Способ контроля качества сопряжений в деталях машин Советский патент 1991 года по МПК G01B5/30 

Изобретение относится к машиностроению, к контролю качества сопряжения винтовых пар скольжения и качения.

Цель изобретения - повышение точности при контроле сопряжения винтовых пар.

На фиг. 1 изображена схема измерения качества сопряжения винтовой пары; на фиг. 2 - эталонные и фактическая кривые зависимости величины деформации от нагрузки.

Примером осуществления способа является контооль качества винтовой пары. Гайка 1 навинчивается на сопрягаемый с ней винт 2 и фиксируется относительно оси винта в заданном положении. К одному из торцов гайки, противоположному тому, через который будет передаваться нагрузка, подводятся до соприкосновения с ним измерительными наконечниками измерительные приборы 3. В качестве измерительных приборов могут использоваться стрелочные приборы (индикаторы, микрометрические головки и т.д.) или электрические приборы типа индуктивных, емкостных, тензометрических, пьезоэлектрических и других датчиков, связанных через усилители с самописцами, показывающими приборами или со средствами автоматики. Количество измерительных наконечников желательно иметь не менее трех, равномерно расположенных по окружности, чтобы результаты измерения не зависели от возможного перекоса гайки под нагрузкой относительно винта,

Положение измерительных приборов или датчиков 3 фиксируется основанием 4, на котором они закреплены, и контргайкой 5. Основание 4, на котором закреплены приборы 3, можно выполнить в виде разрезного кольца, базирующимся по наружной поверхности винта и закрепляющимся на этой поверхности аксиально расположенным винтом. Важно, чтобы жесткость контакта с винтом устройства, на котором закреплены приборы, была существенно выше жесткости контакта винта 1 и гайки 2. Стрелки приборов настраиваются на нуль. После этого нагрузка Р постепенно возрастает. Происходит деформация гайки относительС

О VI

2

45

СЛ

но винта. При каждом значении нагрузки снимаются показания приборов, усредняются и сравниваются с допустимым. Это сравнение осуществляется графическим способом (фиг, 2) путем определения положения кривой фактической зависимости деформации а от нагрузки Рн с кривыми допустимых предельных зависимостей. Если вместо стрелочных приборов 3 используются датчики, то сравнение фактической деформации винта и гайки с допустимой может осуществляться аэтоматическм с подачей соответствующих световых, звуковых или иных сигналов, что существенно упрощает контроль. Процесс контроля заканчивается, когда нагрузка на гайку достигает значения максимально возможной нагрузки Рмакс при эксплуатации (фиг, 2),

Указанный диапазон изменения нагрузки необходим, чтобы достаточно достоверно выявить характер зависимости деформации от нагрузки. Расширение диапазона изменения нагрузки дополнительную информацию не дает, а трудоемкость измерений может возрасти, Значения нагрузки должны быть близкими к максимальным, так как они в основном определяют работоспособность сопряжения, но ее значение выше максимально возможной рабочей нагрузки теряет смысл и может вызвать повреждение сопряжения.

Эталонные зависимости деформации от нагрузки могут быть рассчитаны по формулам теории упругости, либо могут быть получены статистической обработкой результатов специальных исследований.

Предлагаемый способ целесообразно использовать для анализа влияния на работоспособность соединения различных факторов. Например, можно выявить влияние на точность сопряжения погрешности формы профиля винта и гайки и погрешность шага резьбы. Известно, что в общем виде деформация а сопряжения от нагрузки Р носит характер параболической зависимости с произвольным показателем степени

а (1)

где п - показатель степени, характеризующий геометрическую форму сопрягаемых поверхностей (цилиндрическую, сферическую, параболическую и т.д.);

А - коэффициент, характеризующий свойства материалов деталей и относительные размеры сопрягаемых поверхностей.

