УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВНУТРЕННЕГО ДИАМЕТРА ИЗДЕЛИЙ С ЭЛАСТОМЕРНЫМ ПОКРЫТИЕМ Российский патент 1999 года по МПК G01B5/12 

Изобретение относится к технике измерения и может быть использовано для измерения внутреннего диаметра длинномерных изделий с эластомерным покрытием, например обрезиненных статоров винтовых гидромашин (забойных двигателей или насосов), внутреннее эластомерное покрытие которых имеет винтовые зубья.

Известно устройство для измерения внутреннего диаметра изделий с эластомерным покрытием, например статоров винтовых гидромашин, в виде набора гладких калибров-пробок (М.Т.Гусман и др. Забойные винтовые двигатели для бурения скважин. - М.: Недра, 1981, с. 132). Каждая пробка в наборе имеет отличающийся на 0,1-0,2 мм наружный диаметр. Контроль диаметра статоров осуществляется введением внутрь зубчатого эластомерного покрытия статора пробок с последовательно увеличивающимся диаметром, причем за действительный размер принимается диаметр наибольшей пробки, проходящей через всю длину обкладки статора.

Как показала практика, недостатками известного устройства являются низкая точность измерений, определяемая дискретностью размерного ряда применяемых пробок и зависимостью результатов измерений от усилия, прилагаемого контролером при проталкивании пробки, т.е. от индивидуальных качеств контролера. Для контроля размеров изделий даже одного типоразмера необходимо иметь в наборе большое количество пробок, поскольку вследствие неодинаковой усадки резины при вулканизации в процессе изготовления имеют место значительные отклонения диаметра эластомерного покрытия статора от номинальных размеров. При измерениях изношенных статоров в процессе эксплуатации количество калибров-пробок в наборе возрастает кратно.

Еще одним недостатком известного устройства является неточность измерений изделий, имеющих увеличенные размеры в средней части по сравнению с размерами в концевых частях, т.е. так называемую бочкообразность. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для измерения внутреннего диаметра (авт. св. N 214831, кл. G 01 B 5/12, 1968). Известное устройство содержит корпус, совмещенный с неподвижным измерительным элементом, подвижный измерительный элемент, толкатель, взаимодействующий с подвижным измерительным элементом, и отсчетное устройство. Корпус имеет отверстие, перпендикулярное по отношению к оси устройства; в этом отверстии размещен подвижный измерительный элемент. Контактирующая с измеряемой деталью часть неподвижного измерительного элемента имеет цилиндрическую форму, а подвижный измерительный элемент имеет концевую часть сферической формы. При измерении внутреннего диаметра изделий устройство устанавливают в отверстии изделия и, покачивая устройство, находят такое его положение, при котором показания отсчетного устройства имеют наименьшее значение.

Недостатком известного устройства является то, что контактирующая с измеряемой деталью часть подвижного измерительного элемента имеет сферическую форму с ограниченной площадью контакта. При измерении внутреннего диаметра изделий с эластомерным покрытием под действием измерительного усилия, передаваемого от толкателя, подвижный измерительный элемент перемещается в радиальном направлении по отношению к измеряемому эластомерному покрытию и, имея ограниченную контактную поверхность, деформирует эластомерное покрытие, что приводит к завышению контролируемого размера и, следовательно, к снижению точности измерений.

Задачей настоящего изобретения является устранение недостатков известного устройства и создание устройства для измерения внутреннего диаметра изделий с эластомерным покрытием, обеспечивающего повышение точности измерений.

Указанная задача решается тем, что в известном устройстве, содержащем подвижный измерительный элемент, корпус, имеющий цилиндрическую наружную поверхность и отверстие для размещения подвижного измерительного элемента, толкатель и отсчетное устройство, согласно изобретению отверстие корпуса выполнено наклонным по отношению к оси наружной поверхности корпуса, подвижный измерительный элемент снабжен планкой, наружная поверхность которой имеет цилиндрическую форму, причем образующие цилиндрических поверхностей корпуса и планки параллельны между собой, а в корпусе выполнен продольный паз для размещения планки подвижного измерительного элемента.

Наклонное относительно оси наружной поверхности корпуса расположение отверстия, в котором размещен подвижный измерительный элемент, снабженный планкой, расположенной в продольном пазу корпуса, обеспечивает то, что при осевом перемещении подвижного измерительного элемента под действием толкателя происходит одновременно и радиальное перемещение планки. При этом после появления касания измерительной планки и поверхности зубьев эластомерного покрытия измеряемого изделия, в зоне контакта возникает сила трения планки при ее осевом перемещении по эластомерной поверхности, и эта сила трения препятствует дальнейшему осевому перемещению подвижного измерительного элемента. За счет этого уменьшается радиальное деформирование эластомерной обкладки и повышается точность измерений ее внутреннего диаметра.

Выполнение наружной поверхности планки подвижного измерительного элемента цилиндрической с образующей, параллельной образующей цилиндрической поверхности корпуса, позволяет обеспечить базирование устройства внутри измеряемой поверхности, снизить контактные напряжения в измеряемом эластомерном покрытии за счет увеличения площади контактной поверхности, что также повышает точность измерений.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство для измерения внутреннего диаметра изделий с эластомерным покрытием в продольном разрезе, а на фиг. 2 показано в увеличенном масштабе поперечное сечение устройства по линии А-А.

