Прилад для повірки вимірювальних головок

 

Рисунок 1.4 - Пристрій для повірки вимірювальних головок і індикаторних нутромірів

 

Пристрій містить також  корекційну лінійку 12, встановлену  на основі з можливістю регулювання  кута нахилу, опорний ролик 13, встановлений на корпусі перетворювача і взаємодіючий з корекційню лінійкою 12.

 

Пристрій працює наступним чином: вивірену вимірювальну головку встановлюють таким чином, щоб вона контактувала з предметним столиком 10. Показання головки приймають за початкову точку відліку. Включенням двигуна 9 повертають гвинт 6 на кут, що визначає переміщення предметного столика 10 на задану програмою повірки величину. При цьому разом з гвинтом 6 перемішаються перетворювач 8 і двигун 9. Внаслідок різниці кроків гайок 4 і 5 диференціальної гвинтової пари гайка 4 при обертанні гвинта 6 переміщається повільніше переміщення самого гвинта. Переміщення гайки 4 за один оборот гвинта 6 дорівнює різниці кроків гайок 4 і 5. Дискретність переміщення предметного столика 10 визначається як частка від ділення різниці кроків гайок 4 і 5 на передавальне відношення перетворювача 8. При включеному двигуні 9 корпус перетворювача 8 утримується від повороту роликом 13, який спирається на корекційну лінійку 12, кут нахилу якої встановлюють відповідно до похибки поступального переміщення гайки 4. Результати повірки визначають порівнянням показань вивіреного приладу з показаннями блоку 11 індикації.

Дослідження точності різних вимірювальних  головок і перетворювачів здійснюється або за допомогою плоскопаралельних  мір довжини, або із застосуванням  різних пристроїв для створення малих переміщень з високою точністю. В літературі відомі пристрої для мікропереміщнь, засновані на застосуванні пружної консолі, в якій в якості відлікового пристрою застосовано мікрометричний гвинт, що не дозволяло отримати високої точності відліку, внаслідок великої похибки в кроці мікрометричної пари. Тому, для більш точного контролю використовують пристрій для контролю точності вимірювальних головок, реле і різних типів перетворювачів, в якому як відліковий пристрій застосована стандартна важільно-зубчаста головка ИГ (Рис.1.5).

 

На кронштейні 2 стійки 1 закріплений корпус 9, в якому  між загартованими пластинами затиснута  Пружна балка (консоль) 8. За допомогою гвинта 7 повзушки 6 балці задається прогин, величина якого вимірюється важільно-зубчастою головкою 5. Прогин балки 8 одночасно сприймається вимірювальним наконечником випробуваної головки, наприклад електроконтактного перетворювача 4, укріпленого на державці 3.

 

Рисунок 1.5 - Пристрій для повірки точності вимірювальних головок і реле

 

Рисунок 1.6 – Принципова схема пристрою для повірки точності вимірювальних головок і реле

Для консолі, навантаженої на кінці силою Р, рівняння пружної  лінії має вигляд:

                                          

                          

де                 E – модуль пружності матеріалу консолі;

                     І_Z – момент інерції поперечного січення балки відносно осі z;

                     l – довжина консолі;

                     х – поточна координата (від 0 до l);

При відношенні прогинів консолі на відстанях х=l і x=a від закладення передавальне відношення консольного механізму визначається за формулою:

                                

                         

В літературі для цього випадку дається наближена формула:

                                        

                                    

З формул (2) і (3) видно, що передавальне відношення консольного  механізму не залежить від величини зусилля Р, поперечної жорсткості балки і величини прогину, а визначається тільки прийнятими значеннями плечей а і l передавального механізму. На підставі цього можна було б зробити висновок, що консольний механізм являє собою ідеальну сповільнюючу передачу, тому що забезпечує сталість передавального відношення при всіх прогинах, незалежно від діючих зусиль. Однак проведене експериментальне дослідження показало, що передавальне відношення консольного механізму:

