专利名称：板坯连铸机二冷喷嘴冲击力测量系统的制作方法
技术领域：
本发明属于冶金设备领域，涉及一种板坯连铸机二冷喷嘴冲击力 测量系统。
背景技术：
目前，喷嘴冲击力测试在国内均采用手工测试，如将应力传感器 固定在需要测量喷嘴冲击力的地方，对应力传感器数据进行采集。此 点测量完成后，手工调整应力传感器的位置，对准喷嘴冲击力的其它 地方重复上述测量。由于喷嘴冲击的有效测量区域有限，大量精密布 置应力传感器是不太可能的。这就使得单点移动或少量的几点测量给 出的测试精度较差，测量成本加大、时间周期长。
发明内容
本发明的目的是提供一种板坯连铸机二冷喷嘴冲击力测量系统， 它可以精确的测量喷嘴的冲击力特性，提高测量精度，降低测量成本。
本发明的目的是这样实现的，设计一种板坯连铸机二冷喷嘴冲击 力测量系统，其特征是它至少包括喷嘴移动机构、喷嘴3、信号调 理器10、计算机数据采集与分析单元11、防水应变式微力值传感器
8和传感移动机构，防水应变式微力值传感器8固定在传感移动机构 上，通过传感移动机构带动防水应变式微力值传感器8移动至检测位 置；喷嘴3固定在喷嘴移动机构上，喷嘴3向下，通过喷嘴移动机构 移动喷嘴3至防水应变式微力值传感器8的上方，喷嘴3喷水，通过 传感移动机构带动防水应变式微力值传感器8移动给出不同空间喷 水冲力产生的应变式电信号，信号经信号调理器10放大处理后输出 数据给计算机数据采集与分析单元11，给出三维喷水冲力大水分布 图。
所述的喷嘴移动机构至少包括喷嘴横向移动机构2、喷嘴纵向移 动机构12、喷嘴移动导向光杠l、丝杠螺母14、驱动电机13及齿轮 齿条18;左右两根喷嘴移动导向光杠1垂直于水平面固定在架体上， 喷嘴横向移动机构2是沿丝杠连接的丝杠螺母14，在丝杠螺母14上 垂直于丝杠螺母14固定多个连接杆，连接杆的下面是喷嘴3，喷嘴3 喷口向下；嘴横3通过喷嘴横向移动机构2支撑在横向支撑架上，横 向支撑架中间通过齿轮齿条18与喷嘴纵向移动机构12连接，横向支 撑架两端有导槽与喷嘴移动导向光杠1连接，嘴横向移动机构2上下 移动时，驱动电机13驱动齿轮齿条18使横向支撑架在左右导向光杠 l导向下上下移动，带动喷嘴3到指定位置。
所述的传感移动机构至少包括横向步进电机20、精密纵向移动 测量机构7、精密横向移动测量机构17、步进电机6、传动皮带16 及支撑框架9，支撑框架9上部通过光杠4和横向移动丝杠5连接精 密纵向移动测量机构7，横向移动丝杠5转动带动精密纵向移动测量 机构7横向移动，光杠4为精密纵向移动测量机构7横向移动时导向； 横向移动丝杠5通过步进电机6驱动传动皮带16带动横向移动丝杠 5转动。
所述的精密纵向移动测量机构7下端有丝母和导向套，上端有纵 向移动丝杠螺母19，纵向移动丝杠螺母19一端连接步进电机20;丝 母和导向套与光杠4和横向移动丝杠5配套横向设计，纵向移动丝杠 螺母19套接有防水应变式微力值传感器8，驱动步进电机20带动纵 向移动丝杠螺母19转动，套接的防水应变式微力值传感器8沿纵向 移动丝杠前后移动。
所述的喷嘴横向移动机构2 —侧连接有手轮15。
所述的喷嘴3在l-3个之间。
所述的防水应变式微力值传感器8与喷嘴3的距离在 腦 500mm之间。
所述的传感移动机构移动空间在X方向为0~2000mm，在Y方 向为0 200mm之间。
本发明能自动测量单个喷嘴或多个喷嘴组合的有效喷射区域内 冲击力的大小和分布规律。冲击力传感器安装在一个自动扫描、定位 准确的移动测量装置上，由计算机控制移动测量装置在测量区域内进 行横向扫描、纵向扫描或任意位置的冲击力测量。测量数据由计算机 采集和处理。计算机数据采集和分析系统可把测量数据生成三维冲击 力分布图，也可生成不同切面的二维冲击力曲线，自动给出统计分析 结果，以数据库的形式存贮数据或打印数据报表。
本发明的冲击力测量传感器为防水应变式微力值传感器，传感器 的测量面积为4cm2、精度0.1%，信号调理器为高精度动态应变放大 器，控制系统由PLC和上位计算机两部分组成。数据采集和处理软
件在Windons2000平台上用VB6.0进行开发，测量数据用微软ACESS 数据库格式进行存贮和输出，可输出每个测量点冲击力数值、冲击力 的三维分布图和纵、横向切面冲击力曲线。
本发明的精密横向移动测量机构由支撑框架9、横向移动丝杠5、 步进电机6、皮带传动16等组成。纵向精密移动测量机构至少包括 纵向移动丝杠螺母19、步进电机20等；横向及纵向移动的节距均为 20mm，这样确保了有效测量区域内冲击力的无间断测量。
下面结合实施例附图对本发明作进一步说明。 图1是本发明实施例1结构示意图。
图中K喷嘴移动导向光杠；2、喷嘴横向移动机构；3、喷嘴； 4、光杠；5、横向移动丝杠；6、步进电机；7、精密纵向移动测量 机构；8、防水应变式微力值传感器；9、支撑框架；10、信号调理器；
11、 计算机数据采集与分析单元；12、喷嘴纵向移动机构；13、驱动 电机；14、丝杠螺母；15、手轮；16、传动皮带；17、精密横向移动 测量机构；18、齿轮齿条；19、纵向移动丝杠螺母；20、步进电机。
具体实施例方式
如图1所示，它包括喷嘴移动机构、喷嘴、信号调理器10、计 算机数据采集与分析单元11、防水应变式微力值传感器8和传感移 动机构，防水应变式微力值传感器8固定在传感移动机构上，通过传 感移动机构带动防水应变式微力值传感器8移动至检测位置；喷嘴3 固定在喷嘴移动机构上，喷嘴3向下，通过喷嘴移动机构移动喷嘴3 至防水应变式微力值传感器8的上方，喷嘴3喷水，通过传感移动机 构带动防水应变式微力值传感器8到不同位置，防水应变式微力值传 感器8给出不同位置喷水冲力产生的应变式电信号，应变式电信号经 信号调理器10、计算机数据采集与分析单元11给出喷嘴3下方防水 应变式微力值传感器8位置的三维喷水冲力大水分布图，也可生成不 同切面的二维冲击力曲线，自动给出统计分析结果，以数据库的形式 存贮数据或打印数据报表。-
喷嘴移动机构至少包括喷嘴横向移动机构2、喷嘴纵向移动机构
12、 喷嘴移动导向光杠1、丝杠螺母14、驱动电机13及齿轮齿条18， 左右两根喷嘴移动导向光杠1垂直于水平面固定在架体上，喷嘴横向 移动机构2是沿丝杠连接的丝杠螺母14，在丝杠螺母14上垂直于丝
杠螺母14固定多个连接杆，连接杆的下面是喷嘴3，喷嘴3可在1-5 个之间，喷嘴3都通过连接杆连接。喷嘴3喷口向下；嘴横向移动机 构2支撑在横向支撑架上，横向支撑架中间通过齿轮齿条18与喷嘴 纵向移动机构12连接，横向支撑架两端有导槽与喷嘴移动导向光杠 1连接，嘴横向移动机构2上下移动时，驱动电机13驱动齿轮齿条 18使横向支撑架在左右喷嘴移动导向光杠1导向下上下移动，带动 喷嘴3到指定位置。
传感移动机构至少包括横向步进电机20、精密纵向移动测量机 构7、精密横向移动测量机构17、步进电机6、传动皮带16及支撑 框架9，支撑框架9上部通过光杠4和横向移动丝杠5连接精密纵向 移动测量机构7，横向移动丝杠5转动带动精密纵向移动测量机构7 横向移动，光杠4为精密纵向移动测量机构7横向移动时导向。横向 移动丝杠5通过步进电机6驱动传动皮带16带动横向移动丝杠5转 动。
精密纵向移动测量机构7是下端有丝母和导向套，上端有纵向移 动丝杠螺母19，纵向移动丝杠螺母19一端连接步进电机20;丝母和 导向套与光杠4和横向移动丝杠5配套横向设计，纵向移动丝杠螺母 19套接有防水应变式传感器8，驱动步进电机20带动纵向移动丝杠 螺母19转动，套接的防水应变式传感器8沿纵向移动丝杠前后移动。
喷嘴横向移动机构2 —侧连接有手轮15，带动丝杠螺母14转动， 带动喷嘴横向移动机构2的测试喷嘴3调整到测试位置。
研究板坯连铸机二冷用不同喷嘴或喷嘴的不同组合形式下冲击 力的大小和分布规律，对选择铸坯的冷却方式，改善铸坯冷却的均匀 性，制定合理的冷却制度，提高铸坯质量有着重要的意义。由于二冷 喷嘴冲击力约在7000Pa左右(70g/cm2)，所以，在保证测量精度0.5% 前提下测量冲击力就有相当难度。为了连续测量有效喷射区域内冲击 力的大小和分布规律，本系统采用了精密步进扫描测量装置，实现了 全测量范围内冲击力的无间断扫描测量。
权利要求
