ПРИБОР КОНТРОЛЯ УСИЛИЯ СЖАТИЯ УПЛОТНИТЕЛЬНЫХ КОЛЕЦ
O-RING COMPRESSION LOAD MONITORING DEVICE

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к приборам неразрушающего контроля уплотнительных колец.
Известен прибор для контроля усилия сжатия поршневых колец на основе весов Толедо Амслера. Упругие свойства колец определяются как среднее арифметическое трех измерений приложения диаметральной силы при сжатии кольца до зазора в замке, равного S (см. «Поршневые кольца» Энглиш, государственное издательство «Машиностроительная литература», 1962 г.) - аналог. Однако схема приложения усилия не отражает действительного значения, которое кольцо испытывает в рабочем состоянии. Необходимо отметить и тот факт, что измерение усилия сжатия по существующей схеме деталей из чугуна вообще затруднено из-за хрупкости и физико-механических особенностей материала.
Также известен прибор для контроля усилия сжатия на основе методики Гетце А.О. Наиболее правильная и простая схема измерения усилия сжатия определяется с помощью месдозы, в качестве которой используется гибкая стальная лента, а измерения усилия происходят у зазора, а не в периферийной точке наибольшего удаления от зазора (см. «Поршневые кольца», Энглиш, фиг.204, «фото завода Мале») - прототип.
Известный прибор на основе методики Гетце наиболее весьма точно контролирует упругие свойства кольца, но обладает недостатком, который существенно ограничивает его применимость. Визуальный контроль зазора для поршневых колец допустим, однако в случае зазора, который составляет доли миллиметра, с отклонением от номинала в сотых долях не представляется возможным. Применение гибкой стальной ленты возможно только для определенного типоразмера поршневых колец. Отсутствует универсальность, так при большой номенклатуре типоразмеров требуется столь же большая номенклатура гибких стальных лент.
Техническим результатом настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей прибора за счет обеспечения возможности замера упругих свойств широкой гаммы колец уплотнительных, а также повышение точности измерений.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в приборе контроля усилия сжатия уплотнительных колец, содержащем базовую плиту, механизм фиксации кольца на плите и элемент задания усилия сжатия кольца, новым является то, что прибор оснащен устройством измерения величины замкового зазора кольца, выполненным в виде фотоэлектрического датчика, корпус которого выполнен скобообразным и установлен на базовой плите, на одном плече скобообразного корпуса установлены светодиод с коллиматором, а на другом - фоторезистор, соединенный с устройством измерения тока, механизм фиксации кольца выполнен в виде ползуна, установленного с возможностью перемещения в базовой плите, и штока, установленного в ползуне с возможностью осевого перемещения и подпружиненного относительно него, причем на конце штока установлен прижим, имеющий возможность взаимодействия с кольцом, при этом в базовой плите с возможностью перемещения и фиксации в заданном положении размещены установочный и упорный элементы, предназначенные для выставки кольца в заданное положение на базовой плите, элемент задания усилия сжатия выполнен в виде тарированного груза, связанного с гибким элементом, имеющим возможность соединения с кольцом, прибор оснащен ориентатором, предназначенным для установки кольца в заданное положение, размещенным с возможностью перемещения и съема на базовой плите, и съемно установленной на корпусе плитой-ограничителем, выполненной из прозрачного материала.
Сущность заявленного изобретения поясняется графическими материалами, на которых:
- на фиг.1 - прибор, общий вид в плане (в полной комплектации);
- на фиг.2 - прибор, вид сбоку (в полной комплектации);
- на фиг.3 - сечение В-В по фиг.1 (механизм зажима кольца в положении измерения усилия сжатия);
- на фиг.4 - сечение В-В по фиг.1 (механизм зажима кольца в исходном положении);
- на фиг.5 - сечение А-А по фиг.1;
- на фиг.6 - сечение Б-Б по фиг.1;
- на фиг.7 - общий вид прибора в положении ориентации уплотнительного кольца по оси О-О.
Прибор контроля усилия сжатия уплотнительных колец содержит базовую плиту 1, предназначенную для установки подлежащих контролю уплотнительных колец 2 и для размещения всех конструктивных элементов прибора. Прибор оснащен элементом 3 задания усилия сжатия, выполненным, например, в виде безмена или комплекта тарированных грузов. Элемент 3 предназначен для передачи заданного усилия сжатия кольцу 2. Для этого элемент 3 соединяют с гибким элементом (нить, тросик и пр.) 4, который через установленный на базовой плите блок (позицией не обозначен) соединяют с кольцом 2.
Прибор снабжен устройством 5 для измерения размера замкового зазора. Устройство представляет фотоэлектрический датчик, имеющий скобообразный корпус, на одном плече которого установлены светодиод с коллиматором, а на другом - фоторезистор, имеющий линейную характеристику. Коллиматор предназначен для направления параллельного пучка света от светодиода сквозь замковый зазор кольца уплотнительного на фоторезистор. В принципе, это стандартный фотоэлектрический датчик, поэтому светодиод, коллиматор и фоторезистор позициями не обозначены.
