КРОНШТЕЙН ПОВОРОТНЫЙ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ГИРОСКОПИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ И ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ДЛЯ КАЛИБРОВКИ ЕГО

Полезная модель относится к области измерительной техники для проверки и испытания гироскопических приборов, в частности к кронштейнам поворотным для создания углов наклона вокруг продольной оси (угол крена) и поперечной оси (угол тангажа) проверяемого оборудования.
Наиболее близким, взятым за прототип, является кронштейн поворотный содержащий основание, внутреннее кольцо, выполненное с возможностью поворота относительно поперечной оси и внешнее кольцо, выполненное с возможностью поворота относительно продольной оси, переходную пластину для установки проверяемого оборудования и механизмы поперечных и продольных кренов, (см. Приложение 1. «Малогабаритная гировертикаль МГВ-1С. Техническое описание и инструкция по эксплуатации». Машиностроение 1974 г. стр.28, рис.25 «Поворотный кронштейн КП-9») Проверяемый прибор устанавливается во внутреннем кольце кронштейна, которое имеет возможность поворачиваться в поперечной вертикальной плоскости и стопориться в любом положении. Отсчет угла поворота внутреннего кольца производится по шкале, нанесенной на плоскости внешнего кольца, и нониусу, который нанесен на внутреннем кольце. Наружное кольцо кронштейна может поворачиваться относительно горизонтальной оси с помощью ручки, на оси которой закреплена червячная шестерня, входящая в зацепление с шестерней, закрепленной на оси кольца. Отсчет угла поворота наружного кольца относительно продольной оси производится по шкале с нониусом. Основание кронштейна крепится к лимбу болтами.
Существенным недостатком данного решения является то, что перед каждой проверкой очередного проверяемого оборудования необходимо предварительно устанавливать взаимно перпендикулярное положение плоскостей, то есть устанавливать продольную ось в горизонтальное положение, поскольку отсчетная шкала продольных кренов, имеющая механизм проворачивания/фиксации относительно своей оси вращения (для выбора системы координат, отличной от Декартовой), не дает возможности без дополнительных средств быстро вернуться в Декартову систему. Кроме этого, необходимо отметить повышенную трудоемкость процесса измерения, связанную с установкой кронштейна и фиксацией переходной пластины, т.к. для установки кронштейна его надо закрепить к лимбу болтами, и для закрепления переходной пластины к внутреннему кольцу кронштейна необходимо закрутить четыре винта. Кронштейн может быть использован для проверки и испытания ограниченного перечня приборов.
Необходимо также отметить проблему калибровки кронштейна. Точностные характеристики метрологически не проверяются в течение эксплуатации кронштейна, что отрицательно сказывается на надежности работы его.
Задачей заявляемого решения является повышение быстродействия измерений, сокращение эксплуатационных и временных затрат и повышение надежности работы кронштейна.
Поставленная цель достигается за счет того, что в известном кронштейне поворотном, содержащем основание, внутреннее кольцо, выполненное с возможностью поворота относительно поперечной оси и внешнее кольцо, выполненное с возможностью поворота относительно продольной оси, переходную пластину для установки проверяемого оборудования и механизмы поперечных и продольных кренов, согласно данного решения барабан механизма поперечных кренов снабжен меткой вертикального положения внутреннего кольца кронштейна, обеспечивающей возможность быстрого возврата продольной оси внутреннего кольца в горизонтальное положение, основание кронштейна снабжено уровнем и установочными винтами, а переходная пластина выполнена круглой конфигурации, с зонами крепления и зафиксирована на внутреннем кольце кронштейна посредством зажимов. Поставленная цель достигается также за счет того, что приспособление для определения люфта вокруг поперечной и продольной оси кронштейна, выполнено содержащим основание, жестко соединенное с поперечной и продольной планками-плечами и планкой крепления, при этом на крайних участках планок-плечей выполнены отверстия для подвеса груза, а планка крепления имеет зоны крепления, а приспособление для проверки погрешности установки угла по продольной и поперечной оси кронштейна, выполнено содержащим опорную раму, в центральной части которой выполнено цилиндрическое углубление и, расположенную перпендикулярно, и жестко соединенную с ней цилиндрическую раму, диаметр которой равен диаметру цилиндрического углубления опорной рамы, при этом опорная рама имеет зоны крепления.
