СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПЛОЩАДИ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ВНУТРЕННИХ ПОЛОСТЕЙ ИЗДЕЛИЯ Российский патент 2003 года по МПК F04C2/107 G01B13/20 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при контроле качества изготовления внутренних труднодоступных полостей в деталях, узлах, сборках машин, например, внутренней полости статора одновинтового насоса.

Известен способ замера геометрических характеристик отверстий при помощи трехкоординатных измерительных машин и автоматов, предназначенных для измерения размеров по трем взаимно перпендикулярным направлениям (Д. Хофманн. "Техника измерений и обеспечения качества". Справочная книга. - М.: Энергоиздат, 1983, стр.289-294). При этом производятся прямые измерения в дискретных точках по окружности с помощью измерительных головок различных типов и по полученным дискретным значениям пересчетом определяются площадь поперечного сечения, средний диаметр, овальность и другие параметры. Однако дискретность измерений и габариты измерительных головок не позволяют эффективно использовать этот способ для труднодоступных криволинейных малогабаритных полостей, какими, например, являются полости статора одновинтового насоса. Кроме того, стоимость промышленной реализации этого способа чрезмерно высока.

Известен также способ измерения площади поперечного сечения канала сложного профиля, например, статора одновинтового насоса путем фиксации объема полости на определенной длине заливкой жидкостью и определения площади сечения расчетным путем (см. журнал Техника машиностроения, 2000, 3 (25). Способ контроля размеров рабочей пары одновинтового насоса, стр. 52-53). Недостатком этого способа является то, что размеры сечения получают усредненными по всей внутренней поверхности, и эффективно способ может использоваться только для постоянного по всей длине поперечного сечения.

Задачей настоящего изобретения является устранение указанных выше недостатков.

Технический результат достигается тем, что в способе контроля площади поперечного сечения внутренних полостей изделий путем заполнения ее жидкостью после заполнения полости жидкостью ее опорожняют, непрерывно фиксируя изменение объема вытекшей жидкости и уровня зеркала жидкости в полости, а текущее значение площади поперечного сечения находят как производную функции изменения объема жидкости в полости от положения ее зеркала и по графику судят о местных дефектах, проявляющихся в виде скачкообразных нарушений его плавности.

Сущность способа поясняется чертежом, где изображена деталь со сложной пространственной внутренней полостью 1, заполненной жидкостью. Слив жидкости из полости осуществляется открытием сливного вентиля 2, а контроль зеркала жидкости производится по манометрической трубке 3, вытекшая из полости 1 жидкость собирается в приемном баке 4. При опорожнении полости соблюдается условие
ΔV=S•ΔH,
где ΔV - изменение объема жидкости;
S - площадь поперечного сечения зеркала жидкости;
ΔН - изменение уровня зеркала жидкости.

Отсюда следует, что

а при Δ --> 0
.

Если построить графическую зависимость (найти функцию) вылившегося объема жидкости V от уровня зеркала Н, то искомая площадь поперечного сечения в месте расположения зеркала жидкости определится как тангенс угла наклона этой касательной к зависимости (как производная функции):
.

Порядок (последовательность) проведения измерений следующий (см. чертеж):
1. В порядке подготовки к проведению измерений заливают контролируемую полость 1 жидкостью (например, водой) при закрытом сливном вентиле 2.

2. Открывают вентиль 2.

3. Непрерывно фиксируют изменение уровня зеркала жидкости Н (например, используя манометрическую трубку 3) и объема жидкости V в измеряемой полости (например, по уровню жидкости в мерной емкости 4).

4. Строят зависимость (определяют функцию) V=f(H), например, подавая на двухкоординатный самописец команды, пропорциональные изменениям уровней в контролируемой полости 1 и в мерной емкости 4.

5. Определяют тангенс угла наклона касательной (производную) зависимости V=f(H) (например, графически).

6. Проводят пересчет (с учетом масштаба) полученного результата на площадь поперечного сечения
.

Если на каком-то участке движения зеркала (ΔН) площадь поперечного сечения не изменяется (0-1, 2-3, 3-4, 4-5, 5-6 на чертеже), то на графике V= f(H) этому участку будет соответствовать прямая наклонная линия, конические участки (1-2) отображаются на графике V=f(H) в виде криволинейных участков, а местные (локальные) дефекты (раковины, поры, трещины, наросты) проявляются в виде скачкообразных нарушений плавности графика (см. чертеж). Причем об объеме раковины (нароста) V_p (V_n) можно судить по величине подъема (снижения) графика зависимости V=f(H), а об ее местонахождении - по месту появления скачкообразного изменения плавности графика.

Следует отметить, что время проливки не влияет на результат измерений, поэтому подбором (регулировкой) проходного сечения вентиля 2 можно устанавливать удобную для проведения измерений продолжительность опорожнения полости, а также изменять проходное сечение вентиля в процессе измерений.

Кроме того, вместо опорожнения контролируемой полости с таким же успехом можно использовать ее наполнение. При этом (см. чертеж) изменяется только исходное рабочее положение (т.е., мерная емкость 4 снабжена вентилем 2 и располагается над контролируемой полостью 1), а порядок измерений полностью сохраняется.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет контролировать (замерять) площадь поперечного сечения в труднодоступных внутренних полостях деталей машин и механизмов и не требует больших затрат при реализации.

Изобретение может быть использовано при контроле качества изготовления внутренних труднодоступных полостей в деталях, узлах, сборках машин, например внутренней полости статора одновинтового насоса. Способ контроля площади поперечного сечения внутренних полостей изделия заключается в том, что после заполнения полости жидкостью ее опорожняют, непрерывно фиксируя изменение объема вытекшей жидкости и уровня зеркала жидкости в полости, а текущее значение площади поперечного сечения находят как производную функции изменения объема жидкости в полости от положения ее зеркала и по графику судят о местных дефектах, проявляющихся в виде скачкообразных нарушений его плавности. Данный способ позволяет контролировать геометрию внутренних труднодоступных полостей и не требует больших затрат при его реализации. 1 ил.

Способ контроля площади поперечного сечения внутренних полостей изделий путем заполнения ее жидкостью, отличающийся тем, что после заполнения полости жидкостью ее опорожняют, непрерывно фиксируя изменение объема вытекшей жидкости и уровня зеркала жидкости в полости, а текущее значение площади поперечного сечения находят как производную функции изменения объема жидкости в полости от положения ее зеркала и по графику судят о местных дефектах, проявляющихся в виде скачкообразных нарушений его плавности.