УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРЯМОЛИНЕЙНОСТИ ОСИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОТВЕРСТИЙ Российский патент 1997 года по МПК G01B5/24 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения прямолинейности оси (изогнутости) цилиндрического отверстия длинных труб небольшого диаметра, необходимых во многих сферах промышленного производства, в частности, в производстве оружейных стволов, погружных насосов для нефтяных и газовых скважин и т.п.

Известно устройство для измерения прямолинейности оси отверстия, содержащее две неподвижные опоры, расположенные на заданном расстоянии, и как минимум один измерительный преобразователь, расположенный между ними. Показание преобразователя определяют отклонение от прямолинейности оси отверстия на заданном расстоянии (Допуски и посадки. Справочник под редакцией Мягкова В.Д. Л. Машиностроение, 1978, с.398).

Известно также устройство для измерения отклонений от прямолинейности цилиндрических отверстий, содержащее корпус с разнесенными по его длине двумя радиальными опорами, двуплечим рычагом с измерительным наконечником, размещенным на одном из его плеч и контактирующим с поверхностью цилиндрического отверстия, и индуктивным преобразователем, связанным со вторым плечом рычага (а.с. СССР N 15334291, кл. G 01 B 5/24, 1988 г.).

Недостатком известных устройств является то, что показания преобразователя определяют не отклонение от прямолинейности оси цилиндрического отверстия, а отклонение от прямолинейности его образующей, что снижает точность измерений.

Данным изобретением решается задача повышения точности измерения прямолинейности оси цилиндрического отверстия за счет того, что измерения производятся не от образующей поверхности цилиндрического отверстия, а от теоретической (идеальной, т.е. прямой) оси этого отверстия.

Достигается это с помощью двух самоцентрирующихся опор, расположенных на базовом расстоянии. Каждая опора выполнена таким образом, что устанавливает корпус устройства точно по центру отверстия в том сечении, где она находится. Линия, соединяющая центры опор, является теоретической осью (т.е. идеальной прямой) измеряемого цилиндрического отверстия, а преобразователь, установленный в корпусе, измеряет отклонение действительной оси от идеальной.

Сущность изобретения состоит в том, что в известном устройстве для измерения прямолинейности оси цилиндрических отверстий, содержащим корпус с разнесенными по его длине двумя радиальными опорами, двуплечим рычагом с измерительным наконечником, размещенным на одном из его плеч и контактирующим с поверхностью цилиндрического отверстия, и индуктивным преобразователем, связанным со вторым плечом рычага, опоры выполнены самоцентрирующимися, а в корпусе установлен второй двуплечий рычаг, на одном конце которого размещен индуктивный преобразователь, а на другом второй измерительный наконечник, расположенный диаметрально противоположно первому и установленный с возможностью контакта с поверхностью цилиндрического отверстия одновременно с первым измерительным наконечником.

При этом самоцентрирующиеся опоры могут быть выполнены в виде расположенных в корпусе под углом 120^o тел вращения, установленных с возможностью радиального перемещения подпружиненной в осевом направлении конусной втулкой, причем каждая самоцентрирующаяся опора может быть снабжена пневматическим арретиром, выполненном в виде вялой мембраны, центр которой закреплен на конусной втулке, а периферия на корпусе устройства.

Устройство может быть снабжено телескопической рукояткой с опорным пояском, шарнирно соединенной с корпусом, причем шарнир выполнен с зазором, большим, чем зазор между опорным пояском рукоятки и поверхностью цилиндрического отверстия.

Отличительными признаками от прототипа являются выполнение опор самоцентрирующимися и установка в корпусе второго двуплечего рычага, на одном конце которого размещен индуктивный преобразователь, а на другом - измерительный наконечник, расположенный диаметрально противоположно первому и установленный с возможностью контакта с поверхностью цилиндрического отверстия одновременно с первым измерительным наконечником.

Указанные конструктивные признаки необходимы и достаточны во всех случаях конструктивного выполнения устройства с достижением вышеуказанного технического результата (см. лист 2).

