转炉托圈耳轴同轴度的测定及其理论分析

　　转炉托圈耳轴同轴度的控制是转炉托圈设计、制造及使用过程中需考虑的一个重要技术指标,其取值不但与设备的制造使用有关,也与托圈系统支撑机构的原理有关,其合理的取值与评估在业内有各种不同的观点。事实上,该值的取值直接影响托圈的制造和转炉轴承支撑安全使用,故耳轴同轴度的测定与控制是托圈设计、制造及使用过程中要控制的一项关键的技术。

　　本文将根据转炉托圈支撑机构的工作原理,从以下几个方面的讨论转炉托圈耳轴的同轴度控制问题。

　　1)转炉系统支撑机构与托圈耳轴同轴度要求;

　　2)转炉托圈耳轴同轴度的测定方法;

　　3)转炉托圈耳轴同轴度的测定结果的分析。

　　4)托圈耳轴同轴度的合理取值。

　　1 转炉系统支撑机构与托圈耳轴同轴度要求

　　转炉托圈用于承受转炉炉体的重量,并通过托圈两端的轴承耳轴及轴承座将炉体的重量载荷传入底面基础,此外转炉托圈在工作过程中需将转炉炉体作360度的回转。转炉支撑机构在结构设计上考虑到托圈随温度变化的热膨胀、托圈的受载变形及制造安装误差,一端轴承座设计成固定的而另一端设计成浮动,且两端轴承采用调心滚子轴承以消除托圈耳轴不同轴所对轴承产生的过约束状态。

　　理论上,每个调心滚子轴承的支撑可看作一支撑点,即轴承外圈环球面的球心,托圈两轴承支撑点连线可构成一条直线。当转炉托圈回转时,该直线即为托圈的实际回转轴线。而托圈上耳轴的轴线受制造、安装、载荷、温度等影响,不可能与回转轴线完全同轴,此时就有一微小的偏角误差,该角度偏差会对转炉运行产生以下影响:

　　1)两耳轴上的调心轴承回转时内圈有微小的角度偏摆;

　　2)炉壳不一定在垂直平面内回转及偏摆;

　　3)托圈两耳轴端面会有一定的偏摆回转和回转摆动;

　　转炉托圈耳轴同轴度的控制要求实际上为控制托圈耳轴工作时回转偏摆量。

　　对老式的落地式倾动机构转炉而言,由于主联轴器(在倾动机构和耳轴之间)的补偿量有限,耳轴的偏摆过大会产生过约束而产生附加载荷,这将影响转炉轴承及联轴器等的寿命,故托圈耳轴同轴度要求及托圈的刚度要求非常高。而对全悬挂式倾动机构转炉而言,由于倾动机构与地面采用柔性联接(扭力杆或拉杆等)机构,偏摆补偿量很大,所以,倾动机构的偏摆产生的附加载荷可忽略,故该值可作放宽。

　　2 托圈耳轴同轴度的测定方法

　　本文推荐的方法为耳轴内轴孔四点检测法:该方法的主要步骤与原理是:托圈两端各有一个耳轴,在其每个耳轴的两端加工两个与耳轴轴承轴颈精密同轴的两个孔,在该孔中安装经精密加工的中心带十字线的检测孔板(或透光孔板),十字线交点即为该耳轴端检测孔的圆心,每耳轴两端十字线交点的连线为轴承轴颈圆柱的中心线(精密机械加工误差忽略),一个托圈上共安装有四个十字检测孔板(见图1)。通过观测仪器可测得四个十字中心的相对坐标值(见图2),并利用轴支撑位置坐标、检测孔板的安装坐标便可分析出整个托圈耳轴的理论中心线及各耳轴的偏角。十字中心的相对坐标值观测方法优先采精密光学测量仪器,也可采用拉钢丝检测方法,但拉钢丝检测方法需考虑悬链线的扰度及其它影响。