СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НЕСООСНОСТИ ВАЛОВ
METHOD FOR SHAFT MISALIGNMENT MEASUREMENT

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к устройствам для контроля несоосности и может быть использовано в машиностроительном и ремонтном производстве.
Известен способ контроля соосности валов машин, заключающийся в измерении радиального и осевого биения конструктивных элементов первой машины относительно конструктивных элементов второй машины, при этом одна из которых имеет крепительный фланец, измерительный узел устанавливают на валу первой машины и измеряют его радиальное биение относительно цилиндрической поверхности заточки крепительного фланца и осевое относительно его торца (см. а.с. №1613843, G01B 5/24, 5/25, «Способ контроля соосности валов машин»).
Недостатком известного способа является недостаточно большой диапазон измерения. Это объясняется тем, что для компенсации разности диаметров валов используется метод поворота устройства вокруг одного из валов на 180°. Если, например, вертикальная несоосность равна нулю, а горизонтальная - десять и более миллиметров, сверху установив устройство и закрепив штангу, получим, что устройство будет расположено под углом. Хомут на одном валу с устройством будет расположен вертикально в точке перегиба, а второй конец с измерителем и, например, с призмой на конце тоже будет расположен вертикально в точке перегиба вала, где точки перегиба валов сверху будут расположены на расстоянии десять и более миллиметров (проекция точек перегиба валов на плоскость). Поворачивая устройство на одном из валов на 180° с целью компенсации разности диаметров (радиусов) валов, на полпути, т.е. через 90°, расстояние между точками перегиба валов будет равно нулю.
Однако измеритель был расположен на валу, ось которого расположена от оси другого вала на расстоянии десять и более миллиметров (например, коленчатый вал). В этом случае устройство будет испытывать нагрузку, которая либо не позволит повернуть устройство вокруг одного из валов, либо произойдет деформация устройства, либо призма выскочит из контакта с валом и измерение будет невозможно.
При повороте на 180° измеритель будет находиться от вала на расстоянии (например, справа) в два раза больше, т.е. два десятка миллиметров, что не позволит осуществить процесс измерения.
Таким образом, известное устройство имеет небольшой диапазон измерения не потому, что нельзя установить измеритель с большим диапазоном измерения, а потому, что при повороте на 180° измеритель (следящий узел) будет находиться от вала на удвоенном расстоянии несоосности и не сможет отыскать (попасть на вал) вал для измерения.
Это дополнительно сужает область использования, т.к. известное устройство не сможет работать с легко деформируемыми и хрупкими деталями.
Расширить диапазон измерения можно, если измеритель снабдить Т-образным наконечником, что, как следствие, дополнительно расширит диапазон измерения и область использования (см. заявку №2000131529, «Устройство для контроля соосности», 18 декабря 2000 г.).
Недостатком известного устройства является то, что длина Т-образного наконечника, а также диапазон измерения должны быть не меньше двух величин максимальной несоосности.
Длину Т-образного наконечника можно уменьшить двумя путями. Первый, если установить стойку с возможностью вращения в зажиме. Второй, если разницу диаметров (радиусов) валов компенсировать, не поворачивая устройство на 180°, а изменяя, например, высоту стойки (см., например, заявку №2003117348, «Устройство для контроля соосности»). Вводя корректирующий сигнал, дополнительно уменьшим диапазон измерения измерителя в два раза.
Недостатком отмеченных технических средств является то, что для измерения несоосности требуется либо компенсация, либо коррекция разности радиусов валов.
Известен метод измерения несоосности, не требующий коррекции измеряемого сигнала (см., например, заявку №2004120866, «Способ измерения несоосности валов», 9 июля 2004 г.).
Недостатком известного способа является то, что оно не может измерять с одной стороны горизонтальную и вертикальную несоосности одновременно.
Известен способ, позволяющий с одной стороны измерять как горизонтальную, так и вертикальную несоосность (см. заявку №2004120867, «Способ измерения несоосности валов», 9 июля 2004 г.).
Недостатком известного способа является то, что он тербует поиска экстремальной несоосности, а также коррекции одного из измеренных сигналов.
Известен способ измерения экстремальной несоосности, не требующий ее поиска (см. предыдущую заявку с тем же приоритетом). Способ основан на непосредственном измерении расстояния между осями.
Целью изобретения является измерение горизонтальной, вертикальной и экстремальной несоосности без введения корректирующего сигнала, при этом не требуется поиска экстремальной несоосности.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, основанном на измерении экстремальной несоосности непосредственно между осями, из нее выделяют составные компоненты: вертикальную и горизонтальную несоосность с помощью прямоугольного треугольника, в котором экстремальная несоосность является гипотенузой, а один из катетов ориентирован в горизонтальной или вертикальной плоскости, либо с помощью угла к одной из плоскостей, который устанавливают на прямоугольном треугольнике, расположенном отдельно, выставив длину измеренной гипотенузы.
На фиг. 1 изображено устройство, реализующее способ, где определяют экстремальную несоосность и угол ее наклона, например, к горизонту.
На фиг. 1 изображены проекции валов 1 и 2, которые содержат отверстия по центру, в которые устанавливаются, например, конусные наконечники измерителя 3, который выполнен, например, телескопическим. Нижний конец измерителя снабжен угломером 4. Процесс определения несоосности осуществляется следующим образом. Измеритель 3, отсчет которого ведется от центра конусов, устанавливается конусами (выполненными из магнитного материала) в осевые отверстия валов 1 и 2. Измеритель 3 измерит расстояние между осями валов 1, 2 и определит экстремальную несоосность, а угломер 4 измерит угол наклона экстремальной несоосности в данном случае к горизонтальной плоскости.
Выделение из экстремальной несоосности компонентов в виде горизонтальной и вертикальной несоосности определяют с помощью измерителей, соединенных в прямоугольный треугольник, снабженный угломером. На этом треугольнике (не показан) гипотенузу устанавливают равную непосредственно или в масштабе измеренному значению экстремальной несоосности и стопорят гипотенузу. Затем с помощью угломера поворачивают один из катетов, которые подсоединены к гипотенузе шарнирно, на величину наклона экстремальной несоосности к горизонтальной плоскости. В результате при заданной (известной) величине гипотенузы и известном угле, катеты прямоугольного треугольника будут иметь единственное положение, которое соответствует проекциям на горизонтальную и вертикальную плоскость, а значит, равны горизонтальной и вертикальной несоосности. Таким образом, измерив экстремальную несоосность и угол ее наклона к одной из плоскостей (например, к горизонтальной), можно определить экстремальную, горизонтальную и вертикальную несоосности, которые не зависят от диаметров валов и не требуют коррекции.
Можно не измерять угол наклона экстремальной несоосности. Для этого измерители, соединенные в прямоугольный треугольник (прямой угол соединен неподвижно) гипотенузой, устанавливают в осевые отверстия, а один из катетов устанавливают (крепят), например, горизонтально. Второй катет за счет прямого угла установится вертикально. Катеты прямоугольного треугольника будут являться проекциями экстремальной несоосности на горизонтальную и вертикальную плоскости. Таким образом, не измеряя угла наклона экстремальной несоосности с помощью измерителей, соединенных в прямоугольный треугольник, и установив один из катетов в горизонтальной или вертикальной плоскости, можно измерить одновременно горизонтальную, вертикальную и экстремальную несоосность. Причем, процесс измерения не требует коррекции, т.к. процесс измерения не зависит от диаметров валов или отверстий.
Так как измерение осуществляется непосредственно между осями, то форма, например, валов, не имеет значения, которые могут быть формами треугольника, квадрата, эллипса и т.д., что не скажется на точности измерения.