Конкретной формой выполнения самоцентрирующихся опор может быть их выполнение в виде расположенных в корпусе под углом 120^o тел вращения, установленных с возможностью радиального перемещения их подпружиненной в осевом направлении конусной втулкой. Кроме того, для уменьшения усилия, необходимого для перемещения и поворота в длинном цилиндрическом отверстии, самоцентрирующаяся опора может быть снабжена пневматическим арретиром, выполненным в виде вялой мембраны, центр которой закреплен на конусной втулке, периферия на корпусе устройства.

Для обеспечения возможности измерения прямолинейности оси длинных цилиндрических отверстий, устройство может быть снабжено телескопической рукояткой с опорным пояском, шарнирно соединенной с корпусом, при этом, для того, чтобы вес рукоятки не влиял на результаты измерения, шарнир рукоятки выполнен с зазором, большим, чем зазор между опорным пояском рукоятки и поверхностью цилиндрического отверстия.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 показано устройство в разрезе, на фиг. 2 разрез А-А фиг. 1.

Устройство для измерения прямолинейности оси цилиндрического отверстия содержит корпус 1, на котором на базовом расстоянии L расположены две самоцентрирующиеся опоры 2. Каждая опора 2 состоит из трех шариков 3, расположенных под углом 120^o в каналах корпуса 1. Шарики 3 опираются на конусную втулку 4. Втулка 4 установлена в корпусе 1 и поджимается к шарикам пружиной 5. Шарики 3 подбираются одинакового диаметра, а втулка 4 установлена в корпусе 1 по скользящей посадке без зазора. Таким образом, когда корпус 1 введен в измеряемое цилиндрическое отверстие 6 и шарики 3 прижаты к его поверхности пружинами 5, ось корпуса 1 точно совпадает с идеальной осью измеряемого цилиндрического отверстия. В середине корпуса 1 между опорами 2 расположены два Г-образных рычага 7 и 8. На одном конце каждого рычага 7 и 8 установлены измерительные наконечники 9 и 10, оснащенные алмазом. Другие концы рычагов 7 и 8 контактируют с индуктивными преобразователями 11 и 12. Измерительное усилие создается усилием индуктивных преобразователей 11 и 12 и пружиной 13, расположенной между рычагами 7 и 8.

Так как схема измерения с двумя преобразователями предусматривает вычисление прямолинейности по формуле (А-В)/2, рычаги 7 и 8 могут быть выполнены с отношением плеч 1/2 (с передаточным отношением 1/2), что позволит исключить деление в электронном блоке.

Для измерения прямолинейности оси длинных цилиндрических отверстий устройство снабжено телескопической складывающейся рукояткой 14, состоящей из нескольких трубчатых частей 15 и 16, надвигающихся друг на друга. Количество частей и их длина выбираются в зависимости от измеряемой длины цилиндрического отверстия 6. Подвижная верхняя трубчатая часть 16 закрепляется на неподвижной нижней трубчатой части 15 с помощью гайки 17 и втулки 18 с цанговым концом 19. Для того, чтобы вес рукоятки не влиял на результаты измерения, корпус 1 устройства соединен с рукояткой 14 с помощью поворотного сферического шарнира 20. Шарнир 20 выполнен с зазором S1, большим, чем зазор S2 между опорным пояском 21 рукоятки 14 и измеряемым цилиндрическим отверстием 6. Таким образом, при измерении на измерительное устройство не воздействует вес рукоятки 14.

Индуктивные преобразователи 11 и 12 соединены с электронным блоком (на чертеже не показан), имеющим аналоговое или цифровое показывающее устройство. Выходные сигналы преобразователей 11 и 12 алгебраически суммируются по формуле А-В или (А-В)/2 (в зависимости от конструкции измерительного устройства). Отсчетное устройство электронного блока показывает отклонение от прямолинейной оси цилиндрического отверстия 6 на длине, равной расстоянию L между опорами 2.

