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专利号: 2022111307592
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种斜轧穿孔机的轧辊磨损量与开口度检测方法,其特征在于,其包括以下步骤:步骤1:使用检测装置获取检测特征点坐标;

使用检测装置中的第一激光测距传感器发射激光投射到无缝钢管斜轧穿孔机的轧辊上,光束反射回传感器中的接收器,接收器读取并分析数据;获得轧辊照射位置的检测特征点P1和P2,读取上辊检测特征点P1的坐标为( ),下辊检测特征点P2点的坐标为( );

步骤2:建立斜轧空间坐标系与世界坐标系的关系,确定轧辊截面方程组;

步骤21:建立斜轧空间坐标系OXYZ与世界坐标系oxyz两坐标系之间的坐标变换关系;

斜轧空间坐标系OXYZ通过将世界坐标系oxyz沿oy方向平移距离p,再绕oy轴逆时针旋转α角度,再绕oz轴逆时针旋转β角度而获得;所述斜轧空间坐标系OXYZ与世界坐标系oxyz的转换关系如下式所示:;

式中:X、Y和Z分别表示斜轧空间坐标系的横坐标、纵坐标和竖直方向坐标;x、y和z分别表示世界坐标系的横坐标、纵坐标和竖直方向坐标;p表示轧辊的平移距离;α表示轧辊的送进角;β表示轧辊的辗轧角;

步骤22:建立斜轧空间坐标系OXYZ下的上轧辊表面方程,进一步确定轧辊截面方程;

在斜轧空间坐标系OXYZ空间下,按照轧辊的结构特征将轧辊分为入口锥AB段、均整BC段和出口锥CD段,分别确定入口锥AB段、均整BC段和出口锥CD段的轧辊表面方程,如下式所示:;

式中:n表示B点横坐标数值;γ1表示入口锥AB段与X轴的夹角;γ2表示均整BC段与X轴的夹角;r表示YOZ截面处的轧辊半径;m表示C点横坐标数值;γ3表示出口锥CD段与X轴的夹角;

将步骤21确定的坐标变换关系式代入斜轧空间坐标系OXYZ下的轧辊表面方程,得到世界坐标系oxyz下的轧辊表面方程,其一般式如下所示:;

式中:A0、B0、C0、D0、E0、F0、G0、H0、I0和J0分别表示轧辊表面方程的第一系数、第二系数、第三系数、第四系数、第五系数、第六系数、第七系数、第八系数、第九系数和第十系数;

令z=0得位移传感器所截的轧辊截面方程通式如下所示:;

步骤23:获取送进角 和辗轧角 ,计算上轧辊投影方程组,确定上轧辊截面方程组;

将γ1、γ2分别带入到上轧辊投影方程系数求解方程组,获得入口锥AB段上轧辊投影方程的系数A1、B1、C1、D1、E1、F1;将γ2分别带入到上轧辊投影方程系数求解方程组,获得均整BC段上轧辊投影方程的系数A2、B2、C2、D2、E2、F2;将γ2、γ3分别带入到上轧辊投影方程系数求解方程组,获得出口锥CD段上轧辊投影方程的系数A3、B3、C3、D3、E3、F3;

将入口锥AB段、均整BC段和出口锥CD段上轧辊投影方程的系数分别带入步骤22中的上轧辊截面方程通式中,整理确定上轧辊截面方程组如下式所示:;

式中:A1、B1、C1、D1、E1和F1表示入口锥AB段轧辊截面方程的第一、第二、第三、第四、第五和第六系数;A2、B2、C2、D2、E2和F2表示均整BC段轧辊截面方程的第一、第二、第三、第四、第五和第六系数;A3、B3、C3、D3、E3和F3表示出口锥CD段轧辊截面方程的第一、第二、第三、第四、第五和第六系数;

将步骤2中的送进角和辗轧角调整为 和 ,重复步骤2能够确定下轧辊截面方程组;

步骤3:确定轧辊盒偏移量;

利用第二激光测距传感器检测机架内表面与轧辊盒间的初始距离为 ,经过一段时间的工作后检测距离变为 ,轧辊盒的偏移度s的获取方法如下式所示:;