Прибор также содержит установленные на базовой плите 1 механизм 6 фиксации кольца уплотнительного 2, установочный элемент 7 ориентации по замковому зазору кольца уплотнительного 2 при его установке и упорный элемент 8. Установочный элемент 7 выполнен в виде установленного на базовой плите с возможностью перемещения и фиксации в заданном положении клина, одна сторона которого совпадает с центральной осью О-О базовой плиты 1. Упорный элемент 8 имеет возможность перемещения в базовой плите перпендикулярно оси О-О и фиксации в заданном положении относительно базовой плиты 1. Элементы 7 и 8 обеспечивают положение кольца при его установке, при котором замковый зазор находится между светодиодом и фоторезистором.
Механизм 6 фиксации выполнен в виде штока 9, подпружиненного относительно ползуна 10 и имеющего возможность осевого перемещения. На одном конце штока установлен прижим, имеющий возможность контакта с кольцом для его фиксации в заданном положении, а на другом - рукоятка 11. Ползун 10 установлен на базовой плите 1 с возможностью перемещения.
В зоне луча фотоэлектрического датчика на штоке 9 установлена маска 12.
Прибор может быть оснащен установленным с возможностью перемещения по плите съемными ориентатором 13 для придания осевой направленности колец уплотнительных 2 при их установке, а также устанавливаемой на базовой плите съемной плитой-ограничителем 14, применение которой исключает соскальзывание гибкого элемента 4 с кольца 2. Плита-ограничитель 14 выполнена из прозрачного пластика и содержит установочные опоры 15. Базовая плита 1 содержит опорные стойки 16. Прибор оснащен устройством 17 измерения тока. Устройство 17 связано с фоторезистором.
Прибор контроля усилия сжатия уплотнительных колец подготавливается к работе и работает следующим образом.
Подготовку прибора к работе осуществляют следующим образом.
Прибор устанавливают опорными стойками 16 на стол.
В исходном положении прибора ограничитель 14 снят с базовой плиты 1, ориентатор 13 находится на базовой плите и отведен от зоны установки кольца. Прижим механизма 6 фиксации посредством ползуна 10 отведен в исходное положение.
Элементы 7 и 8 установлены в рабочее положение. Элемент 3 задания усилия разъединен с гибким элементом 4. Устройство 17 включено.
Прибор подготовлен к измерению усилия сжатия колец уплотнительных 2 всей номенклатуры размеров.
Для проведения измерения усилия сжатия подлежащее измерению кольцо уплотнительное 2 укладывают на верхнюю опорную плоскость базовой плиты 1. Ориентируют положение кольца уплотнительного 2 относительно фотоэлектрического датчика 5 следующим образом. Ориентатором 13 (при его наличии, а при отсутствии - вручную) сдвигают кольцо 2 по плите 1 до касания его с упорным элементом 8. Поворачивают кольцо 2 таким образом, чтобы замковый зазор был надвинут на установочный элемент 7. В результате замковый зазор оказывается между светодиодом и фоторезистором фотоэлектрического датчика. Кольцо установлено в требуемое положение. После установки кольца в требуемое положение осуществляют его фиксацию. Для этого нажимом ручки 11 выводят шток 9 над плоскостью базовой плиты. Ползун 10 сдвигают в направлении замкового зазора. При прекращении нажатия ручки 11 кольцо удерживается прижимом за счет усилия пружины штока 9. Отводят элементы 7 и 8. Кольцо зафиксировано в заданном положении. Естественно, что усилие пружины не должно быть слишком сильным, чтобы не оказывать влияние на измерение величины замкового зазора.
Снимают с корпуса ориентатор 13. К кольцу крепят гибкий элемент 4, который пропускают через блок, оставляя свободным его конец. Место крепления гибкого элемента к кольцу, как правило, помечается, например, краской. Место крепления выбирается, как правило, из условия обеспечения максимальной деформации при минимальном приложении силы. Выбор такого места не представляет сложностей для специалистов. Для исключения соскакивания гибкого элемента 4 в процессе измерения кольцо 2 и гибкий элемент 4 накрывают плитой ограничительной 14. Установочные опоры 15 идентичны и выполнены с резьбой, что обеспечивает минимальный зазор между плитой ограничительной 14 и кольцом с гибким элементом. Плита ограничительная 14 выполнена, например, из органического стекла, содержит метки для установки просвета.
Контроль усилия сжатия производится следующим образом. На каждое из уплотнительных колец задается техническое требование, которое заключается в том, что только при определенном замковом зазоре усилие сжатия не должно выходить за заданные пределы. На основании усилия сжатия анализируется годность кольца к эксплуатации. Для контроля усилия сжатия к гибкому элементу подвешивается тарированный груз. Включают устройство 5. Светодиод направляет параллельный пучок света сквозь замковый зазор испытуемого кольца уплотнительного 2. Маска 12, которая находится в зоне фотоэлектрического датчика, закрывает лучи, проходящие за пределами контура кольца, а пропускает лучи только сквозь замковый зазор. Фоторезистор, на который поступает световой поток, подает его в виде сигнала на устройство 17 измерения тока. Под действием груза изменяется величина замкового зазора кольца, а следовательно, и величина светового потока и показания устройства 17. Устройство контроля тока по предварительно тарированной шкале покажет величину зазора при заданном усилии сжатия кольца.