СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭКСТРЕМАЛЬНОЙ НЕСООСНОСТИ
METHOD OF MEASURING EXTREME MISALIGNMENT

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля соосности валов машин, соединенных в агрегат.
Известен способ определения экстремальной несоосности как корень квадратный из суммы квадратов горизонтальной и вертикальной несоосности (см., например, а.с. №1551963 A1, опубликованное 23.09.90, бюл. №11, формула (3)).
Недостатком известного способа является то, что он содержит две ошибки: инструментальную (ошибку измерителя) и эмпирическую (ошибку уравнения), последнее наиболее заметно, когда необходимо определить суммарную ошибку радиального биения и экстремальной несоосности.
Известен способ контроля соосности, например, валов машин, заключающийся в измерении расстояния между их поверхностями с помощью измерителя, где вычисляют расстояние между поверхностями валов при их соосном расположении и корректируют показания измерителя на эту величину, поворачивают устройство на одном из валов, определяют горизонтальную, вертикальную и экстремальную несоосность, устанавливают измеритель в положение экстремальной несоосности и продолжают измерение несоосности валов (см. патент №2242708, G01В 5/24).
Недостатком известного способа является то, что неизвестно какая доля величины радиального биения содержится в измеренной экстремальной несоосности. Это объясняется тем, что положение экстремальной несоосности не является постоянной (фиксированной) как положение горизонтальной и вертикальной несоосности. Кроме того, не всегда удается повернуть валы, например, состава поезда с несколькими вагонами.
Целью изобретения является получение фиксированной величины экстремальной несоосности в статике при отсутствии величины биения, в любом месте при повороте устройства вокруг валов.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе измерения экстремальной несоосности валов, заключающемся в том, что устанавливают на одном из валов посредством штанги, стойки и зажима один конец измерителя, в нем второй конец измерителя соединяют со второй штангой, стойкой и зажимом, расположенным на втором валу, изменяют длину одной стойки на величину разницы радиусов валов, устанавливают стойки параллельно между собой и измеряют экстремальную несоосность, поворачивают валы и/или параллельно расположенные стойки вокруг валов и определяют максимальное и/или минимальное значение экстремальной несоосности.
На фиг.1 изображено устройство, реализующее предлагаемый способ, где обозначены валы 1, 2 агрегатов, несоосность которых необходимо измерить. На валу 2 посредством штанги 3, стойки 4 и зажима 5 крепится один конец измерителя 6. Другой конец измерителя 6 крепится, например, на второй штанге 7, установленной на стойке 8, которая посредством второго зажима 9 расположена на валу 1. Стойка 8 снабжена измерителем, например линейкой, по показаниям которого изменяют длину стойки 8 на величину разницы радиусов валов 1 и 2 (не показаны). Отсчет измерителя 6 ведется от осей штанг 3 и 7. Измеритель 6 может быть установлен непосредственно и на стойках 4, 8, если они расположены близко или на стойке и штанге.
На фиг.2 изображена проекция устройства вдоль оси валов 1, 2, где обозначены валы 1, 2, стойки 8 и 4, штанги 7 и 3, измеритель 6, например, в виде телескопической линейки, угломеры для измерения угла поворота стойки 4 и 8 на фигурах не показаны.
Измеритель 6 закреплен на осях штанг 3 и 7. Траектория 10 оси штанги 7 при вращении зажима 9 вокруг вала 1. Траектория 11 оси штанги 3 при вращении зажима 5 вместе со стойкой 4 и штангой 3 вокруг вала 2. 12-20 - величина и положение экстремальной несоосности, измеренной измерителем 6, при поворачивании стоек 4 и 8 на одинаковые углы поворота через 20°. 21 - величина коррекции, равная разнице радиусов валов 1 и 2 (на эту величину изменена длина стойки 8).
На фиг.2 наглядно видно, что при поворачивании стоек 4 и 8, которые вначале были установлены вертикально, что обеспечило их первоначальное параллельное расположение относительно друг друга, на одинаковые (равные) углы, они (стойки) остаются параллельными. При этом величины позиций 12-20 несоосности, измеренные измерителем 6, остаются равными и расположены параллельно между собой и несоосностью 22, соединяющей непосредственно оси валов 1 и 2.
Из приведенного примера на фиг.2 наглядно видно, что, поворачивая стойки 4 и 8 на одинаковый угол, предварительно установив их параллельно, экстремальная несоосность остается неизменной, что позволит измерить ее в любом удобном месте вокруг валов. Так как при поворачивании стоек 4 и 8 на одинаковый угол стойки 4 и 8 остаются параллельными, это означает, что аналогичного результата можно достичь, если стойки установить параллельно и перемещать параллельно относительно друг друга.
