（一）引言：大齒圈——回轉(zhuǎn)窯穩(wěn)定運行的關(guān)鍵

回轉(zhuǎn)窯是水泥建材、冶金化工等行業(yè)的核心設(shè)備，具有形體尺寸大、運轉(zhuǎn)負荷重等特點，再加上生產(chǎn)過程中熱工狀況的影響，各部件之間的形位關(guān)系、相互受力及溫度變化等多種因素彼此疊加、相互干涉等，對“回轉(zhuǎn)窯的穩(wěn)定運行”產(chǎn)生影響和破壞。我們按各部件的功能特征不同，可以將回轉(zhuǎn)窯分解成如下幾個部分：

支撐系統(tǒng)：主要部件為托輪組，輪帶；其核心作用是對回轉(zhuǎn)窯進行支撐（保持窯筒體的圓度）和定位（保持回轉(zhuǎn)窯正確的直線度）；

驅(qū)動系統(tǒng)：主要部件為大齒圈、小齒輪、減速機等；核心作用是提供穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力；

軸向力平衡：主要部件為液壓擋輪系統(tǒng)，核心作用是保持回轉(zhuǎn)窯整體軸向力的平衡，使窯筒體能夠周期性進行上下行移動，以保證驅(qū)動部件、支撐部件的工作部位的合理變化區(qū)間；

窯筒體：須保持合理的機械尺寸（厚度、直線度、圓度等）和機械性能（注意筒體的厚度磨損、焊縫的疲勞裂紋等）。

就驅(qū)動系統(tǒng)而言，其整體的安裝質(zhì)量是否良好，直接關(guān)系到回轉(zhuǎn)窯運行的穩(wěn)定性與可靠性；大齒圈是驅(qū)動系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，其外形尺寸大，單體重量大，制作精度高（材質(zhì)、熱處理、加工精度等）；并且，大齒圈與窯筒體的初始安裝精度是否良好（大齒圈與筒體的同軸度、垂直度），是后續(xù)小齒輪找正定位、減速機等驅(qū)動系統(tǒng)整體的安裝質(zhì)量的基礎(chǔ)因素。

（二）傳統(tǒng)方法的挑戰(zhàn)：不可預(yù)測的軸向竄動

我們知道，無論是新建生產(chǎn)線的設(shè)備安裝，或者是對大齒圈進行更換/調(diào)面的大修項目，有兩個必須的關(guān)鍵指標(biāo)用于檢測大齒圈的安裝精度，即：徑向跳動（與同軸度相關(guān)）和端面跳動（與垂直度相關(guān)）。《JC/T333-2006水泥工業(yè)用回轉(zhuǎn)窯》中明確規(guī)定了大齒圈的安裝精度，即：徑向跳動公差值為1.5mm，端面跳動公差值為1.0mm。

通常情況下，進行端面跳動（簡稱端跳）檢測的一般做法是：架設(shè)百分表使其指針垂直指向大齒圈的端面，用慢驅(qū)裝置使窯體轉(zhuǎn)動一周并讀取百分表在各圓周均分點（一般均分為8點或12點）的讀數(shù)，之后進行后續(xù)計算。需要注意的問題是，在回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)動（不論采取何種驅(qū)動方式）的過程中，由于窯筒體（墊板、擋鐵塊）、輪帶、托輪之間動態(tài)接觸產(chǎn)生的相互作用力，回轉(zhuǎn)窯將不可避免地產(chǎn)生不可預(yù)測的微量的（毫米級）向上（高端）或向下（低端）的軸向位移，這個微量的位移數(shù)值則直接混雜到端跳百分表的讀數(shù)中，導(dǎo)致測量結(jié)果嚴重失真。

（三）解決方案：兩表法——精確消除軸向干擾

有沒有可以消除這個“不可避免”又“不可預(yù)測”的干擾因素的應(yīng)對措施呢？

方法一：對稱兩表法

其實業(yè)內(nèi)早有“兩表法”用于準(zhǔn)確測量端跳數(shù)值，如國外的設(shè)備供貨商FLSmidth、美國FALK（Rexnord）、Fuller等公司的設(shè)備安裝規(guī)范中，針對“兩表法”檢測端面跳動有明確規(guī)定，簡要的操作步驟及計算思路如下：

(1)沿大齒圈圓周均勻分度并做標(biāo)識，一般分8個或12個點（12塊彈簧板）；

(2)在大齒圈的水平直徑的兩端，同向架設(shè)兩塊百分表（如上圖所示），初始位置A表指針在1#點位，B表指針在7#點位；此時兩表讀數(shù)調(diào)零。