Для уменьшения усилия, необходимого для перемещения и поворота устройства в длинном цилиндрическом отверстии 6, самоцентрирующиеся опоры 2 снабжаются пневматическими арретирами 21. Каждый арретир 21 состоит из вялой мембраны 22, центр которой закреплен на торце втулки 4, а периферия закреплена на корпусе 1. Между мембраной 22 и корпусом 1 образуется камера, в которую подается сжатый воздух и под действием мембраны 22 втулка 4 смещается, освобождая шарики 3, что позволяет легко перемещать и поворачивать устройство внутри цилиндрического отверстия 6.

Измерение производится следующим образом.

Устройство с помощью телескопической рукоятки 14 вводится в цилиндрическое отверстие 6 и небольшим усилием проталкивается внутрь. Шарики 3 опор вдвигаются в каналы корпуса 1, отодвигая конусную втулку 4. Когда обе опоры 2 устройства войдут в цилиндрическое отверстие 6 и прижмутся к его поверхности пружинами 5, корпус 1 займет правильное положение точно по идеальной оси цилиндрического отверстия 6. При этом измерительные наконечники 9 и 10 находятся в контакте с поверхностью цилиндрического отверстия 6. Выходные сигналы индуктивных преобразователей 11 и 12 поступают в электронный блок (на чертеже не показан), суммируются в нем по формуле (А-В)/2 и на шкале блока появляются показания, соответствующие отклонению от прямолинейности оси цилиндрического отверстия 6. С помощью рукоятки 14 устройство постепенно продвигают вдоль оси цилиндрического отверстия 6 и поворачивают вокруг своей оси. При этом отмечают показания электронного блока в различных положениях устройства в цилиндрическом отверстии 6. Наибольшее из этих показаний является наибольшим отклонением от прямолинейности оси цилиндрического отверстия 6.

Использование: в измерительной технике для измерения прямолинейности оси (изогнутости) цилиндрического отверстия длинных труб небольшого диаметра. Сущность изобретения: с целью обеспечения точности измерения прямолинейности оси цилиндрических отверстий за счет того, что измерения производятся от теоретической (т.е. идеальной прямой) оси отверстия, корпус устройства выполняется с двумя самоцентрирующимися опорами, расположенными на заданном базовом расстоянии. Каждая опора выполнена таким образом, что устанавливает корпус устройства точно по центру отверстия в том сечении, где она находится. При этом линия, соединяющая центры самоцентрирующихся опор, является теоретической осью (т.е. идеальной), измеряемого цилиндрического отверстия, а преобразователь, установленный в корпусе, измеряет отклонение действительной оси отверстия от идеальной. Для измерения возможности измерения прямолинейности оси длинных цилиндрических отверстий устройство снабжено телескопической рукояткой. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для измерения прямолинейности оси цилиндрических отверстий, содержащее корпус с разнесенными по его длине двумя радиальными опорами, двуплечим рычагом с измерительным наконечником, размещенным на одном из его плеч и контактирующим с поверхностью цилиндрического отверстия, и индуктивным преобразователем, связанным с вторым плечом рычага, а также второй измерительный наконечник, отличающееся тем, что опоры выполнены самоцентрирующимися, а устройство снабжено установленным в корпусе вторым двуплечим рычагом и размещенным на одном из его концов вторым индуктивным преобразователем, а на другом конце второго двуплечего рычага размещен второй измерительный наконечник, расположенный диаметрально противоположно первому и установленный с возможностью контакта с поверхностью цилиндрического отверстия одновременно с первым измерительным наконечником. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждая самоцентрирующая опора выполнена в виде расположенных в корпусе под углом 120^o тел вращения, установленных с возможностью радиального перемещения подпружиненной в осевом направлении конусной втулкой. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждая самоцентрирующаяся опора снабжена пневматическим арретиром, выполненным в виде вялой мембраны, центр которой закреплен на конусной втулке, а периферия на корпусе устройства. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено телескопической рукояткой с опорным пояском, шарнирно соединенной с корпусом.