                                   

                          

де           – коефіцієнт, що враховує поперечну жорсткість балки, величину діючих зусиль і спосіб закладення консолі;

У запропонованому пристрої відстані а і l підібрані так, що передавальне відношення К = 100. Таким чином, при переміщенні вимірювального стержня головки ИГ на 1 мкм вимірювальний наконечник випробуваного перетворювача переміщається на 0,01 мкм. Це означає, що ціна розподілу головки ИГ дорівнює 0,01 мкм. Відраховуючи дробові частки ділення шкали, можна визначати переміщення вимірювального стержня перетворювача з точністю до тисячних часток мікрометра.

 

Проведені дослідження  показали працездатність і надійність запропонованого пристрою для перевірки  точності вимірювальних головок мікронної і долемікронної точності різних реле і перетворювачів.

 

Також можна розглянути прилад тип ППГ-3 модель 30000 для повірки  вимірювальних головок . Прилад (Рисунок 1.7) складається з перетворювача масштабного 1, тримача 2, пристроую відлікового 3. Перетворювач масштабний розташовується в утримувачі з можливістю повороту навколо горизонтальної осі з подальшою фіксацією.

 

Рисунок 1.7 – Пристрій для повірки вимірювальних головок ППГ-3

Перетворювач масштабний (Рисунок 1.8) складається з корпусу 1, до передньої кришки 2 якого на хрестоподібному пружинному підвісі приєднаний важіль 3. На задній кришці 4 розташована кулькова каретка 5, пов'язана тягою 6 з другим кінцем важеля 3.

 

Рисунок 1.8 – Схема перетворювача масштабного

 

На важелі 3 закріплені шарніри 7, пов'язані зі шпинделями 8, кожен з яких забезпечений п'ятою 9 з плоскою вимірювальною поверхнею. П'яти забезпечують коефіцієнти перетворення 0,01; 0,1; 0,2 відповідно. Крім того, на передній кришці 2 розташовані мікрогвинти 10 і 11 грубої і тонкої подачі, що приводять в рух голку 12 і, з її допомогою, через важіль 13, каретку 5. Вимірювальний перетворювач 14 закріплений на корпусі 1 за допомогою тримача 15 і своїм вимірювальним наконечником входить в контакт з п'ятою 16 кулькової каретки 5. З протилежного боку каретки 5 розташована вимірювальна п'ята 17, що забезпечує коефіцієнт перетворення 1:1. Корпус 1 забезпечений Т - образними пазами для кріплення змінних тримачів та іншої оснастки. Кнопка 18 пов'язана тягою 19 з собачкою 20, що служить для фіксації положення перетворювача масштабного після повороту навколо горизонтальної осі.

При роботі прилад для повірки встановлюють за допомогою змінних тримачів 22 таким чином, щоб його наконечник увійшов у контакт з відповідною п'ятою перетворювача масштабного. Обертанням мікрогвинта грубої і тонкої подачі 10 і 11 приводять в рух каретку 5, переміщення якої відраховують по цифровому табло системи. П'яти 9 перетворювача масштабного при цьому отримують переміщення в 100, 10 і 5 разів менше, що забезпечує відповідне зменшення похибки індикації їх положення.

 

Порівнюючи свідчення  за шкалою вивіреного приладу і свідчення  системи, з урахуванням коефіцієнта  перетворення, визначають похибки вивіреного приладу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ПРИНЦИПОВА СХЕМА ПРИЛАДУ

 

Винахід відноситься  до вимірювальної техніки і може бути використаний в машинобудуванні  для повірки вимірювальних головок. Мета винаходу - спрощення конструкції за рахунок виконання механізму перетворення мікропереміщеннь у вигляді пружних плунжерів різних діаметрів.