(3)以慢驅(qū)轉(zhuǎn)窯一周，讀取并記錄兩表在各點位的數(shù)值。注意，A、B兩表要同時讀表，將數(shù)據(jù)記錄至如下表格中。

(4)計算出表A與表B的代數(shù)差。注意位置對應(yīng)，A1-B7，A2-B8，...依次類推，將代數(shù)差錄入表格的第7行；

(5)將上述各點位的代數(shù)差除以2，得出各點位的端面跳動數(shù)值。

重點——上述的第（4）步計算代數(shù)差，是“兩表法”邏輯的關(guān)鍵所在：

① 大齒圈的直徑對應(yīng)點的端面跳動呈現(xiàn)“反向?qū)ΨQ”——這是大齒圈的一個基本特征；

② 在回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)動一周的整個測量過程中，無論何時回轉(zhuǎn)窯有向高端或者向低端的微量軸向移動，這個移動量在A、B兩表中被同時記錄，并在求“代數(shù)差”的時候被清除。

因此，兩表法測得的端面跳動，是完全排除掉窯體軸向移動的準(zhǔn)確數(shù)值。

方法二：相鄰兩表法

上述測量方法的邏輯清楚，算法簡明，但由于大齒圈的外形尺寸大（直徑7米以上），其水平直徑上的檢測點距離平臺面達4米以上，在實際操作時需要增加輔助設(shè)施及大量的輔助作業(yè)；目前業(yè)內(nèi)較少采取這種做法。

業(yè)內(nèi)還有另外一種更加便捷、高效的操作方法，由經(jīng)典兩表法演變而來，但避免了現(xiàn)場的懸空作業(yè)，簡要介紹如下：

(1)如上圖所示，將表A架設(shè)在齒圈正下方的端面位置，表B架設(shè)在與其相鄰的均分點位置，兩表方向相同，并同時歸零；

(2)轉(zhuǎn)動窯體一周，讀取兩表在分度點位的讀數(shù)并記錄（表格如下）。注意讀數(shù)A1與B2對應(yīng)，A2與B3對應(yīng)，依次類推。

(3)計算表A與表B對應(yīng)值的代數(shù)差(d)，即：d1=A1-B2，d2=A2-B3,...d7=A7-B8,d8=A8-B1，并記錄于表中；

(4)計算代數(shù)差d 的平均值S/n；

(5)依據(jù)公式Vn=V(n-1) +dn - S/n（n為各測點的編號，且V1=0），計算得出各測點（對應(yīng)的分度段）的端面跳動數(shù)值。其中，S/n為測量誤差的平均值。

此方法的邏輯要點是：

① 上述第（3）步求A、B兩表的“代數(shù)差”，是清除回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)生的不確定的軸向竄動的關(guān)鍵步驟；

② 用“分段檢測”代替“分點檢測”，通過計算相鄰點位端面跳動的波動（表A與表B的差值）來反映“分段”齒圈的端面跳動，是該技術(shù)實用性的關(guān)鍵。

（四）結(jié)論及實用推廣

“兩表法”通過巧妙的布表設(shè)計和簡單的數(shù)學(xué)運算，從根本上解決了回轉(zhuǎn)窯軸向竄動對端面跳動測量的干擾問題。雖然操作上需要更多的準(zhǔn)備工作，但該方法提供的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性是傳統(tǒng)單表法無法比擬的，是保障大齒圈安裝精度、提高安裝合格率及工作效率，確?；剞D(zhuǎn)窯長期穩(wěn)定運行的關(guān)鍵技術(shù)手段。建議在設(shè)備安裝和重要檢修項目中認真推廣使用。

基于上述（方法二）邏輯原理，唐山有度科技有限公司自主研發(fā)出的“兩表法端面跳動檢測儀”，其實用優(yōu)勢如下：

1)以高精度電渦流傳感器（重復(fù)精度0.02mm）為測距硬件，其量程為14mm，在量程范圍內(nèi)測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確而穩(wěn)定，且自動采集數(shù)據(jù)，排除了人工操作、讀表等步驟產(chǎn)生的測量誤差；

2)電渦流傳感器的數(shù)據(jù)采集頻率可達1KHz（毫秒級），即每個齒端面可采集300個點樣以上，充分保障了后續(xù)數(shù)據(jù)篩選的裕度、保證了測量效率和準(zhǔn)確度。

3)檢測時傳感器探頭與大齒圈接近但不接觸（間距約5mm），因此不受表面油污的影響，測量時可以連續(xù)轉(zhuǎn)窯，無需傳統(tǒng)做法中每一個點位的“停窯對表”，操作過程安全、便捷，測量結(jié)果準(zhǔn)確、高效。正常情況下，一次慢驅(qū)轉(zhuǎn)窯即可完成端面跳動的檢測，作業(yè)時間至少縮短3倍以上。

4)該儀表的軟件系統(tǒng)集合了上述步驟的數(shù)據(jù)采集、篩選、分析、計算并給出調(diào)整意見（包括調(diào)整的點位和對應(yīng)的數(shù)據(jù)），最大程度地減少了人工操作與計算的誤差，顯著提高檢測效率。該公司愿竭誠為各相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)和專業(yè)維修單位提供專項技術(shù)服務(wù)或檢測儀器。