專利名稱：沉沒輥兩端軸頸受力的檢測方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及熱鍍鋅帶鋼生產中的沉沒輥安裝定位，更具體地說，涉及 一種沉沒輥兩端軸頸受力的檢測方法和裝置。
背肇技術
在熱鍍鋅帶鋼的生產過程中，請參閱圖l所示，帶鋼l從退火爐進入
鋅鍋5，經過沉沒輥2、氣刀4等垂直到達頂輥3，從而完成熱鍍鋅過程。 由于熱鍍鋅帶鋼的生產工況較差，沉沒輥及其軸頸完全沉侵于鋅液中，時 常會發生沉沒輥輥面被腐蝕、需要經常更換沉沒輥。由于沉沒輥及其軸頸 完全沉侵于鋅液中，目前還沒有相應的方法來直接測量沉沒輥兩邊軸頸的 受力狀況，只能靠經驗安裝定位。請再參閱圖2所示，但是靠經驗安裝沉 沒輥容易使沉沒輥2與頂輥3平行度發生偏差，由于沉沒輥2與頂輥3相 距達幾十米，帶鋼l張力很大，導致沉沒輥2兩邊軸頸受力不均勻，形成 一個很大的力矩，該力矩使沉沒輥2的軸頸磨損加劇，引起軸頸咬死，甚 至斷軸等故障，成為生產的瓶頸。
發明內容
針對現有技術中存在的上述容易引起沉沒輥兩邊的軸頸磨損、引起軸 頸咬死、甚至斷軸的缺點，本發明的目的是提供一種沉沒輥兩端軸頸受力 的檢測方法和裝置，該方法和裝置能夠根據熱鍍鋅帶鋼兩邊振動頻率的差 別來檢測沉沒輥兩邊軸頸的受力狀況，從而避免軸頸磨損、咬死，甚至斷 軸。
為實現上述目的，本發明采用如下技術方案
該沉沒輥兩端軸頸受力的檢測方法，通過測量帶鋼左右兩邊部的振動 信號，來檢測沉沒輥兩端軸頸受力，該方法采用如下步驟 A.對帶鋼施加張力，使帶鋼保持張緊狀態；
B.對帶鋼施加外力，激勵帶鋼產生振動； C測量帶鋼的振動信號；
D. 對步驟C中的所測量的帶鋼振動信號進行頻譜分析，得到振動頻
率；
E. 根據帶鋼張力與振動頻率的函數關系，計算出帶鋼兩邊張力差；
F. 根據沉沒輥軸頸受.力與帶鋼兩邊部張力差的函數關系，計算出沉沒 輥軸頸受力差。
根據步騍B中，
對帶鋼左邊部施加外力使帶鋼產生位移偏移，然后突然撤去外力，使 帶鋼在初始位移作用下產生自由振動；對帶鋼右邊部施加外力使帶鋼產生 位移偏移，然后突然撤去外力，使帶鋼在初始位移作用下產生自由振動。
對帶鋼施加的橫向力至少左右各一次。
所述步驟C中的振動信號的測量的具體步驟如下
Cl.使用傳感器測量帶鋼位移振動；
C2.使用低通濾波器濾掉高頻信號；
C3.使用A/D轉換器將模擬量信號轉換為數字量信號；
C4.使用信號存儲器保存振動信號。
所述步驟Cl中使用的傳感器為激光位移傳感器，所述步驟C2中使用 的低通濾波器的截止頻率設為10Hz。 根據步驟D中，
對步驟C中得出的每次帶鋼左邊部的振動信號進行FFT計算，然后作 統計和平均處理，得到頻譜圖，在頻譜圖中取最大幅值對應的頻率即為左 邊部振動頻率；對步驟C中得出的每次帶鋼右邊部的振動信號進行FFT計 算，然后作統計和平均處理，得到頻譜圖，在頻譜圖中取最大幅值對應的 頻率即為右邊部振動頻率。
所述的步驟E中，
使用的帶鋼張力與振動頻率的函數關系的計算公式為
其中，Te為帶鋼兩邊邊部張力差，k為修正系數，L為沉沒輥與頂輥
<formula>formula see original document page 7</formula>
