CN106066167A - 一种钢水包液压翻转角度监测装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢水包液压翻转角度监测装置及其方法，属于冶金技术领域。装置中活动支架与底座的立柱通过销轴连接；转角测量机构包括设在立柱上下两端的上角齿轮箱和下角齿轮箱；活动支架上设有大齿轮，其与销轴轴线重合，上角齿轮箱的输入轴安装小齿轮，大齿轮和小齿轮啮合传动；上角齿轮箱的输出轴和下角齿轮箱的输入轴通过万向联轴器连接，下角齿轮箱的输出轴通过弹性联轴器连接编码器。本发明的方法是通过转角测量机构获得活动支架的角位移，并将角位移转换成电信号发送给控制***，实现钢水包翻转角度的实时监测。本发明能实现高温、高震动、高污染的恶劣环境中钢水包倾翻角度的实时监测，保证设备运行的稳定性、可靠性和安全性。

Description

一种钢水包液压翻转角度监测装置及其方法

技术领域

本发明属于冶金设备技术领域，更具体地说，涉及一种钢水包液压翻转角度监测装置及其方法。

背景技术

目前，国内外冶金行业大部分钢铁厂的炼钢车间，尤其是连铸工艺的炼钢生产线需配套钢包热修装置——钢水包翻转装置。目前常用的钢水包翻转方式有：卷扬倾翻、行车倾翻、机械倾翻、液压倾翻等，各有利弊。卷扬倾翻设备投入较少，但土建投入较大，设备维护投入也比较多，总体经济效益不好，目前多用于40吨以下的铁水包倾翻；行车倾翻，设备零投入，但行车投入成本非常高，且行车的轨道占用率高，严重影响车间的生产，且生产效率低下，与行车操作人员的水平有很大的关系，钢水收得率低，配备人员较多，现场指挥人员的人生安全得不到保证，浇铸出的铁块大小不一，目前已很少使用；机械倾翻，成本投入较大，设备维护较费用较高，安全得不到保证，目前也很少使用。

液压翻转方式具有驱动力大、运行平稳、效率高等优点，其举升重量可达250吨，是目前最为常用的钢水包倾翻装置。钢水包倾翻装置体积庞大，盛装钢水，工作环境非常恶劣、危险，对其工作的可靠性要求非常高，所以对钢水包倾翻装置整个工作过程的控制变得尤为重要。其中，钢水包倾翻角度是一项非常重要的指标，通过它可了解钢水包转动到什么位置，钢水倾倒了多少，设备运行稳定性如何等信息，以便于控制***对设备运行的实时监控，保证设备运行的稳定性、可靠性和安全性。但由于钢水包液压倾翻装置在高温、高震动、高污染的恶劣环境中，对钢水包倾翻角度的监控变得十分困难，目前的钢水包液压倾翻装置还没有解决此问题。

例如，中国专利申请号为：201310207758.8，申请日为：2013年5月29日的专利文献，公开了一种铁水罐液压翻转装置，其钢结构底架固定在地基上；所述钢结构底架两侧对称固定有两个翻转液压缸、两个立柱及两个缓冲支座，且两个立柱的顶端均固定有旋转支座，活动支架的前横梁对称铰接在两个旋转支座上，后横梁座在两个缓冲支座上；所述两个翻转液压缸的活塞杆端对称铰接在活动支架的左右侧板上；所述活动支架的后横梁上安装有锁紧油缸和锁紧销轴。该发明专利给出了铁水罐液压翻转装置的整体结构，并说明旋转支座最大可翻转105°，但是它并无法监测旋转支座的实时旋转角度，从而无法了解设备运行状态。