Заявленное решение конструкции кронштейна поворотного содержит новую совокупность существенных признаков, обеспечивающих достижение технического результата, заключающегося в том, что используя выполненную на барабане механизма поперечных кренов метку вертикального положения внутреннего кольца кронштейна, можно быстро вернуть продольную ось внутреннего кольца в горизонтальное положение, т.е. установить взаимно перпендикулярное положение осей. За счет того, что основание кронштейна снабжено уровнем и установочными винтами значительно упрощается процесс установки и настройки кронштейна. Благодаря тому, что переходная пластина снабжена зонами крепления и крепится на внутреннем кольце кронштейна посредством зажимов, снижается общая трудоемкость процесса измерения.
Заявленное решение конструкции приспособления для определения люфта вокруг поперечной и продольной оси кронштейна позволяет жестко фиксировать его во внутреннем кольце кронштейна, совместив оси кронштейна с осями приспособления, при этом взаимно перпендикулярные планки-плечи позволяют создавать моменты противоположной направленности по двум взаимно перпендикулярным осям кронштейна методом подвески грузов на соответствующие плечи. Планка крепления имеет зоны крепления, конфигурация которых повторяет конфигурацию зон крепления переходной пластины кронштейна.
Приспособление для проверки погрешности установки угла по продольной и поперечной оси кронштейна выполнено из двух взаимно перпендикулярных рам, жестко связанных между собой и обеспечивающих взаимную перпендикулярность рабочих плоскостей. Конструкция каждой рамы имеет заглубление цилиндрической формы одного диаметра, что позволяет устанавливать туда устройство типа инклинометра, совместив ось чувствительности инклинометра с осью рамы. При этом опорная рама имеет зоны крепления, повторяющие конфигурацию зон крепления переходной пластины кронштейна.
Заявленная конструкция приспособления для определения люфта вокруг поперечной и продольной оси кронштейна и приспособления для проверки погрешности установки угла по продольной и поперечной оси кронштейна обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в возможности метрологически проверять точностные характеристики кронштейна в течение эксплуатации его, что повышает надежность работы кронштейна. Благодаря тому, что оба приспособления снабжены зонами крепления, повторяющими конфигурацию зон крепления переходной пластины кронштейна, они могут быть легко установлены в кронштейн.
Заявленное решение поясняется чертежами, где
На фиг.1 - представлена конструкция кронштейна поворотного;
На фиг.2 - представлен механизм поперечных кренов;
На фиг.3 - представлена переходная пластина;
На фиг.4 - представлено приспособление для определения люфта вокруг поперечной и продольной оси;
На фиг.5 - представлено приспособление для проверки погрешности установки угла по продольной и поперечной оси;
На фиг.6 - представлены три проекции приспособления для определения люфта вокруг поперечной и продольной оси;
На фиг.7 - представлены три проекции приспособления для проверки погрешности установки угла по продольной и поперечной оси;
На фиг.8 - представлен кронштейн поворотный с установленным приспособлением для определения люфта вокруг поперечной и продольной оси;
На фиг.9 - представлен кронштейн поворотный с установленным приспособлением для проверки погрешности установки угла по продольной и поперечной оси;
Конструкция кронштейна представлена на фиг.1, где позициями указаны: 1 - Ручка фиксации шкалы отсчета угла тангажа;
2 - Шкала отсчета угла тангажа;
3 - Нониус шкалы отсчета угла тангажа;
4 - Установочный винт;
5 - Внешнее кольцо со шкалой отсчета угла крена;
6 - Переходная пластина для установки прибора;
7 - Внутреннее кольцо;
8 - Стопорный винт внутреннего кольца;
9 - Нониус шкалы отсчета угла крена;
10- Механизм поперечных кренов;
11 - Механизм продольных кренов;
12 - Левая опора;
13 - Правая опора;
14 - Уровень;
15 - Отверстия для винтов крепления в Т-образные пазы поворотной установки (4 отв.);
16 - Основание;
На фиг.2 представлен механизм поперечных кренов, где позициями указаны:
17 - Ручка поперечных кренов;
18 - Метка вертикального положения внутреннего кольца кронштейна;
19 - Нониус вертикального положения внутреннего кольца кронштейна;
20 - Барабан механизма поперечных кренов;
21 - Зажим переходной пластины;
На фиг.3 представлена конфигурация переходной пластины 6. Углы переходной пластины выполнены скругленными по радиусу R, а боковые и верхняя и нижняя стороны - прямыми. Боковые стороны снабжены симметричными выступами 22 и зонами крепления 23 для установки зажимов 21. Для установки проверяемого прибора в центре переходной пластины выполнено отверстие 24, конфигурация которого может быть разной в зависимости от проверяемого прибора.