之間的距離，p為帶鋼線密度，g為重力加速度，^為帶鋼左邊部的振動頻
率，^為帶鋼右邊部的振動頻率。 所述的步驟F中，
使用的沉沒輥軸頸受力與帶鋼兩邊張力差的函數關系的計算公式為
其中，Fe為沉沒輥軸頸受力差，Te為帶鋼兩邊邊部張力差，w為帶鋼 寬度，h為沉沒輥軸頸距離。該沉沒輥兩端軸頸受力的檢測裝置包括傳感 器和受力分析儀，傳感器測量帶鋼位移振動，并將測量出的振動模擬量傳 輸給受力分析儀。
該沉沒輥兩端軸頸受力的檢測裝置包括傳感器和受力分析儀，傳感器 測i帶鋼位移振動，并將測量出的振動模擬量傳輸給受力分析儀。
所述的受力分析儀進一步包括低通濾波器、A/D轉換器、信號存儲器、 FFT計算單元、統計平均單元、最大值提取單元、受力計算單元；所述的 低通濾波器接收振動模擬量并濾掉高頻模擬量信號，將得到的低頻模擬量 信號輸入A/D轉換器，A/D轉換器將低頻模擬量信號轉換成低頻數字量信 號后輸入信號存儲器并保存，FFT計算單元對信號存儲器中的低頻數字量 信號進行傅立葉變換后，輸入統計平均單元進行統計和平均處理，消除隨 機干擾并得到頻譜圖，最大值提取單元對頻譜圖選取最大幅值所對應的頻 率即為帶鋼左右兩邊部的振動頻率，最后受力計算單元進行計算，得出沉 沒輥軸頸受力差。
所述的傳感器為激光位移傳感器。
所述的受力分析儀還包括顯示器，顯示器顯示出時域信號、頻域信號 和計算結果；
所述的低通濾波器的截止頻率為10Hz。 所述的受力計算單元進行計算的公式為<formula>formula see original document page 8</formula>
其中，Te為帶鋼兩邊邊部張力差，k為修正系數，L為沉沒輥與頂輥 之間的距離，p為帶鋼線密度，g為重力加速度，toz為帶鋼左邊部的振動 頻率，wy為帶鋼右邊部的振動頻率，Fe為沉沒輥軸頸受力差w為帶鋼寬 度，h為沉沒輥軸頸距離。
在本發明的上述技術方案中，該檢測方法通過檢測帶鋼左右兩邊部的 振動信號，來檢測沉沒輥兩端軸頸受力，步驟為對帶鋼施加張力，使帶鋼 保持張緊狀態；對帶鋼施加外力，激勵帶鋼產生振動；測量帶鋼的振動信 號；對步驟C中的振動信號進行低通濾波和頻譜分析，得到振動頻率；根
據帶鋼張力與振動頻率的函數關系，計算出帶鋼兩邊張力差；根據沉沒輥 軸頸受力與帶鋼兩邊張力差的函數關系，計算出沉沒輥軸頸受力差。該沉 沒輥兩端軸頸受力的檢測裝置包括傳感器和受力分析儀，傳感器測量帶鋼 位移振動，并將測量出的振動模擬量傳輸給受力分析儀。采用本方法和裝 置，簡單方便，準確性髙，能夠快速檢測沉沒輥兩端軸頸受力狀況，根據 檢測結果調整沉沒輥與頂輥的平行度，確保沉沒輥與頂輥之間平行，從而 避免沉沒輥的軸頸磨損、咬死，甚至斷軸。
附困說明
圖l是現有技術的熱鍍鋅帶鋼生產過程的結構示意圖2是現有技術的沉沒輥、帶鋼和頂輥的結構示意圖3是本發明的檢測方法的流程示意圖4是本發明的檢測方法的測量振動信號的流程示意圖5是沉沒輥受力的原理示意圖6是本發明的檢測裝置的檢測原理方框示意圖。
具體實施方式
實紫例1
請參閱圖3所示，本發明的沉沒輥兩端軸頸受力的檢測方法具體為 當沉沒輥安裝到位后，開啟生產機組對帶鋼施加張力，當帶鋼達到設定張 力后，機組停機并使帶鋼保持張緊狀態；手持工具對帶鋼左邊部施加一個