又如，中国专利申请号为：201520315278.8，申请日为：2015年5月15日的专利文献，公开了一种钢包倾翻装置，用于实现钢包的倾翻动作，所述钢包呈筒状并包括径向对称设置的两个钢包耳轴，所述钢包倾翻装置包括：两个倾翻支架，分别与两个所述钢包耳轴可拆卸式连接以配合夹持所述钢包并能够与所述钢包同轴旋转，每个所述倾翻支架均具有一连接梁，两所述倾翻支架通过连接梁连接；驱动机构，与其中一个所述倾翻支架连接以驱动两所述倾翻支架及钢包同轴旋转；从动机构，与另一个所述倾翻支架连接以辅助该倾翻支架及钢包旋转。同样该装置也无法实现钢包倾翻角度的实时监测，设备运行的稳定性、可靠性和安全性难以保证。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有钢水包翻转装置在使用中无法实时监测钢水包翻转角度的问题，本发明提供一种钢水包液压翻转角度监测装置及其方法，能实现钢水包液压倾翻装置在高温、高震动、高污染的恶劣环境中钢水包倾翻角度的实时监测，保证设备运行的稳定性、可靠性和安全性。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种钢水包液压翻转角度监测装置，包括底座、活动支架、油缸和转角测量机构；所述的底座具有立柱，活动支架与立柱的上端通过销轴铰接连接；所述的油缸的一端与底座铰接连接，另一端与活动支架铰接连接；所述的转角测量机构包括两个角齿轮箱、万向联轴器、编码器、大齿轮和小齿轮；所述的两个角齿轮箱为上角齿轮箱和下角齿轮箱，分别固定在立柱的上下两端，角齿轮箱设有输入轴和输出轴；所述的大齿轮固定在活动支架上，其轴线与销轴的轴线重合，小齿轮安装在上角齿轮箱的输入轴上，大齿轮和小齿轮啮合传动；所述的万向联轴器的一端与上角齿轮箱的输出轴连接，另一端与下角齿轮箱的输入轴连接，下角齿轮箱的输出轴通过弹性联轴器与编码器连接。

进一步地，所述的角齿轮箱为直角齿轮箱，万向联轴器为十字万向联轴器。

进一步地，所述的转角测量机构外侧设有护罩，对转角测量机构起保护作用。

进一步地，还包括两个位置感应装置，一个用于检测活动支架是否位于初始状态位置，另一个用于检测活动支架是否位于最大倾翻状态位置。

进一步地，所述的位置感应装置包括感应触发组件和感应接受组件，感应触发组件包括感应触板，感应接受组件包括感应开关；所述的两个位置感应装置中，有一个位置感应装置的感应触发组件的感应触板设置在活动支架的下端，与其对应的感应接受组件的感应开关设置在底座上；另外一个位置感应装置的感应触发组件的感应触板设置在油缸上，与其对应的感应接受组件的感应开关设置在底座的立柱上。

进一步地，所述的感应触发组件的感应触板的形状为“Z”字形。

进一步地，所述的感应接受组件还包括保护盒，感应开关设置在保护盒内。

进一步地，所述的感应接受组件还包括矩形管和夹板；所述的矩形管设置在底座上，矩形管沿长度方向设有调节槽，保护盒通过螺栓穿过矩形管的调节槽与设置在矩形管内的夹板连接。

一种钢水包翻转角度的监测方法，转角测量机构获得活动支架的角位移，并将角位移转换成电信号发送给控制***，实现钢水包翻转角度的实时监测。

进一步地，所述的转角测量机构获得活动支架角位移的具体步骤为：油缸推动活动支架转动，带动转角测量机构的大齿轮一起转动，大齿轮与小齿轮啮合传动，通过上角齿轮箱驱动万向联轴器转动，万向联轴器再通过下角齿轮箱驱动编码器工作，使得编码器获得活动支架的角位移；编码器将角位移转换成电信号发送给控制***，实现钢水包翻转角度的实时监测。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明钢水包液压翻转角度监测装置，通过转角测量机构能实现钢水包液压倾翻装置在高温、高震动、高污染的恶劣环境中钢水包倾翻角度的实时监测，保障设备运行的稳定性、可靠性和安全性；

(2)本发明钢水包液压翻转角度监测装置，转角测量机构中通过直角齿轮箱改变转动方向，并采用十字万向联轴器将转动由立柱的上端传递到下端，有效避免热辐射、震动对编码器的影响；

(3)本发明钢水包液压翻转角度监测装置，设置位置感应装置能够检测活动支架的初始位置和倾翻终止位置，了解活动支架运行状态，通过控制***控制钢水包倾倒钢水的时间，满足智能化控制要求；

(4)本发明钢水包液压翻转角度监测装置，位置感应装置中感应接受组件的感应开关设置在保护盒内，对感应开关起保护作用，避免碰坏，保护盒通过螺栓安装在矩形管上，且矩形管设置调节槽，保护盒在矩形管上的安装位置可调节，便于调节感应触发组件与感应接受组件位置相对应；

(5)本发明钢水包翻转角度的监测方法，可将活动支架的角位移信号转换成电信号，控制***接收电信号可对钢水包倾翻角度的实时监测，实现自动化控制。

附图说明

图1为本发明钢水包液压翻转角度监测装置初始状态时的主视结构示意图；

图2为本发明钢水包液压翻转角度监测装置初始状态时的左视结构示意图；

图3为本发明钢水包液压翻转角度监测装置90°工位状态时的结构示意图；

图4图1中A的局部放大结构示意图；

图5为本发明钢水包液压翻转角度监测装置中角齿轮箱与编码器连接的结构示意图；

图6为图1中B的局部放大结构示意图；

图7为图3中C的局部放大结构示意图；

图8为本发明钢水包液压翻转角度监测装置中位置感应装置的触发状态结构示意图。

图中的标号分别表示为：

1、底座；101、立柱；

2、活动支架；

3、油缸；

4、转角测量机构；410、上角齿轮箱；420、下角齿轮箱；430、万向联轴器；440、编码器；450、大齿轮；460、小齿轮；

5、位置感应装置；510、感应触发组件；511、感应触板；520、感应接受组件；521、感应开关；522、保护盒；523、矩形管；524、夹板；

6、护罩。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明进一步进行描述。

实施例1

如图1至图5所示，本实施例的一种钢水包液压翻转角度监测装置，包括底座1、活动支架2、油缸3和转角测量机构4。其中，所述的底座1具有立柱101，活动支架2与立柱101的上端通过销轴铰接连接；所述的油缸3的一端与底座1铰接连接，另一端与活动支架2铰接连接。

使用上述装置完成钢水包翻转过程中，钢水包倾翻角度是一项非常重要的指标，通过它可了解钢水包的位置、钢水倾倒状况、设备运行稳定状况等信息，对于设备运行的稳定性、可靠性和安全性至关重要。但钢水包倾翻角度的测量非常困难，需要克服一下几点问题：

①活动支架2翻转速度缓慢，其角位移很难直接测量；

②钢水温度高，热辐射大，特别是钢水倾倒时，钢水容易飞溅，无法靠近进行直接测量，且热辐射对测量设备影响大，测量精度低；

③设备大而笨重，翻转过程中震动大，在其上安装测量装置，影响测量精度。

由此可见，对钢水包倾翻角度测量装置的要求非常高，在本实施例中，通过设计转角测量机构4，用于实时监测活动支架2的翻转角度，也就是钢水包的倾翻角度，可以解决上述问题。

具体地，所述的转角测量机构4包括两个角齿轮箱、万向联轴器430、编码器440、大齿轮450和小齿轮460；所述的两个角齿轮箱为上角齿轮箱410和下角齿轮箱420，分别固定在立柱101的上下两端，角齿轮箱采用直角齿轮箱，它设有输入轴和输出轴；所述的大齿轮450固定在活动支架2上，其轴线与销轴的轴线重合，保证大齿轮450的转动角速度与活动支架2转动角速度相等，小齿轮460安装在上角齿轮箱410的输入轴上，大齿轮450和小齿轮460啮合传动；所述的万向联轴器430为十字万向联轴器，它的一端与上角齿轮箱410的输出轴连接，另一端与下角齿轮箱420的输入轴连接，下角齿轮箱420的输出轴通过弹性联轴器与编码器440连接，编码器440与控制***连接。此种结构，通过大齿轮450和小齿轮460啮合传动，将活动支架2的转动角速度进行放大，调整转动比，可获得不同小齿轮460的角速度，再通过两个角齿轮箱将角速度进一步放大，当运动传递到编码器440时，其角速度值已经很大，完全满足编码器440的分辨率要求，能够准确的转换成电信号，克服上述提到的活动支架2翻转速度缓慢，角位移难以直接测量的问题；通过两个角齿轮箱及连接它们的万向联轴器430，将转动从立柱101上端传递到立柱101下端的编码器440，在此位置，编码器440受到的热辐射大大减小，且接近底座1底部，编码器440受到的震动也很小，不会影响编码器440的精度。

