УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЯ СООСНОСТИ СРЕДНