一種鋼水包液壓翻轉角度監測裝置的製作方法

2023-06-01 04:19:42 1

本實用新型屬於冶金設備技術領域，更具體地說，涉及一種鋼水包液壓翻轉角度監測裝置。

背景技術：

目前，國內外冶金行業大部分鋼鐵廠的煉鋼車間，尤其是連鑄工藝的煉鋼生產線需配套鋼包熱修裝置——鋼水包翻轉裝置。目前常用的鋼水包翻轉方式有：卷揚傾翻、行車傾翻、機械傾翻、液壓傾翻等，各有利弊。卷揚傾翻設備投入較少，但土建投入較大，設備維護投入也比較多，總體經濟效益不好，目前多用於40噸以下的鐵水包傾翻；行車傾翻，設備零投入，但行車投入成本非常高，且行車的軌道佔用率高，嚴重影響車間的生產，且生產效率低下，與行車操作人員的水平有很大的關係，鋼水收得率低，配備人員較多，現場指揮人員的人生安全得不到保證，澆鑄出的鐵塊大小不一，目前已很少使用；機械傾翻，成本投入較大，設備維護較費用較高，安全得不到保證，目前也很少使用。

液壓翻轉方式具有驅動力大、運行平穩、效率高等優點，其舉升重量可達250噸，是目前最為常用的鋼水包傾翻裝置。鋼水包傾翻裝置體積龐大，盛裝鋼水，工作環境非常惡劣、危險，對其工作的可靠性要求非常高，所以對鋼水包傾翻裝置整個工作過程的控制變得尤為重要。其中，鋼水包傾翻角度是一項非常重要的指標，通過它可了解鋼水包轉動到什麼位置，鋼水傾倒了多少，設備運行穩定性如何等信息，以便於控制系統對設備運行的實時監控，保證設備運行的穩定性、可靠性和安全性。但由於鋼水包液壓傾翻裝置在高溫、高震動、高汙染的惡劣環境中，對鋼水包傾翻角度的監控變得十分困難，目前的鋼水包液壓傾翻裝置還沒有解決此問題。

例如，中國專利申請號為：201310207758.8，申請日為：2013年5月29日的專利文獻，公開了一種鐵水罐液壓翻轉裝置，其鋼結構底架固定在地基上；所述鋼結構底架兩側對稱固定有兩個翻轉液壓缸、兩個立柱及兩個緩衝支座，且兩個立柱的頂端均固定有旋轉支座，活動支架的前橫梁對稱鉸接在兩個旋轉支座上，後橫梁座在兩個緩衝支座上；所述兩個翻轉液壓缸的活塞杆端對稱鉸接在活動支架的左右側板上；所述活動支架的後橫梁上安裝有鎖緊油缸和鎖緊銷軸。該發明專利給出了鐵水罐液壓翻轉裝置的整體結構，並說明旋轉支座最大可翻轉105°，但是它並無法監測旋轉支座的實時旋轉角度，從而無法了解設備運行狀態。

又如，中國專利申請號為：201520315278.8，申請日為：2015年5月15日的專利文獻，公開了一種鋼包傾翻裝置，用於實現鋼包的傾翻動作，所述鋼包呈筒狀並包括徑向對稱設置的兩個鋼包耳軸，所述鋼包傾翻裝置包括：兩個傾翻支架，分別與兩個所述鋼包耳軸可拆卸式連接以配合夾持所述鋼包並能夠與所述鋼包同軸旋轉，每個所述傾翻支架均具有一連接梁，兩所述傾翻支架通過連接梁連接；驅動機構，與其中一個所述傾翻支架連接以驅動兩所述傾翻支架及鋼包同軸旋轉；從動機構，與另一個所述傾翻支架連接以輔助該傾翻支架及鋼包旋轉。同樣該裝置也無法實現鋼包傾翻角度的實時監測，設備運行的穩定性、可靠性和安全性難以保證。

技術實現要素：

1、要解決的問題

針對現有鋼水包翻轉裝置在使用中無法實時監測鋼水包翻轉角度的問題，本實用新型提供一種鋼水包液壓翻轉角度監測裝置，能實現鋼水包液壓傾翻裝置在高溫、高震動、高汙染的惡劣環境中鋼水包傾翻角度的實時監測，保證設備運行的穩定性、可靠性和安全性。

2、技術方案

為解決上述問題，本實用新型採用如下的技術方案。

一種鋼水包液壓翻轉角度監測裝置，包括底座、活動支架、油缸和轉角測量機構；所述的底座具有立柱，活動支架與立柱的上端通過銷軸鉸接連接；所述的油缸的一端與底座鉸接連接，另一端與活動支架鉸接連接；所述的轉角測量機構包括兩個角齒輪箱、萬向聯軸器、編碼器、大齒輪和小齒輪；所述的兩個角齒輪箱為上角齒輪箱和下角齒輪箱，分別固定在立柱的上下兩端，角齒輪箱設有輸入軸和輸出軸；所述的大齒輪固定在活動支架上，其軸線與銷軸的軸線重合，小齒輪安裝在上角齒輪箱的輸入軸上，大齒輪和小齒輪嚙合傳動；所述的萬向聯軸器的一端與上角齒輪箱的輸出軸連接，另一端與下角齒輪箱的輸入軸連接，下角齒輪箱的輸出軸通過彈性聯軸器與編碼器連接。

進一步地，所述的角齒輪箱為直角齒輪箱，萬向聯軸器為十字萬向聯軸器。

進一步地，所述的轉角測量機構外側設有護罩，對轉角測量機構起保護作用。

進一步地，還包括兩個位置感應裝置，一個用於檢測活動支架是否位於初始狀態位置，另一個用於檢測活動支架是否位於最大傾翻狀態位置。

進一步地，所述的位置感應裝置包括感應觸發組件和感應接受組件，感應觸發組件包括感應觸板，感應接受組件包括感應開關；所述的兩個位置感應裝置中，有一個位置感應裝置的感應觸發組件的感應觸板設置在活動支架的下端，與其對應的感應接受組件的感應開關設置在底座上；另外一個位置感應裝置的感應觸發組件的感應觸板設置在油缸上，與其對應的感應接受組件的感應開關設置在底座的立柱上。

進一步地，所述的感應觸發組件的感應觸板的形狀為「Z」字形。

進一步地，所述的感應接受組件還包括保護盒，感應開關設置在保護盒內。

進一步地，所述的感應接受組件還包括矩形管和夾板；所述的矩形管設置在底座上，矩形管沿長度方向設有調節槽，保護盒通過螺栓穿過矩形管的調節槽與設置在矩形管內的夾板連接。

一種鋼水包翻轉角度的監測方法，轉角測量機構獲得活動支架的角位移，並將角位移轉換成電信號發送給控制系統，實現鋼水包翻轉角度的實時監測。

進一步地，所述的轉角測量機構獲得活動支架角位移的具體步驟為：油缸推動活動支架轉動，帶動轉角測量機構的大齒輪一起轉動，大齒輪與小齒輪嚙合傳動，通過上角齒輪箱驅動萬向聯軸器轉動，萬向聯軸器再通過下角齒輪箱驅動編碼器工作，使得編碼器獲得活動支架的角位移；編碼器將角位移轉換成電信號發送給控制系統，實現鋼水包翻轉角度的實時監測。

3、有益效果

相比於現有技術，本實用新型的有益效果為：

(1)本實用新型鋼水包液壓翻轉角度監測裝置，通過轉角測量機構能實現鋼水包液壓傾翻裝置在高溫、高震動、高汙染的惡劣環境中鋼水包傾翻角度的實時監測，保障設備運行的穩定性、可靠性和安全性；

(2)本實用新型鋼水包液壓翻轉角度監測裝置，轉角測量機構中通過直角齒輪箱改變轉動方向，並採用十字萬向聯軸器將轉動由立柱的上端傳遞到下端，有效避免熱輻射、震動對編碼器的影響；

(3)本實用新型鋼水包液壓翻轉角度監測裝置，設置位置感應裝置能夠檢測活動支架的初始位置和傾翻終止位置，了解活動支架運行狀態，通過控制系統控制鋼水包傾倒鋼水的時間，滿足智能化控制要求；

(4)本實用新型鋼水包液壓翻轉角度監測裝置，位置感應裝置中感應接受組件的感應開關設置在保護盒內，對感應開關起保護作用，避免碰壞，保護盒通過螺栓安裝在矩形管上，且矩形管設置調節槽，保護盒在矩形管上的安裝位置可調節，便於調節感應觸發組件與感應接受組件位置相對應；

(5)鋼水包翻轉角度的監測方法，可將活動支架的角位移信號轉換成電信號，控制系統接收電信號可對鋼水包傾翻角度的實時監測，實現自動化控制。

附圖說明

圖1為本實用新型鋼水包液壓翻轉角度監測裝置初始狀態時的主視結構示意圖；

圖2為本實用新型鋼水包液壓翻轉角度監測裝置初始狀態時的左視結構示意圖；

圖3為本實用新型鋼水包液壓翻轉角度監測裝置90°工位狀態時的結構示意圖；

圖4圖1中A的局部放大結構示意圖；

圖5為本實用新型鋼水包液壓翻轉角度監測裝置中角齒輪箱與編碼器連接的結構示意圖；

圖6為圖1中B的局部放大結構示意圖；

圖7為圖3中C的局部放大結構示意圖；

圖8為本實用新型鋼水包液壓翻轉角度監測裝置中位置感應裝置的觸發狀態結構示意圖。

圖中的標號分別表示為：

1、底座；101、立柱；

2、活動支架；

3、油缸；

4、轉角測量機構；410、上角齒輪箱；420、下角齒輪箱；430、萬向聯軸器；440、編碼器；450、大齒輪；460、小齒輪；

5、位置感應裝置；510、感應觸發組件；511、感應觸板；520、感應接受組件；521、感應開關；522、保護盒；523、矩形管；524、夾板；

6、護罩。

具體實施方式

下面結合具體實施例和附圖對本實用新型進一步進行描述。

實施例1

如圖1至圖5所示，本實施例的一種鋼水包液壓翻轉角度監測裝置，包括底座1、活動支架2、油缸3和轉角測量機構4。其中，所述的底座1具有立柱101，活動支架2與立柱101的上端通過銷軸鉸接連接；所述的油缸3的一端與底座1鉸接連接，另一端與活動支架2鉸接連接。

使用上述裝置完成鋼水包翻轉過程中，鋼水包傾翻角度是一項非常重要的指標，通過它可了解鋼水包的位置、鋼水傾倒狀況、設備運行穩定狀況等信息，對於設備運行的穩定性、可靠性和安全性至關重要。但鋼水包傾翻角度的測量非常困難，需要克服一下幾點問題：

①活動支架2翻轉速度緩慢，其角位移很難直接測量；

②鋼水溫度高，熱輻射大，特別是鋼水傾倒時，鋼水容易飛濺，無法靠近進行直接測量，且熱輻射對測量設備影響大，測量精度低；

③設備大而笨重，翻轉過程中震動大，在其上安裝測量裝置，影響測量精度。

由此可見，對鋼水包傾翻角度測量裝置的要求非常高，在本實施例中，通過設計轉角測量機構4，用於實時監測活動支架2的翻轉角度，也就是鋼水包的傾翻角度，可以解決上述問題。

具體地，所述的轉角測量機構4包括兩個角齒輪箱、萬向聯軸器430、編碼器440、大齒輪450和小齒輪460；所述的兩個角齒輪箱為上角齒輪箱410和下角齒輪箱420，分別固定在立柱101的上下兩端，角齒輪箱採用直角齒輪箱，它設有輸入軸和輸出軸；所述的大齒輪450固定在活動支架2上，其軸線與銷軸的軸線重合，保證大齒輪450的轉動角速度與活動支架2轉動角速度相等，小齒輪460安裝在上角齒輪箱410的輸入軸上，大齒輪450和小齒輪460嚙合傳動；所述的萬向聯軸器430為十字萬向聯軸器，它的一端與上角齒輪箱410的輸出軸連接，另一端與下角齒輪箱420的輸入軸連接，下角齒輪箱420的輸出軸通過彈性聯軸器與編碼器440連接，編碼器440與控制系統連接。此種結構，通過大齒輪450和小齒輪460嚙合傳動，將活動支架2的轉動角速度進行放大，調整轉動比，可獲得不同小齒輪460的角速度，再通過兩個角齒輪箱將角速度進一步放大，當運動傳遞到編碼器440時，其角速度值已經很大，完全滿足編碼器440的解析度要求，能夠準確的轉換成電信號，克服上述提到的活動支架2翻轉速度緩慢，角位移難以直接測量的問題；通過兩個角齒輪箱及連接它們的萬向聯軸器430，將轉動從立柱101上端傳遞到立柱101下端的編碼器440，在此位置，編碼器440受到的熱輻射大大減小，且接近底座1底部，編碼器440受到的震動也很小，不會影響編碼器440的精度。