Приспособление для определения люфта вокруг поперечной и продольной оси (фиг.4) содержит платформу-основание 25, жестко соединенное с поперечной 27 и продольной 26 планками-плечами и планкой крепления 28. К платформе-основанию 25 снизу жестко прикреплены посредством пазов и сварки продольная планка-плечо 26 и поперечная планка-плечо 27. На крайних участках планок-плечей 26 и 27 выполнены четыре отверстия 29 для подвеса груза. В центральной части платформы-основания 25 зафиксирована планка крепления 28, которая имеет зоны крепления, повторяющие конфигурацию зон крепления 23 переходной пластины 6 кронштейна.
Приспособление для проверки погрешности установки угла по продольной и поперечной оси (фиг.5) имеет опорную раму 30, в центральной части которой выполнено цилиндрическое углубление 31 и, расположенную перпендикулярно, и жестко соединенную с ней цилиндрическую раму 32, диаметр которой равен диаметру цилиндрического углубления 31 опорной рамы 30, при этом опорная рама 30 имеет зоны крепления 33, повторяющие конфигурацию зон крепления 23 переходной пластины 6 кронштейна.
Поперечной осью кронштейна является ось, проходящая через геометрические центры осей внешнего кольца 5 (фиг.1). Продольной осью кронштейна является ось, проходящая через геометрический центр внутреннего кольца 7 (фиг.1) перпендикулярно плоскости кольца.
Кронштейн может использоваться как отдельно, так и совместно с поворотными платформами. Прибор устанавливается в отверстие переходной пластины 6 (фиг.1). Пластина 6 закрепляется на кронштейне двумя зажимами 21 (фиг.2) на внутреннем кольце 7.
Установка требуемого угла по крену осуществляется поворотом ручки механизма продольных кренов 11 (фиг.1) по часовой стрелке или против часовой стрелки. Фиксация выбранного положения производится стопорным винтом 8 внутреннего кольца 7 (фиг.1).
Установка требуемого угла по тангажу осуществляется поворотом ручки поперечных кренов 17 (фиг.2) механизма поперечных кренов 10 (фиг.1) по часовой стрелке или против часовой стрелки.
При подготовке кронштейна к работе необходимо установить кронштейн на поворотную установку или на ровную, гладкую поверхность. При установке на ровную поверхность кронштейн выравнивают при помощи установочных винтов 4 так, чтобы оба пузырька на уровне 14 установились в нулевое положение (пузырьки воздуха уровня должны находиться между рисками).
Устанавливают внешнее кольцо 5 кронштейна в вертикальное положение ручкой 17 механизма поперечных кренов и положение нулевого крена ручкой механизма продольных кренов 11. При помощи двух зажимов 21 закрепляют на внутреннем кольце 7 кронштейна переходную пластину 6 для крепления прибора. Закрепляют винтами проверяемый прибор на пластине 6.