橫向力使帶鋼位移產生偏移，然后突然撤去工具使外力為零，使帶鋼在初
始位移作用下，產生自由振動；請再參見圖4所示，使用激光傳感器獲取 相應的左邊部位移振動模擬量信號，使用低通濾波器對振動模擬量信號進 行濾波，由于帶鋼振動頻率小于10Hz,將低通濾波器的截止頻率設置為 10Hz,過濾掉高頻振動模擬量信號后，得到低頻振動模擬量信號；使用A/D 轉換器將該低頻振動模擬量信號轉換為低頻振動數字量信號；使用信號存 儲器將低頻振動數字量信號保存在存儲器中。多次重復上述過程后，可得 到一系列帶鋼左邊部振動信號Yzl (t)、 Yz2 (t)…Yzn (t)。然后將激光傳感 器移到帶鋼右邊，使用同樣方法，得到一系列帶鋼右邊部振動信號Yyl (t)、 Yy2 (t)... Yyn (t)。然后對存儲器記錄的帶鋼左邊部振動信號Yzl (t)、 Yz2 (t)...Yzn (t)進行FFT計算，然后再進行統計和平均處理，消除隨機干擾并 得到頻譜圖，再對頻譜圖進行選取最大幅值所對應的頻率即為帶鋼左邊部 的振動頻率coz;使用同樣方法獲得帶鋼右邊部的振動頻率wy。請結合圖 5所示，使用帶鋼張力與振動頻率的函數關系的計算公式 L" "'-^/)來計算出帶鋼兩邊張力差，其中，丁e為帶鋼兩邊邊部張
力差，k為修正系數，L為沉沒輥與頂輥之間的距離，p為帶鋼線密度，g 為重力加速度，^為帶鋼左邊部的振動頻率，^為帶鋼右邊部的振動頻率。 最后使用沉沒輥軸頸受力與帶鋼兩邊張力差的函數關系的計算公式
來計算出沉沒輥軸頸受力差，其中，Fe為沉沒輥軸頸受 力差，Te為帶鋼兩邊邊部張力差，w為帶鋼寬度，h為沉沒輥軸頸距離。
實施例2
請參閱圖6所示，本發明的沉沒輥兩端軸頸受力的檢測裝置包括傳感 器和受力分析儀，傳感器測量為激光位移傳感器，分別測量帶鋼l左右兩 邊部的位移振動，并將測量出的振動模擬量傳輸給受力分析儀。受力分析 儀進一步包括低通濾波器、A/D轉換器、信號存儲器、FFT計算單元、統 計平均單元、最大值提取單元、受力計算單元；低通濾波器的截止頻率為10Hz,接收傳感器輸入的振動模擬量并濾掉高頻模擬量信號，將得到的低 頻模擬量信號輸入A/D轉換器，A/D轉換器將低頻模擬量信號轉換成低頻 數字量信號后輸入信號存儲器內并保存，可重復多次得到多個帶鋼1左右 兩邊部的低頻數字量振動信號，然后通過FFT計算單元對該低頻數字量振 動信號進行傅立葉變換后，再輸入統計平均單元進行統計和平均處理，從 而消除隨機干擾并繪制出頻譜圖，然后再通過最大值提取單元對頻譜圖進 行選取最大幅值所對應的頻率，該頻率即為帶鋼l左右兩邊部的振動頻率， 最后通過受力計算單元進行計算，得出沉沒輥2軸頸受力差。請再結合圖 5所示，受力計算單元進行計算的公式為
其中，Te為帶鋼兩邊邊部張力差，k為修正系數，L為沉沒輥與頂輥之間 的距離，p為帶鋼線密度，g為重力加速度，coz為帶鋼左邊部的振動頻率， wy為帶鋼右邊部的振動頻率，Fe為沉沒輥軸頸受力差w為帶鋼寬度，h 為沉沒輥軸頸距離。L、 p、 w、 h、 k等設備參數由人工輸入受力計算單元。 受力分析儀還設有顯示器，顯示器可以顯示時域信號、頻域信號、計算結 果.
本發明的沉沒輥兩端軸頸受力的檢測方法和裝置，通過檢測帶鋼兩邊 部的振動信號來檢測沉沒輥兩端軸頸受力，該方法和裝置簡單方便，準確 性高，能夠快速檢測沉沒輥兩端軸頸受力狀況，根據檢測結果調整沉沒輥 與頂輥的平行度，確保沉沒輥與頂輥之間平行，從而避免沉沒輥的軸頸磨 損、咬死，甚至斷軸。
權利要求
1.一種沉沒輥兩端軸頸受力的檢測方法，其特征在于，通過檢測帶鋼左右兩邊部的振動信號，來檢測沉沒輥兩端軸頸受力，該方法采用如下步驟A.對帶鋼施加張力，使帶鋼保持張緊狀態；B.對帶鋼施加外力，激勵帶鋼產生振動；C.測量帶鋼的振動信號；D.對步驟C中的所測量的帶鋼振動信號進行頻譜分析，得到振動頻率；E.根據帶鋼張力與振動頻率的函數關系，計算出帶鋼兩邊張力差；F.根據沉沒輥軸頸受力與帶鋼兩邊部張力差的函數關系，計算出沉沒輥軸頸受力差。
2. 如權利要求l所述的沉沒輥兩端軸頸受力的檢測方法，其特征在于 根據步稞B中，對帶鋼左邊部施加外力使帶鋼產生位移偏移，然后突然撤去外力，使 帶鋼在初始位移作用下產生自由振動；對帶鋼右邊部施加外力使帶鋼產生 位移偏移，然后突然撤去外力，使帶鋼在初始位移作用下產生自由振動。
3. 如權利要求l或2所述的沉沒輥兩端軸頸受力的檢測方法，其特征 在于對帶鋼施加的橫向力至少左右各一次。
4. 如權利要求l所述的沉沒輥兩端軸頸受力的檢測方法，其特征在于， 所述步猓C中的振動信號的測量進一步包括以下步驟Cl.使用傳感器測量帶鋼位移振動； C2.使用低通濾波器濾掉髙頻信號； C3.使用A/D轉換器將模擬量信號轉換為數字量信號；C4.使用信號存儲器保存振動信號。
5.如權利要求4所述的沉沒輥兩端軸頸受力的檢測方法，其特征在于: 所述步驟Cl中使用的傳感器為激光位移傳感器，所述步驟C2中使用 的低通濾波器的截止頻率設為10Hz。
6.如權利要求l所述的沉沒輥兩端軸頸受力的檢測方法，其特征在于 根據步驟D中，對步驟C中得出的每^帶鋼左邊部的振動信號進行FFT計算，然后作 統計和平均處理，得到頻譜圖，在頻譜圖中取最大幅值對應的頻率即為左 邊部振動頻率；對步驟C中得出的每次帶鋼右邊部的振動信號進行FFT計 算，然后作統計和平均處理，得到頻譜圖，在頻譜圖中取最大幅值對應的 頻率即為右邊部振動頻率。
7.如權利要求l所述的沉沒輥兩端軸頸受力的檢測方法，其特征在于: 所述的步驟E中，使用的帶鋼張力與振動頻率的函數關系的計算公式為其中，Te為帶鋼兩邊邊部張力差，k為修正系數，L為沉沒輥與頂輥 之間的距離，p為帶鋼線密度，g為重力加速度，^為帶鋼左邊部的振動頻 率，^為帶鋼右邊部的振動頻率。
8.如權利要求l所述的沉沒輥兩端軸頸受力的檢測方法，其特征在于: 所述的步驟F中，使用的沉沒輥軸頸受力與帶鋼兩邊張力差的函數關系的計算公式為其中，Fe為沉沒輥軸頸受力差，Te為帶鋼兩邊邊部張力差，w為帶鋼寬度，h為沉沒輥軸頸距離。