Устройство для измерения внутреннего диаметра изделий с эластомерным покрытием содержит корпус 1, подвижный измерительный элемент 2, толкатель 3, связанный с подвижным измерительным элементом 2, штангу 4 и отсчетное устройство 5. Корпус 1 имеет наружную цилиндрическую поверхность "а" с осью OO и наклонно - расположенное по отношению к оси корпуса OO отверстие "b", ось которого O₁O расположена под углом α по отношению к оси корпуса OO и пересекается с ней. В отверстии "b" корпуса 1 размещен подвижный измерительный элемент 2, снабженный планкой 6, для размещения которой в корпусе 1 выполнен продольный паз "с". Плоскость симметрии паза "с" проходит через ось OO наружной поверхности корпуса 1 и ось O₁O отверстия "b" корпуса 1.

Планка 6 имеет цилиндрическую наружную поверхность "d", образующие которой параллельны образующим цилиндрической поверхности "а" корпуса 1. Связь подвижного измерительного элемента 2 с толкателем 3 осуществляется, например, при помощи скобы 7 и шарика 8.

Штанга 4 соединена с корпусом 1 через переходник 9 и снабжена продольным пазом "f", в котором расположена ручка 10, связанная с толкателем 3. В концевой части штанги 4 размещена пружина 11. Отсчетное устройство 5 соединено со штангой 4 и толкателем 3.

Устройство для измерения внутреннего диаметра изделий с эластомерным покрытием работает следующим образом. С помощью ручки 10 отводят в крайнее правое положение толкатель 3 и связанный с ним посредством скобы 7 измерительный элемент 2 с планкой 6, при этом расстояние между противолежащими образующими цилиндрической поверхности "а" корпуса 1 и цилиндрической поверхности "d" планки 6 становится минимальным. Устройство вводят в отверстие измеряемого изделия 12 с эластомерным покрытием 13, которые показаны на фиг. 1 и 2 пунктирными линиями. После введения устройства в отверстие изделия 12 ручку 10 отпускают, и под действием пружины 11 происходит осевое перемещение влево толкателя 3 и связанного с ним через шарик 8 подвижного измерительного элемента 2 с планкой 6 до соприкосновения цилиндрической поверхности "d" планки 6 с эластомерным покрытием 13 изделия 12. Осевое перемещение планки 6 продолжается до тех пор, пока сила трения планки 6 по эластомерному покрытию 13 изделия 12 не сравняется с величиной усилия пружины 11. После этого считывают показание отсчетного устройства 5, которое сравнивают с показанием, полученным при введении устройства в отверстие калиброванной втулки (на фиг. 1 и 2 не показана).

Диаметр D изделия 12 определяется из соотношения
D = D_k+(L-L_k)•tgα,
где D_к - диаметр отверстия калиброванной втулки;
L - показание отсчетного устройства при измерении изделия;
L_к - показание отсчетного устройства при измерении калиброванной втулки.

Точность измерения внутреннего диаметра D изделия 12 с эластомерным покрытием 13 с использованием настоящего технического решения повышается, поскольку радиальное деформирование эластомерного покрытия 13 уменьшается вследствие того, что сила трения планки 6 по эластомерному покрытию 13 препятствует осевому и радиальному перемещению подвижного измерительного элемента 2. Этому способствует также улучшение базирования устройства внутри изделия за счет того, что наружные поверхности "d" планки 6 и "а" корпуса 1 выполнены цилиндрическими, что обеспечивает увеличение площади контакта этих поверхностей с эластомерным покрытием 13.

Устройство относится к технике измерения и может быть использовано для контроля размеров обрезиненных статоров винтовых гидромашин (забойных двигателей или насосов), внутреннее эластомерное покрытие которых имеет винтовые зубья. Устройство содержит корпус, подвижный измерительный элемент, толкатель, связанный с подвижным измерительным элементом, штангу и отсчетное устройство. В отверстии корпуса размещен подвижный измерительный элемент, снабженный планкой, для размещения которой в корпусе выполнен продольный паз. Штанга соединена с корпусом и снабжена ручкой, связанной с толкателем. Отсчетное устройство соединено со штангой и толкателем. Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, состоит в повышении точности измерений. 2 ил.

Устройство для измерения внутреннего диаметра изделий с эластомерным покрытием, например статоров винтовых гидромашин, содержащее подвижный измерительный элемент, корпус, имеющий цилиндрическую наружную поверхность и отверстие для размещения подвижного измерительного элемента, толкатель и отсчетное устройство, отличающееся тем, что отверстие корпуса выполнено наклонным по отношению к оси наружной поверхности корпуса, подвижный измерительный элемент снабжен планкой, наружная поверхность которой имеет цилиндрическую форму, причем образующие цилиндрических поверхностей корпуса и планки параллельны между собой, а в корпусе выполнен продольный паз для размещения планки подвижного измерительного элемента.