Ослабив ручку 1 фиксации шкалы отсчета угла тангажа (фиг.1). совмещают метку 18 вертикального положения внутреннего кольца кронштейна (фиг.2) на барабане механизма поперечных кренов 20 (фиг.2) с отметкой «0» на нониусе 19 вертикального положения внутреннего кольца кронштейна (фиг.2) вращением ручки 17 механизма поперечных кренов.
Устанавливают шкалу 2 отсчета угла тангажа (фиг.1) в нулевое положение, совместив метку «0» на шкале с меткой «0» на нониусе 3 шкалы отсчета угла тангажа (фиг.1). Затягивают ручку 1 фиксации шкалы отсчета угла тангажа до упора. Затем, ослабив стопорный винт 8 внутреннего кольца 7, вращением механизма продольных кренов 11 совмещают метки «0» на шкале отсчета угла крена внешнего кольца 5 и нониусе 9 шкалы отсчета угла крена. Затягивают усилием рук стопорный винт 8 внутреннего кольца. Кронштейн готов к работе.
Для установки кронштейна в требуемое положение по поперечной оси (угол тангажа) необходимо повернуть ручку 17 поперечных кренов по часовой стрелке или против часовой стрелки. Внешнее кольцо 5 повернется вокруг поперечной оси. Отсчет угла поворота ведут по шкале 2 отсчета угла тангажа и нониусу 3 шкалы отсчета угла тангажа, прикрепленному к левой опоре 12.
Для установки кронштейна в требуемое положение по продольной оси (угол крена) необходимо ослабить стопорный винт 8 внутреннего кольца 7, повернуть ручку 17 механизма продольных кренов по часовой стрелке или против часовой стрелки. Внутреннее кольцо 7 повернется вокруг продольной оси соответственно против и по часовой стрелке, после чего зафиксировать положение внутреннего кольца 7 стопорным винтом 8. Отсчет угла поворота ведут по шкале отсчета угла крена, нанесенной на внешнем кольце 5 и нониусу 9 шкалы отсчета угла крена, закрепленному на внутреннем кольце 7.
Методика калибровки кронштейна поворотного, предусматривает проведение первичной и периодической метрологической калибровки. Целью проведения первичной метрологической калибровки кронштейна является подтверждение метрологических характеристик, указанных в технических условиях. Целью проведения периодической метрологической калибровки кронштейна является подтверждение метрологических характеристик кронштейна в условиях эксплуатации. Периодическая метрологическая калибровка выполняется один раз в год. При проведении калибровки кронштейна проводятся следующие операции:
- определение люфта вокруг поперечной оси (угол тангажа)
- определение люфта вокруг продольной оси (угол крена)
- проверка погрешности установки угла по продольной оси (угол крена)
- проверка погрешности установки угла по поперечной оси (угол тангажа)
При этом калибровке подвергаются следующие параметры: люфт вокруг поперечной оси (угол тангажа), допуск ±1; люфт вокруг поперечной оси (угол тангажа), градус, допуск ±1; погрешность установки угла по поперечной оси (угол тангажа), градус (угл. мин.), допуск ±0,25° (±15); погрешность установки угла по продольной оси (угол крена), градус (угл. мин.), допуск ±0,25° (±15).
Перед проведением калибровки проверяется плавность хода, отсутствие заеданий и легкость вращения установочных винтов и подвижных частей, работоспособность зажимного винта, надежность фиксации шкалы тангажа и закрепления рукояток поворота.
Порядок подготовки кронштейна к калибровке:
- кронштейн устанавливают на поверочную плиту.
- вращая установочные винты 4, добиваются выравнивания основания кронштейна в горизонтальной плоскости. Выравнивание контролируют по уровню 14. Кронштейн считается выставленным в горизонт, когда центр пузырька воздуха соответствующего спиртового уровня находится между рисками.
- отвернув установочную рукоятку, устанавливают поворотное кольцо в вертикальное положение по рискам на правой опоре кронштейна. Затем устанавливают нониус в нулевое положение, совместив риски «0» на нониусе и на шкале стойки кронштейна и заворачивают установочную рукоятку и стопорный винт внутреннего кольца.