在本实施例中，角齿轮箱采用的是普通的直角齿轮箱，其主要由箱体和设置在箱体内一对啮合的锥齿轮，一对锥齿轮分别与输入轴和输出轴固定，且输入轴和输出轴的轴线相垂直，从而可将传动方向改变90°。

为避免转角测量机构4被碰坏，避免在恶劣环境中部件容易腐蚀生锈，以及钢水溅落到零件上，本实施例中，在转角测量机构4外侧设有护罩6，对转角测量机构4起保护作用。

上述装置中钢水包翻转角度的监测方法为：转角测量机构4获得活动支架2的角位移，并将角位移转换成电信号发送给控制***，实现钢水包翻转角度的实时监测。其中，转角测量机构4获得活动支架2角位移的具体步骤为：油缸3推动活动支架2转动，带动转角测量机构4的大齿轮450一起转动，大齿轮450与小齿轮460啮合传动，通过上角齿轮箱410驱动万向联轴器430转动，万向联轴器430再通过下角齿轮箱420驱动编码器440工作，使得编码器440获得活动支架2的角位移；编码器440将角位移转换成电信号发送给控制***，实现钢水包翻转角度的实时监测。

实施例2

本实施例的一种钢水包液压翻转角度监测装置，与实施例1基本相同，不同之处在于：设备设置有位置感应装置5；结合图1、图3、图6和图7，所述的位置感应装置5设置有两个，一个用于检测活动支架2是否位于初始状态位置，另一个用于检测活动支架2是否位于最大倾翻状态位置，这样可了解活动支架2运行状态，便于控制***控制油缸3的动作，并能够通过控制***控制钢水包倾倒钢水的时间，满足智能化控制要求。具体地，位置感应装置5包括感应触发组件510和感应接受组件520，感应触发组件510包括感应触板511，感应触板511的形状为“Z”字形，感应接受组件520包括感应开关521。两个位置感应装置5中，有一个位置感应装置5的感应触发组件510的感应触板511设置在活动支架2的下端，与其对应的感应接受组件520的感应开关521设置在底座1上；另外一个位置感应装置5的感应触发组件510的感应触板511设置在油缸3上，与其对应的感应接受组件520的感应开关521设置在立柱101上。

工作时，活动支架2未转动位于初始位置时，活动支架2下端的感应触板511触发底座1上的感应开关521，感应开关521将信号发送给控制***，从而知道设备位于初始状态位置；当活动支架2倾翻到最大角度(90°工位)时，设置在油缸3上的感应触板511触发位于立柱101上的感应开关521，感应开关521也将信号发送给控制***，从而知道设备位于最大倾翻状态状态位置，钢水正在倾倒，便于控制倾倒时间，达到控制倾倒钢水体积的目的。

实施例3

本实施例的一种钢水包液压翻转角度监测装置，与实施例2基本相同，不同之处在于：所述的感应接受组件520除了感应开关521，还包括保护盒522、矩形管523和夹板524，结合图1、图3、图6、图7和图8，矩形管523设置在底座1或底座1的立柱101上，保护盒522安装在矩形管523上，感应开关521设置在保护盒522内，对感应开关521起保护作用，避免碰坏；矩形管523沿长度方向设有调节槽，保护盒522通过螺栓穿过矩形管523的调节槽与设置在矩形管523内的夹板524连接，此种结构方式，保护盒522在矩形管523上的安装位置可调节，便于调节感应触发组件510与感应接受组件520位置相对应，满足工作需要。