Так, если сопрягаемые поверхности имеют начальный линейный контакт и плотно прилегают одна к другой по всему проф- илю, то зависимость деформации от нагрузки выражается примерно линейной

пологой зависимостью п 1. Это наиболее благоприятный случай. Однако вследствие наличия погрешностей угла профиля резьбы контакт витков может получиться кромочный. В таком случае зависимость деформации от нагрузки будет параболической с показателем степени п 0,5. Это самый неблагоприятный случай.

Для предотвращения кромочного контакта боковой профиль витков винта или гайки делают выпуклым. 8 этом случае зависимость деформации от нагрузки соответствует параболической с показателем степени rj 2/3. Таким образом, построив эзвисимость деформации сопряжения от нагрузки, можно определить характер сопряжения: кромочный, линейный, точечный или какой- либо промежуточный.

Если упругие свойства материалов деталей сопряжения известны, то по расположению кривой зависимости деформаций от нагрузки вдоль оси деформации можно судить об относительных размерах контактирующих поверхностей (величина их

относительной выпуклости, вогнутости, конусности, непрямолинейности и т.д.). Например, если кривая соответствует параболе с п 2/3, то это свидетельствует о точечное начальном контакте сопрягэемых поверхностей. Однако степень относительной выпуклости этих поверхностей выше. Такому сопряжению в меньшей степени угрожает кромочный контакт при возможных перекосах сопрягаемых деталей в

процессе эксплуатации, но при отсутствии перекоса давление на площадке контакта будет выше,

Зная характер зависимости деформации сопряжения от нагрузки, несложно по

известным формулам достоверно определить характер распределения и величину контактных напряжений, размеров площадок контакта и, таким образом, предсказать работоспособность сопряжения. На фиг. 2,

например, показаны зависимости величины максимальных контактных напряжений Тмакс. относительной площадки контакта S/Зн (отношение фактической площадки контакта и площади боковой поверхности

витков гайки) и числа контактирующих витков т, рассчитанных по результатам измерения деформации гайки и винта с трапецеидальной резьбой со средним диаметром 48 мм.

По результатам измерения устанавливают зависимость

а- 4,24- 10 3ра.5(2)

Следовательно, контакт витков кромочный, неблагоприятный (п 0,5). По данным

А и п с учетом материала винта (сталь) и гайки (бронза) на основе известных зависимостей строят зависимость напряжений Тмакс , относительной площади контакта и числа контактирующих витков т. Как видно, в рабочем диапазоне нагрузок контактные напряжения велики, а относительная площадь контакта мала. Следовательно, сопряжение некачественное.

Последующая проверка числа контакти- рующих витков и размеров пятна контакта по кромке показывает, что расчеты произведены правильно. Придание боковой поверхности витков небольшой выпуклости в дальнейшем позволяет предотвратить кро- мочный контакт и повысить качество сопряжения. Поэтому предлагаемый способ контроля позволяет осуществить оптимизацию геометрических параметров сопряжения кинематических пар в широком

диапазоне условий их работы, а следовательно, существенно повысить их работоспособность.

Формула изобретения Способ контроля качества сопряжений в деталях машин, заключающийся в том, что к одной из частей сопряжения прикладывают осевую нагрузку, измеряют величину перемещения этой части в зависимости от нагрузки, сравнивают полученную зависимость с эталонной и определяют качество сопряжения; отличающийся тем, что, с целью повышения точности при контроле сопряжения винтовых пар, нагрузку изменяют во времени дискретно или непрерывно в диапазоне от 0 до максимальной рабочей и анализируют характер изменения полученной зависимости при изменении нагрузки.

Изобретение относится к машиностроению, к контролю качества сопряжения винтовых пар скольжения и качения. Целью изобретения является повышение точности при контроле сопряжения винтовых пар. После приложения к одной из частей сопряжения осевой нагрузки, которую меняют во времени от 0 до максимально рабочей, измеряют величину перемещения этой части и анализируют характер изменения полученной зависимости, сравнивая ее с эталонной. 2 ил.

J

Ъ

са.

фиг1

фиг.2