Проведение калибровки
Для определения люфта относительно поперечной оси, закрепляют приспособление для определения люфта на кронштейне, используя зажимные планки 21. Устанавливают на платформу-основание 25 уровень электронный 34 (инклинометр), ориентированный вдоль продольной оси (фиг.8). Включают уровень электронный 34 и записывают погрешность нулевой установки кронштейна. Погрешность нулевой установки кронштейна вдоль поперечной оси не должна превышать 15 угл. мин (0,25°). Затем подвешивают груз 35 массой 4 кг (фиг.8) к отверстию 29 продольной планки-плеча 26 и записывают показания уровня.
Пиктограмма «y» на дисплее уровня указывает на наклон уровня вправо (положительный наклон), пиктограмма «x» - на наклон уровня влево (отрицательный наклон).
Второе показание снимается аналогично после изменения направления действия момента на 180° (перевешивают груз на другую сторону планки-плеча 26).
Люфт вычисляется по формуле:
где Δα - суммарный угол люфта;
1
α - угол отклонения при первом измерении;
2
α - угол отклонения при втором измерении.
Предельное допустимое значение суммарного люфта - 1°.
Для определения люфта относительно продольной оси устанавливают на платформу-основание 25 уровень электронный 34, ориентированный вдоль поперечной оси (фиг.8). Включают уровень электронный 34 и записывают погрешность нулевой установки кронштейна. Погрешность нулевой установки кронштейна вдоль продольной оси не должна превышать 0,25° (15 угл. мин). Груз необходимо последовательно подвесить на соответствующие отверстия 29 планки-плеча 27 (фиг.4), и записывают показания уровня. Предельное допустимое значение суммарного люфта - 1°.
Проверка погрешности установки угла по продольной оси проводится последовательным отклонением в разные стороны (пикирование и кабрирование) внешнего кольца кронштейна вдоль его поперечной оси и контролем углов от 0° до 180° в прямом и обратном направлениях, устанавливая при этом уровень электронный 34 либо в цилиндрическую раму 32, либо в цилиндрическое углубление 31 опорной рамы 30.
На подготовленный кронштейн закрепляют приспособление для проверки погрешности установки угла, (фиг.9), используя зажимные планки 21.
Включают уровень электронный 34. Устанавливают в приспособление для проверки погрешности установки угла уровень электронный 34, сориентированный вдоль продольной оси (фиг.9), с точностью установки уровня ±1° и записывают начальные показания уровня электронного.
Поворачивают приспособление для проверки погрешности установки угла с установленным уровнем электронным 34 при помощи механизма поперечных кренов 10 на угол 10° по шкале отсчета угла тангажа.
При этом проверка проводится при опускании приспособления для проверки погрешности установки угла в нижнее положение (пикирование) в диапазоне от 0° до 180°. Проверка погрешности проводится поэтапно через каждые 10°. Ручку механизма вращают по часовой стрелке. Данное направление вращения является определением прямого хода. Записывают показания уровня электронного.
Затем повторяют действия до достижения значения угла 40° по шкале отсчета угла тангажа. После достижения угла 40° устанавливают уровень электронный 34 в нулевое положение, для чего необходимо вернуть его в горизонтальное положение с точностью ±1°.
Погрешность установки угла да вычислить по формуле:
изм
где α - измеренный угол по индикатору уровня электронного;
0i
α - угол переустановки уровня электронного в нулевое положение;
пов
α - угол поворота на этапе проверки;
шк
α - установленный по шкале тангажа угол отклонения.
Погрешность угла установки кронштейна не должна превышать 0,25° (15 угл. мин).
При этом необходимо учитывать, что:
пов
1 Угол поворота на этапе проверки α зависит от диапазона измерения:
от 0° до 40°-0°;
от 50° до 80°-40°;
от 90° до 120°-80°;
от 130° до 160°-120°;
от 170° до 180°-160°.