在本實施例中，角齒輪箱採用的是普通的直角齒輪箱，其主要由箱體和設置在箱體內一對嚙合的錐齒輪，一對錐齒輪分別與輸入軸和輸出軸固定，且輸入軸和輸出軸的軸線相垂直，從而可將傳動方向改變90°。

為避免轉角測量機構4被碰壞，避免在惡劣環境中部件容易腐蝕生鏽，以及鋼水濺落到零件上，本實施例中，在轉角測量機構4外側設有護罩6，對轉角測量機構4起保護作用。

上述裝置中鋼水包翻轉角度的監測方法為：轉角測量機構4獲得活動支架2的角位移，並將角位移轉換成電信號發送給控制系統，實現鋼水包翻轉角度的實時監測。其中，轉角測量機構4獲得活動支架2角位移的具體步驟為：油缸3推動活動支架2轉動，帶動轉角測量機構4的大齒輪450一起轉動，大齒輪450與小齒輪460嚙合傳動，通過上角齒輪箱410驅動萬向聯軸器430轉動，萬向聯軸器430再通過下角齒輪箱420驅動編碼器440工作，使得編碼器440獲得活動支架2的角位移；編碼器440將角位移轉換成電信號發送給控制系統，實現鋼水包翻轉角度的實時監測。

實施例2

本實施例的一種鋼水包液壓翻轉角度監測裝置，與實施例1基本相同，不同之處在於：設備設置有位置感應裝置5；結合圖1、圖3、圖6和圖7，所述的位置感應裝置5設置有兩個，一個用於檢測活動支架2是否位於初始狀態位置，另一個用於檢測活動支架2是否位於最大傾翻狀態位置，這樣可了解活動支架2運行狀態，便於控制系統控制油缸3的動作，並能夠通過控制系統控制鋼水包傾倒鋼水的時間，滿足智能化控制要求。具體地，位置感應裝置5包括感應觸發組件510和感應接受組件520，感應觸發組件510包括感應觸板511，感應觸板511的形狀為「Z」字形，感應接受組件520包括感應開關521。兩個位置感應裝置5中，有一個位置感應裝置5的感應觸發組件510的感應觸板511設置在活動支架2的下端，與其對應的感應接受組件520的感應開關521設置在底座1上；另外一個位置感應裝置5的感應觸發組件510的感應觸板511設置在油缸3上，與其對應的感應接受組件520的感應開關521設置在立柱101上。

工作時，活動支架2未轉動位於初始位置時，活動支架2下端的感應觸板511觸發底座1上的感應開關521，感應開關521將信號發送給控制系統，從而知道設備位於初始狀態位置；當活動支架2傾翻到最大角度(90°工位)時，設置在油缸3上的感應觸板511觸發位於立柱101上的感應開關521，感應開關521也將信號發送給控制系統，從而知道設備位於最大傾翻狀態狀態位置，鋼水正在傾倒，便於控制傾倒時間，達到控制傾倒鋼水體積的目的。

實施例3

本實施例的一種鋼水包液壓翻轉角度監測裝置，與實施例2基本相同，不同之處在於：所述的感應接受組件520除了感應開關521，還包括保護盒522、矩形管523和夾板524，結合圖1、圖3、圖6、圖7和圖8，矩形管523設置在底座1或底座1的立柱101上，保護盒522安裝在矩形管523上，感應開關521設置在保護盒522內，對感應開關521起保護作用，避免碰壞；矩形管523沿長度方向設有調節槽，保護盒522通過螺栓穿過矩形管523的調節槽與設置在矩形管523內的夾板524連接，此種結構方式，保護盒522在矩形管523上的安裝位置可調節，便於調節感應觸發組件510與感應接受組件520位置相對應，滿足工作需要。

本實用新型所述實例僅僅是對本實用新型的優選實施方式進行描述，並非對本實用新型構思和範圍進行限定，在不脫離本實用新型設計思想的前提下，本領域工程技術人員對本實用新型的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本實用新型的保護範圍。