 

Рисунок 2.1 - Схема приладу для повірки вимірювальних головок

 

Пристрій містить корпус 1, усередині якого розміщена герметична порожнина, заповнена рідиною 2. У кришці 3 корпусу 1 встановлені плунжери 4 і 5 з пружинами 6 і 7 стиснення відповідно. Плунжеру 4 меншого діаметра механізм 8 задає переміщення. Механізм 8 зафіксовані відносно корпусу 1 за допомогою штатива 9. Вивірена вимірювальна головка 12 встановлена ​​на штативі 11, закріпленому на корпусі 1, а шток 12 вимірювальної головки 10 кінематично пов'язаний з плунжером 5 більшого діаметру.

 

 

Пристрій працює наступним чином: попередньо деформують пружини 6 і 7 за допомогою механізму 8, який впливає на пружину 6 безпосередньо, а передача зусилля стиснення до пружини 7 здійснюється через рідину 2 і плунжер 5 при русі плунжера 4. Величину переміщення плунжера 4 визначають за показами мікрометричного гвинта, а по показаннями провіряємої головки 10 перевіряють відповідність їх фактичним значенням.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Розрахунково-конструкторська  частина                                                                                                                                                           3.1 Розрахунок діаметрів плунжерів

 

Оскільки корпус заповнений рідиною і герметично закритий, то з закону Архімеда: об’єм меншого циліндра, який занурили в рідину на певну глибину буде витісняти об’єм більшого циліндра на певну висоту, яка залежить від діаметрів цих циліндрів:

                                          

                                 (3.1)

 

де  - діаметр меншого плунжера;

          - діаметр більшого плунжера;

         - переміщення меншого плунжера;

          - переміщення більшого плунжера;

 

 

Приймаєм  ;

 

 

Оскільки для нашого приладу  потрібно отримати передаточне співвідношення , то приймаєм наступні значення переміщень плунжерів:

 

          ;

          ;

 

З відношення (3.1) знаходимо діаметр більшого плунжера:

, отже 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2 Розрахунок Зусиль Передаточного відношення

 

Оскільки питомий тиск в робочій рідині діє на плунжери однаково в усіх напрямках, то через  зусилля P₂, яке діє на плунжер для робочого переміщення, знайдемо питомий тиск P_тиск:

,                   

де                 - вага більшого плунжера;

                - діаметр плунжера;

                _.- сила стиску пружини більшого плунжера;

                - сила тертя між плунжером і манжетом;

 

Оскільки густина сталі, з якої виготовлений плунжер, рівна  , то знайдемо вагу більшого плунжера:

 

 

 

 

 

Сила тертя між плунжером  і манжетом невелика, тому приймаємо  її величину .

 

Сила стиску пружини з діаметром дроту d_пр.=1 мм і з зовнішнім діаметром D_пр.=47мм = 1,5H.   [2]                         

Отже, зусилля, яке має  діє на більший плунжер для  того, щоб він здійснив робоче переміщення:

 

 

З відношення зусилля P₂ до площини поперечного перерізу більшого плунжера знайдемо питомий тиск робочої рідини:

,

де                 - площа поперечного перерізу більшого плунжера;

                - радіус поперечного перерізу меншого плунжера;

 

Підставивши значення знайдемо питомий тиск робочої рідини:

 

Отже, знайшовши питомий  тиск робочої рідини є можливість знайти зусилля, яке потрібно надати меншому плунжеру для його переміщення, щоб виконувалось передаточне відношення між більшим і меншим плунжерами:

,                

де                 - площа поперечного перерізу меншого плунжера;

                - радіус поперечного перерізу меншого плунжера;

                - сила стиску пружини більшого плунжера;

                 - вага меншого плунжера;

Оскільки діаметр меншого плунжера , а густина сталі, з якої виготовлений плунжер, рівна , то знайдемо вагу меншого плунжера:

Сила стиску пружини з діаметром дроту d_пр.=1 мм і з зовнішнім діаметром D_пр.=22мм = 6H.                                                           [2]