Известны устройства, позволяющие перемещать, например, стойки параллельно. Это можно достичь с помощью сельсинов. Повернув одну стойку с помощью сельсина, вторая стойка повернется на тот же угол. Известны и другие устройства, например кульман (чертежная доска) снабжен устройством, позволяющим перемещать линейку параллельно предыдущему положению (т.е. проводить параллельные прямые). Аналогичными свойствами обладает пантограф (токоприемник) на электропоездах. Позиция 14 (фиг.2) показывает как измеряется экстремальная несоосность по способу, описанному в патенте №2242708 RU, G01В 5/24 «Способ контроля соосности валов машин». Здесь проекции радиусов совпадают и совпадают в данном случае оси стоек 4 и 8, образуя прямую, которая является продолжением прямой, соединяющей оси валов 1 и 2.
Позиция 18 на фиг.2 иллюстрирует другой метод измерения экстремальной несоосности, описанный в патенте RU №2275588, G01В 5/25. Здесь экстремальная несоосность измеряется между параллельно расположенными радиусами, которые образуют с вектором несоосности прямой угол.
Остальные позиции 12-14 экстремальной несоосности показывают, что расстояние между осями стоек 4 и 8 уменьшаются до нуля - позиция 14, затем увеличивается до максимума позиция 18 и снова уменьшается и т.д., при этом несоосность остается неизменной. Т.к. расстояние между стойками изменяется, то измеритель 6 устанавливается на осях штанг 3, 7 со скользящей посадкой. В качестве измерителя может быть использована телескопическая линейка, реохорд, индикаторная головка, преобразователи линейных перемещений в стандартный сигнал, пневматический, электрический, частотный и т.д., выходной сигнал которых подключают к вторичной регистрирующей аппаратуре.
Показания измерителя 6 при нулевой соосности соответствуют показаниям нуля.
Устройство на фиг.1 работает следующим образом. Измеритель 6, например, на штанге 3 установлен заранее и не снимается с нее. Штанги 3, 7, если закреплены на равном расстоянии с помощью дополнительных измерителей, на фигуре не показаны, то положение штанги 7 смещают на величину разницы радиусов валов 1, 2 и закрепляют неподвижно, устройство готово к работе.
С помощью зажимов 5, 9 стойки 4, 8 устанавливают на валы 1, 2 параллельно, например, располагая каждую из них горизонтально или в данном случае вертикально, если устройство не снабжено приспособлением, обеспечивающим параллельное положение стоек. Если стойки 4, 8 снабжены устройством, обеспечивающим их параллельное положение, то, устанавливая стойки на валы 1, 2, зажимы 5, 9 не позволят стойкам расходиться и они примут положение, соответствующее несоосности, и расположены будут параллельно. После этого второй конец измерителя соединяют с осью штанги 7.
Измеритель 6 измерит экстремальную несоосность. Поворачивая стойки 4, 8 параллельно друг другу, измерим, например, максимальное значение экстремальной несоосности, т.е. суммарное значение вместе с радиальным биением или минимальное, где разница между ними есть удвоенная величина биения.
Таким образом, имея возможность измерять максимальное значение экстремальной несоосности как путем поворота валов, так и путем поворота устройства вокруг валов расширяется область использования. Например, если необходимо измерить несоосность, где несколько вагонов соединены вместе, то появятся трудности сдвинуть состав так, чтобы валы тягового двигателя и редуктора конкретной колесной пары повернулись на заданный угол. Предложенный способ позволит измерять экстремальную несоосность в любом удобном месте, а максимальное значение экстремальной несоосности измерять, поворачивая устройство вокруг валов, когда трудно или невозможно повернуть валы. Если измеритель 6 снабдить измерителем угла наклона экстремальной несоосности к горизонтальной или вертикальной поверхности, то с помощью прямоугольного треугольника, сторонами которого являются измерители, установив с помощью угломера измеренный угол наклона и величину экстремальной несоосности, которой будет гипотенуза, то катеты прямоугольного треугольника будут соответственно горизонтальной и вертикальной несоосностью. Такой измеритель может быть установлен на устройство, где достаточно установить один катет горизонтально или вертикально, что позволит в любом месте вокруг валов измерить с одной стороны горизонтальную, вертикальную и экстремальную несоосность. Предложенный способ не требует поиска экстремальной несоосности во время регулировки.
Стойки 4, 8 могут быть не только прямыми, но и криволинейными, зигзагообразными и т.д., главное, чтобы линии, мысленно проведенные от начала, после участка, изменяющего длину стойки (если он расположен снизу), и до конца (оси штанг) оставались параллельными. Это позволит измерять несоосность в труднодоступных местах, например в редукторе, где валы располагаются друг над другом.
Таким образом, предложенный способ основан на воспроизведении на устройстве с помощью штанг и стоек идентичной несоосности путем размещения стоек равной длины на осях валов агрегата параллельно и измеряют измерителем несоосность между осями штанг или путем размещения стоек на поверхности валов, длины (величины) которых отличаются на величину разницы радиусов валов агрегатов.
В предложенном способе для определения максимальной или минимальной экстремальной несоосности можно поворачивать как валы агрегатов при неподвижном устройстве измерения, так и устройство при неподвижных валах, а также одновременно и валы, и устройство, функции которого выполняют стойки и штанги.