式中:s表示轧辊盒的偏移度; 表示使用后检测距离; 表示初始检测距离;

步骤4:确定上辊磨损量和下辊磨损量;

将步骤1中确定的特征点横坐标 代入步骤23确定的上、下轧辊截面方程组,所得的结果分别为 , ,则上、下轧辊的磨损量的获取方法如下式所示:;

式中: 表示轧机上辊磨损量; 表示轧机下辊磨损量; 表示上辊特征点纵坐标;

表示下辊特征点纵坐标; 表示上辊特征点磨损后坐标; 表示下辊特征点磨损后坐标;

步骤5:确定轧辊开口度;

轧辊开口度 的获取方法如下式所示:

;

式中:k表示轧辊开口度。

2.根据权利要求1所述的斜轧穿孔机的轧辊磨损量与开口度检测方法,其特征在于,所述步骤23中的将γ1、γ2分别带入到上轧辊投影方程系数求解方程组,获得入口锥AB段上轧辊投影方程的系数A1、B1、C1、D1、E1、F1,具体为:所述入口锥AB段上轧辊投影方程的系数A1、B1、C1、D1、E1、F1的获取方法如下所示:;

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3.根据权利要求1所述的斜轧穿孔机的轧辊磨损量与开口度检测方法,其特征在于,所述步骤23中的将γ2分别带入到上轧辊投影方程系数求解方程组,获得均整BC段上轧辊投影方程的系数A2、B2、C2、D2、E2、F2,具体为:所述均整BC段上轧辊投影方程的系数A2、B2、C2、D2、E2、F2的获取方法如下所示:;

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4.根据权利要求1所述的斜轧穿孔机的轧辊磨损量与开口度检测方法,其特征在于,所述步骤23中的将γ2、γ3分别带入到上轧辊投影方程系数求解方程组,获得出口锥CD段上轧辊投影方程的系数A3、B3、C3、D3、E3、F3,具体为:所述出口锥CD段上轧辊投影方程的系数A3、B3、C3、D3、E3、F3的获取方法如下所示:;

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5.根据权利要求1‑4任意一项所述的斜轧穿孔机的轧辊磨损量与开口度检测方法,其特征在于:斜轧穿孔机的轧辊磨损量与开口度检测方法采用斜轧穿孔机的轧辊磨损量与开口度检测装置实现,斜轧穿孔机的轧辊磨损量与开口度检测装置包括激光测距装置、偏移量检测装置、定芯装置和可移动装置;

激光测距装置包括第一激光测距传感器、冷却水套、隔热材料、吹扫设备、透明防尘层和外壳,所述第一激光测距传感器放置于冷却水套中,所述冷却水套内部填充循环冷却水从而降低激光测距传感器温度,所述第一激光测距传感器与冷却水套固定连接,所述第一激光测距传感器与冷却水套之间设置有加固用的垫片;所述吹扫设备设置在隔热装置的周侧并固定在外壳上;所述隔热装置包括包裹于冷却水套外侧的隔热材料;所述透明防尘层嵌于外壳中并与第一激光测距传感器激光发射侧共面;吹扫口与吹扫设备贴合;

所述偏移量检测装置包括第二激光测距传感器,所述第二激光测距传感器安装于机架内侧与轧辊盒间隙处,所述第二激光测距传感器用于监控轧辊盒的整体偏移量;

所述定芯装置包括抱芯装置,所述定芯装置用于固定激光测距装置的位置,保证其中心线与轧制轴线重合;

所述可移动装置包括运载小车和导轨,所述运载小车能够推动激光测距装置在导轨上匀速向前运动。

6.根据权利要求5所述的斜轧穿孔机的轧辊磨损量与开口度检测方法,其特征在于:所述激光测距装置与偏移量检测装置均设有两组,激光测距装置分别安装在外壳的上侧和下侧,偏移量检测装置分别安装在上下轧辊盒与机架内侧间隙处,从而实现上轧辊和下轧辊的同时测量。