УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГАБАРИТНЫХ ДИАМЕТРОВ ИЗДЕЛИЙ

Предложение относится к области измерения, например, к инструментам для измерения габаритных размеров изделий, в частности, габаритных диаметров окружностей, описываемых телами вращения с центральной осью симметрии нечетным количеством точек, лежащих в одной плоскости.
Известна конструкция штангенциркуля, содержащего штангу и измерительные губки с нанесенной на штангу шкалой (Иванов А.Г. и др. Измерительные приборы в машиностроении. М. Машиностроение, 1964, с.115).
Недостатком конструкции является:
- невозможность измерения им габаритных размеров окружностей, описываемых телами вращения с центральной осью симметрии нечетным количеством точек, лежащих в одной плоскости.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для измерения диаметров изделий (а.с. №1578441, G 01 B 3/20, опубл Бюл. №26 от 15.07.1990 г.), содержащее штангу со шкалой, две измерительные губки, рабочие кромки которых расположены под острым углом к оси штанги. Недостатком конструкции является:
- невозможность измерения им габаритных размеров окружностей, описываемых телами вращения с центральной осью симметрии нечетным количеством точек, лежащих в одной плоскости.
Задачей полезной модели является расширение номенклатуры измеряемых изделий за счет обеспечения возможности измерения габаритных размеров инструмента с центральной осью симметрии с непарными рабочими органами, расположенными в одной плоскости. Например, измерение рабочего диаметра трехшарошечных буровых долот, пятироликовых развальцевателей.
Поставленная задача решается описываемым устройством для измерения габаритных диаметров изделий, содержащим штангу со шкалой, измерительные губки и рамку с нониусом. Новым является то, что одна из губок снабжена V-образной вилкой с внутренним углом, ось симметрии которого параллельна штанге, при этом величину упомянутого угла определяют по формуле:
где α - внутренний угол между гранями V-образной вилки;
n - число точек, определяющих габаритную окружность;
π - радиальная мера угла, равная 180°.
При этом цену деления, наносимого на штанге, определяют из математического выражения:
С=ак,
где: С - цена деления шкалы устройства, мм;
а - цена деления шкалы обычного штангенциркуля, равная 1 мм;
к - модуль шкалы,
а модуль шкалы «к» вычисляем по формуле:
Введение же отличительного признака в совокупности с другими признаками в конструкцию предлагаемого устройства обеспечивает ему новую функцию - измерение габаритных диаметров тел вращения с центральной осью симметрии по нечетному количеству точек замера, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого решения критерию «существенные отличия».
Проведенные предварительные патентные исследования по патентному фонду, а также по фонду технической библиотеки института
«ТатНИПИнефть» показали отсутствие идентичных и эквивалентных технических решений в сравнении с заявляемым объектом, что позволяет сделать вывод о соответствии последнего критерию «новизна и изобретательский уровень». А его промышленная применимость подтверждается описанием его конструкции и работы.
На фиг.1 изображено предлагаемое устройство при замере габаритного диаметра окружности изделия, описываемой тремя точками.
На фиг.2 - то же, что и на фиг.1 при замере габаритного диаметра окружности изделия, описываемой пятью точками.
Устройство для измерения габаритных диаметров изделий содержит штангу 1, на которой нанесена шкала 2, рамку с нониусом 3, неподвижную губку 4 с V-образной вилкой 5 и подвижную губку 6. V-образную вилку 5 крепят на одну из губок с возможностью корректировки, например, винтами, что позволяет в процессе работы производить выверку устройства. Вилку устанавливают таким образом, чтобы ось симметрии ее внутреннего угла α была параллельна оси штанги 1 устройства и проходила через ось измеряемого изделия. Выверку оси симметрии осуществляют через выверку рабочей грани V-образной вилки относительно грани губки, на которой закреплена эта вилка. Это важно для точного проведения измерения, т.к. при смещении вилки на любой угол подвижная губка 6 будет касаться рабочего органа не в самой крайней точке, а в любой другой, что будет давать меньшее значение габаритного диаметра изделия (см. фиг.1 и 2).
Устройство используют следующим образом.
На неподвижную губку устройства для измерения (см. фиг.1 и 2) устанавливают V-образную вилку 5 с внутренним углом α, величина которого определяется по формуле:
где n - число точек, определяющих габаритную окружность;
π - радиальная мера угла, равная 180°.
Для каждого устройства, имеющего вилку со своим внутренним углом, наносится своя шкала, цену деления которой определяют из математического выражения:
где: с - цена деления шкалы устройства, мм;
а - модуль деления обычного штангенциркуля, равная 1 мм;
к - модуль шкалы,
при этом модуль «к» шкалы определяют по формуле:
Затем подвижную губку 6 отводят по штанге 1 в крайнее положение. Устанавливают устройство в плоскость максимального вылета габаритных точек так, чтобы V-образная вилка своими рабочими гранями касалась двух точек замера. Подводят подвижную губку 6 к третьей точке замера и считывают величину габаритного размера Д по шкале 2 (см. фиг.1 и 2). Для облегчения проведения замера на губках 4 и 6 нанесены контрольные риски, совпадающие друг с другом и с осью симметрии угла.
Пример конкретного применения устройства с обычной миллиметровой шкалой для замера габаритного размера Д изделия с тремя рабочими органами, расположенными по окружности в одной плоскости (см. фиг.1).
По формуле (1) находим внутренний угол α между гранями V-образной вилки для данного устройства:
Устанавливаем эту V-образную вилку на неподвижную губку 4 штангенциркуля и производим замер габаритного диаметра изделия Д.
Считываем показания по шкале 2 в миллиметрах. Для получения истинного значения Д необходимо умножить эти показания на модуль «к», определяемый по формуле (3);
тогда
Д=Дмм×к=120×2/3=80 (мм)
Пример конкретного применения устройства с приведенной шкалой для замера габаритного диаметра Д изделия, имеющего пять вальцующих роликов (см. фиг.2). Внутренний угол α между гранями V-образной вилки для данного устройства определяем по формуле (I):
α=π(1-2/n)=180°(1-2/5)=108°
Находим интервал деления шкалы 2 устройства по формуле (2):
с=ак=1×0,8944=0,894 (мм),
в которую подставляем модуль шкалы, рассчитанный по формуле (3)
Устанавливаем V-образную вилку с данным углом α на неподвижную губку 4, наносим на штангу 1 шкалу 2 с найденным интервалом делений и производим замер по методике, описанной выше. Получаем истинный габаритный диаметр Д изделия, равный 80 мм, не требующий математических преобразований (см. фиг.2).
Использование предлагаемого устройства позволит контролировать диаметр изделий с нечетным количеством рабочих органов,
расположенных по окружности в одной плоскости, как в рабочем положении, так и в транспортном (когда рабочие органы подвижны в радиальном направлении), своевременно производить замену изношенных рабочих органов, что позволит повысить производительность и качество работ, предотвратить аварийные ситуации, возникающие вследствие их износа и поломки.
Предлагаемое устройство позволит контролировать через рабочий размер изделия диаметр получаемого отверстия, недоступного для замера (например, через диаметр расширителя, диаметр скважины).
Возможно применение стандартных штангенциркулей с набором сменных V-образных вилок с различными внутренними углами для замеров габаритных диаметров изделий, имеющих 3, 5, 7 и т.д. нечетных точек замера.
Применение предлагаемого устройства позволит отказаться от изготовления большого числа калибров и их использования в полевых условиях.
Устройство универсально. В любом исполнении оно может применяться для замера диаметров различных цилиндрических изделий.