直径动态测量仪。
如图2所示，滚轮测量机械装置的具体组成包括标准滚轮l、联轴器2、计数编码器4、 滚轮支架5、支承座6、预紧弹簧7、跟随摆动机构8、固定架9。其中滚轮2、滚轮支架5和 支承座6设计为一整体结构，它们与固定架9之间，通过一个滚动轴承装置作为微摆动机构 8，它使滚轮的外轮面随时与被测旋转面保持平行和全面接触。
如图3所示，本实施例中的标准滚轮l具有防滑结构，滚轮的外轮面沿圆周方向开设槽 沟，在槽沟中安置防滑橡胶圈3。橡胶圈最好采用耐高温耐油性的"工"字形硅胶圈；也可 以采用标准件"0"形硅胶密封圈。橡胶圈3的高度稍微高出标准滚轮的外接触轮面。
在测量操作中，把触发器13吸在被测旋转体17上，在其旋转路径旁固定光电开关14; 在被测体17旁边固定一个辅助支架，通过固定架9用固定螺栓16把测量机械装置15固定在 被测体17的旁边，通过预紧弹簧7给标准滚轮1与被测旋转体17之间施加适当的正压力， 使防滑胶圈3能全部挤压在标准滚轮1的槽沟内，以确保标准滚轮1与被测旋转体17的全面 直接地接触。通过跟随摆动机构8，使标准滚轮1的外轮面随时与旋转体17的被测面保持平 行；标准滚轮1通过柔性联轴器2与旋转编码器4同轴连接，并通过预紧弹簧7获得预紧压 力；装在标准滚轮支架5顶部的温度传感器10、计数编码器4和位置传感器11分别通过电 缆与微机系统10配接，由于标准滚轮1选用因瓦合金钢材料；同时在测量中通过温度传感器 10,标准滚轮的直径受高温膨胀量也实时地被微机系统检测和修正。从而(达到)实现对被 测旋转体17动态直径的测量。
权利要求1. 滚轮法大直径动态测量仪，包括标准滚轮(1)、联轴器(2)防滑胶圈(3)、计数编码器(4)、微摆动机构(8)、固定架(9)、锁紧螺栓(10)、触发器(13)、光电开关(14)、滚轮测量机械装置(15)、温度传感器(16)、以及微机系统(12)；其特征在于标准滚轮(1)具有防滑结构，在它的外轮面沿园周方向开设槽沟，在槽沟中安置防滑胶圈(3)；通过固定架(9)的锁紧螺栓(10)将滚轮测量机械装置(15)固定在被测体(17)的旁边，通过滚轮测量机械装置(15)中的预紧弹簧(7)给标准滚轮(1)与被测旋转体(17)之间施加适当的正压力，防滑胶圈(3)能全部挤压在标准滚轮(1)的槽沟内，使标准滚轮(1)与被测旋转体(17)直接地接触；通过跟随摆动机构(8)，使标准滚轮(1)的外轮面与旋转体(17)被测面保持平行；标准滚轮(1)通过联轴器(2)与旋转编码器(4)同轴连接，并通过预紧弹簧7获得预紧压力；装在滚轮测量机械装置(15)中标准滚轮支架(5)顶部的温度传感器(16)、计数编码器(4)和位置传感器(11)分别通过电缆与微机系统(12)配接。
2. 根据权利要求1所述的滚轮法大直径动态测量仪，其特征是所述的防滑胶圈(3)为 "工"字型或"0"型橡胶圈。
3. 根据权利要求1所述的滚轮法大直径动态测量仪，其特征是所述的温度传感器(16) 采用带放大器和集成电路芯片的温度传感器。
4. 根据权利要求1所述的滚轮法大直径动态测量仪，其特征是所述的位置传感器(11) 是由一个固定装在被测旋转体(17)上的触发器(13)和一个固定不动的电类开关(14)组 成。
专利摘要滚轮法大直径动态测量仪，包括标准滚轮、联轴器、旋转编码器、滚轮支架、支承座、预紧弹簧、跟随摆动机构、固定架、温度传感器、被测旋转体的位置传感器以及微机系统。其特征是标准滚轮具有防滑结构，它的外轮面沿圆周方向开设槽沟，在槽沟中安置防滑胶圈；通过微摆动机构，使标准滚轮的外轮面与旋转体被测面随时保持平行。本实用新型通过的滚轮防滑结构和微摆动机构，明显增大滚轮与被测体之间的摩擦力，以避免滚轮“打滑”和滚轮的外轮面与被测面不平行；同时又通过测量滚轮温度实时修正其标准直径值，保证了测量的高精度。本仪器结构简单，操作方便，特别适用于水泥、冶金和化工行业中的回转窑轮带和托轮直径的动态在线测量。
文档编号G01B7/12GK201281582SQ200820068530
公开日2009年7月29日 申请日期2008年7月17日 优先权日2008年7月17日
发明者云 张, 晰 张 申请人:武汉理工大学