1、板坯连铸机二冷喷嘴冲击力测量系统，其特征是它至少包括喷嘴移动机构、喷嘴(3)、信号调理器(10)、计算机数据采集与分析单元(11)、防水应变式微力值传感器(8)和传感移动机构，防水应变式微力值传感器(8)固定在传感移动机构上，通过传感移动机构带动防水应变式微力值传感器(8)移动至检测位置；喷嘴固定在喷嘴移动机构上，喷嘴(3)向下，通过喷嘴(3)移动机构移动喷嘴(3)至防水应变式微力值传感器(8)的上方，喷嘴(3)喷水，通过传感移动机构带动防水应变式微力值传感器(8)移动给出不同空间喷水冲力产生的应变式电信号，信号经信号调理器10放大处理后输出数据给计算机数据采集与分析单元(11)，给出三维喷水冲力大水分布图。
2、 根据权利要求1所述的板坯连铸机二冷喷嘴冲击力测量系统， 其特征是所述的喷嘴移动机构至少包括喷嘴横向移动机构(2)、喷 嘴纵向移动机构(12)、喷嘴移动导向光杠(1)、丝杠螺母(14)、驱 动电机(13)及齿轮齿条(18);左右两根喷嘴移动导向光杠(1)垂 直于水平面固定在架体上，喷嘴横向移动机构(2)是沿丝杠连接的 丝杠螺母(14)，在丝杠螺母(14)上垂直于丝杠螺母(14)固定多 个连接杆，连接杆的下面是喷嘴(3)，喷嘴(3)喷口向下；嘴横(3) 通过喷嘴横向移动机构(2)支撑在横向支撑架上，横向支撑架中间 通过齿轮齿条(18)与喷嘴纵向移动机构(12)连接，横向支撑架两 端有导槽与喷嘴移动导向光杠(1)连接，嘴横向移动机构(2)上下 移动时，驱动电机(13)驱动齿轮齿条(18)使横向支撑架在左右导 向光杠(1)导向下上下移动，带动喷嘴(3)到指定位置。
3、 根据权利要求1所述的板坯连铸机二冷喷嘴冲击力测量系统， 其特征是所述的传感移动机构至少包括横向步进电机(20)、精密 纵向移动测量机构(7)、精密横向移动测量机构(17)、步进电机(6)、 传动皮带(16)及支撑框架(9)，支撑框架(9)上部通过光杠(4) 和横向移动丝杠(5)连接精密纵向移动测量机构(7)，横向移动丝 杠(5)转动带动精密纵向移动测量机构(7)横向移动，光杠(4) 为精密纵向移动测量机构(7)横向移动时导向；横向移动丝杠(5)通过步进电机(6)驱动传动皮带(16)带动横向移动丝杠(5)转动。
4、 根据权利要求3所述的板坯连铸机二冷喷嘴冲击力测量系统， 其特征是所述的精密纵向移动测量机构(7)下端有丝母和导向套， 上端有纵向移动丝杠螺母(19)，纵向移动丝杠螺母(19) 一端连接 步进电机(20);丝母和导向套与光杠(4)和横向移动丝杠(5)配 套横向设计，纵向移动丝杠螺母(19)套接有防水应变式微力值传感 器(8)，驱动步进电机(20)带动纵向移动丝杠螺母(19)转动，套 接的防水应变式微力值传感器(8)沿纵向移动丝杠前后移动。
5、 根据权利要求2所述的板坯连铸机二冷喷嘴冲击力测量系统， 其特征是所述的喷嘴横向移动机构(2) —侧连接有手轮(15)。
6、 根据权利要求1所述的板坯连铸机二冷喷嘴冲击力测量系统， 其特征是所述的喷嘴(3)在l-3个之间。
7、 根据权利要求1所述的板坯连铸机二冷喷嘴冲击力测量系统， 其特征是所述的防水应变式微力值传感器(8)与喷嘴(3)的距离 在100 500mm之间。
8、 根据权利要求1所述的板坯连铸机二冷喷嘴冲击力测量系统， 其特征是所述的传感移动机构移动空间在X方向为0 2000mm，在 Y方向为0 200mm之间。
全文摘要
本发明属于冶金设备领域，涉及一种板坯连铸机二冷喷嘴冲击力测量系统，其特征是防水应变式微力值传感器(8)固定在传感移动机构上，通过传感移动机构带动防水应变式微力值传感器(8)移动至检测位置；喷嘴固定在喷嘴移动机构上，喷嘴(3)向下，通过喷嘴(3)移动机构移动喷嘴(3)至防水应变式微力值传感器(8)的上方，喷嘴(3)喷水，通过传感移动机构带动防水应变式微力值传感器(8)移动给出不同空间喷水冲力产生的应变式电信号，信号经信号调理器10放大处理后输出数据给计算机数据采集与分析单元(11)，给出三维喷水冲力大水分布图。它可以精确的测量喷嘴的冲击力特性，提高测量精度，降低测量成本。
文档编号G01M99/00GK101187587SQ20071018851
公开日2008年5月28日 申请日期2007年12月20日 优先权日2007年12月20日
发明者左水利, 强 李, 江 李, 李彦峰, 敏 赵, 迟凤志, 艳 鹿 申请人:中国重型机械研究院