本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种钢水包液压翻转角度监测装置，包括底座(1)、活动支架(2)和油缸(3)；所述的底座(1)具有立柱(101)，活动支架(2)与立柱(101)的上端通过销轴铰接连接；所述的油缸(3)的一端与底座(1)铰接连接，另一端与活动支架(2)铰接连接，其特征在于：还包括转角测量机构(4)；所述的转角测量机构(4)包括两个角齿轮箱、万向联轴器(430)、编码器(440)、大齿轮(450)和小齿轮(460)；所述的两个角齿轮箱为上角齿轮箱(410)和下角齿轮箱(420)，分别固定在立柱(101)的上下两端，角齿轮箱设有输入轴和输出轴；所述的大齿轮(450)固定在活动支架(2)上，其轴线与销轴的轴线重合，小齿轮(460)安装在上角齿轮箱(410)的输入轴上，大齿轮(450)和小齿轮(460)啮合传动；所述的万向联轴器(430)的一端与上角齿轮箱(410)的输出轴连接，另一端与下角齿轮箱(420)的输入轴连接，下角齿轮箱(420)的输出轴通过弹性联轴器与编码器(440)连接。

2.根据权利要求1所述的一种钢水包液压翻转角度监测装置，其特征在于：所述的角齿轮箱为直角齿轮箱，万向联轴器(430)为十字万向联轴器。

3.根据权利要求1或2所述的一种钢水包液压翻转角度监测装置，其特征在于：所述的转角测量机构(4)外侧设有护罩(6)，对转角测量机构(4)起保护作用。

4.根据权利要求1所述的一种钢水包液压翻转角度监测装置，其特征在于：还包括两个位置感应装置(5)，一个用于检测活动支架(2)是否位于初始状态位置，另一个用于检测活动支架(2)是否位于最大倾翻状态位置。

5.根据权利要求4所述的一种钢水包液压翻转角度监测装置，其特征在于：所述的位置感应装置(5)包括感应触发组件(510)和感应接受组件(520)，感应触发组件(510)包括感应触板(511)，感应接受组件(520)包括感应开关(521)；所述的两个位置感应装置(5)中，有一个位置感应装置(5)的感应触发组件(510)的感应触板(511)设置在活动支架(2)的下端，与其对应的感应接受组件(520)的感应开关(521)设置在底座(1)上；另外一个位置感应装置(5)的感应触发组件(510)的感应触板(511)设置在油缸(3)上，与其对应的感应接受组件(520)的感应开关(521)设置在底座(1)的立柱(101)上。

6.根据权利要求5所述的一种钢水包液压翻转角度监测装置，其特征在于：所述的感应触发组件(510)的感应触板(511)的形状为“Z”字形。

7.根据权利要求5所述的一种钢水包液压翻转角度监测装置，其特征在于：所述的感应接受组件(520)还包括保护盒(522)，感应开关(521)设置在保护盒(522)内。

8.根据权利要求7所述的一种钢水包液压翻转角度监测装置，其特征在于：所述的感应接受组件(520)还包括矩形管(523)和夹板(524)；所述的矩形管(523)设置在底座(1)上，矩形管(523)沿长度方向设有调节槽，保护盒(522)通过螺栓穿过矩形管(523)的调 节槽与设置在矩形管(523)内的夹板(524)连接。

9.一种钢水包翻转角度的监测方法，其特征在于：转角测量机构(4)获得活动支架(2)的角位移，并将角位移转换成电信号发送给控制***，实现钢水包翻转角度的实时监测。

10.根据权利要求9所述的一种钢水包翻转角度的监测方法，其特征在于：所述的转角测量机构(4)获得活动支架(2)转动角位移的具体步骤为：油缸(3)推动活动支架(2)转动，带动转角测量机构(4)的大齿轮(450)一起转动，大齿轮(450)与小齿轮(460)啮合传动，通过上角齿轮箱(410)驱动万向联轴器(430)转动，万向联轴器(430)再通过下角齿轮箱(420)驱动编码器(440)工作，使得编码器(440)获得活动支架(2)的角位移；编码器(440)将角位移转换成电信号发送给控制***，实现钢水包翻转角度的实时监测。