0i
2 Угол переустановки уровня электронного в нулевое положение α учитывается при расчете погрешности после каждой выставки уровня в «ноль» на этапах 0°; 40°; 80°; 120°; 160°.
Затем выполняют аналогичные действия, аналогично до достижения значения угла 180° по шкале отсчета угла тангажа, переустанавливая уровень на отметках углов 80°; 120° и 160°.
Измеряют погрешность при обратном ходе, устанавливая уровень электронный в нулевое положение на отметках углов 180°; 140°; 100°; 60° и 20° по шкале отсчета угла тангажа.
Δ
Затем повторяют все действия, для проверки погрешности угла α при отклонении внешнего кольца в другую сторону от 0° до 180° (кабрирование).
Погрешность установки угла да вычислить по формуле:
изм
где α - измеренный угол по индикатору уровня электронного;
oi
α - угол переустановки уровня электронного в нулевое положение;
пов
α - угол поворота на этапе проверки;
шк
α - установленный по шкале тангажа угол отклонения.
Погрешность угла установки кронштейна не должна превышать 0,25° (15 угл. мин). При этом необходимо учитывать:
1. Проверка проводится при возврате приспособления для проверки погрешности установки угла в первоначальное положение в диапазоне от 180° до 0°.
2. Проверка погрешности проводится поэтапно через каждые 10°.
3. Ручку механизма необходимо вращать против часовой стрелки. Данное направление вращения является определением обратного хода.
пов
4. Угол поворота на этапе проверки α зависит от диапазона измерения:
от 180° до 140°-180°;
от 130° до 100°-140°;
от 90° до 60°-100°;
от 50° до 20°-60°;
от 10° до 0°-20°.
oi
5. Угол переустановки уровня электронного в нулевое положение α учитывается при расчете погрешности после каждой выставки уровня в «ноль» на этапах 180°; 140°; 100°; 60°; 20°.
6. До начала проверки погрешности при обратном ходе необходимо установить угол более 180°.
Затем выполняют аналогичные действия при подъеме приспособления для проверки погрешности установки угла в верхнее положение (кабрирование) в диапазоне от 0° до 180°. Ручку механизма вращают против часовой стрелки, что является определением прямого хода. Затем повторяют действия, вращая ручку механизма по часовой стрелке, что является определением обратного хода. Полученные значения заносят в таблицу. Погрешность угла установки кронштейна не должна превышать 0,25° (15 угл. мин).
Проверка погрешности установки угла по поперечной оси проводится последовательным отклонением в разные стороны (крен левый-правый) внутреннего кольца 7 кронштейна вдоль его продольной оси и контролем углов от 0° до 180° в прямом и обратном направлениях. Показания снимают по уровню электронному 34, ориентированному вдоль поперечной оси (фиг.9); вращение приспособления для проверки погрешности установки угла с установленным уровнем электронным осуществляется при помощи механизма 11 продольных кренов.
Погрешность установки угла Δα вычислить по формуле (2) - для левого крена, по формуле (3) - для правого крена.
Погрешность угла установки кронштейна не должна превышать 0,25° (15 угл. мин). При этом необходимо учитывать:
1. Перед проверкой необходимо ослабить зажимной винт внутреннего кольца.
2. Проверка проводится при отклонении устройства опорного в правое/левое положение в диапазонах от 0° до 180° и от 180° до 0°.
3. Проверка погрешности проводится поэтапно через каждые 10°.
4. Для левого крена - вращение ручки механизма по часовой стрелке является определением прямого хода; вращение ручки механизма против часовой стрелки является определением обратного хода. Для правого крена - вращение ручки механизма против часовой стрелки является определением прямого хода; вращение ручки механизма по часовой стрелке является определением обратного хода.
По результатам проведения калибровки оформляется протокол. Положительные результаты калибровки кронштейна оформляются выдачей свидетельства об калибровке установленной формы. При отрицательных результатах калибровки кронштейн бракуется и отправляется в ремонт.