9. 一種沉沒輥兩端軸頸受力的檢測裝置，其特征在于 該裝置包括傳感器和受力分析儀，傳感器測量帶鋼位移振動，并將測量出的振動模擬量傳輸給受力分析儀。
10. 如權利要求9所述的沉沒輥兩端軸頸受力的檢測裝置，其特征在于所述的受力分析儀進一步包括低通濾波器、A/D轉換器、信號存儲器、 FFT計算單元、統計平均單元、最大值提取單元、受力計算單元；所述的 低通濾波器接收振動模擬量并濾掉高頻模擬量信號，將得到的低頻模擬量 信號輸入A/D轉換器，A/D轉換器將低頻模擬量信號轉換成低頻數字量信 號后輸入信號存儲器并保存，FFT計算單元對信號存儲器中的低頻數字量 信號進行傅立葉變換后，輸入到統計平均單元進行統計和平均處理，消除 隨機干擾并得到頻譜圖，最大值提取單元對頻譜圖選取最大幅值所對應的 頻率即為帶鋼左右兩邊部的振動頻率，最后受力計算單元進行計算，得出 沉沒輥軸頸受力差。
11. 如權利要求9所述的沉沒輥兩端軸頸受力的檢測裝置，其特征在于所述的傳感器為激光位移傳感器。
12. 如權利要求10所述的沉沒輥兩端軸頸受力的檢測裝置，其特征 在于所述的受力分析儀還包括顯示器，顯示器顯示出時域信號、頻域信號 和計算結果；所述的低通濾波器的截止頻率為10Hz。
13. 如權利要求10所述的沉沒輥兩端軸頸受力的檢測裝置，其特征在于所述的受力計算單元進行計算的公式為 <formula>see original document page 5</formula><formula>see original document page 5</formula>其中，Te為帶鋼兩邊邊部張力差，k為修正系數，L為沉沒輥與頂輥 之間的距離，p為帶鋼線密度，g為重力加速度，wz為帶鋼左邊部的振動 頻率，coy為帶鋼右邊部的振動頻率，Fe為沉沒輥軸頸受力差w為帶鋼寬 度，h為沉沒輥軸頸距離。
全文摘要
本發明公開了一種沉沒輥兩端軸頸受力的檢測方法和裝置，通過檢測帶鋼左右兩邊部的振動信號，來檢測沉沒輥兩端軸頸受力，步驟為對帶鋼施加張力，使帶鋼保持張緊狀態；對帶鋼施加外力，激勵帶鋼產生振動；然后使用該裝置測量帶鋼的振動信號；對步驟C中的振動信號進行低通濾波和頻譜分析，得到振動頻率；根據帶鋼張力與振動頻率的函數關系，計算出帶鋼兩邊張力差；根據沉沒輥軸頸受力與帶鋼兩邊張力差的函數關系，計算出沉沒輥軸頸受力差。采用本方法和裝置，簡單方便，準確性高，能夠快速檢測沉沒輥兩端軸頸受力狀況，根據檢測結果調整沉沒輥與頂輥的平行度，確保沉沒輥與頂輥之間平行，從而避免沉沒輥的軸頸磨損、咬死，甚至斷軸。
文檔編號G01L1/10GK101201276SQ20061014727
公開日2008年6月18日 申請日期2006年12月14日 優先權日2006年12月14日
發明者陳培林 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司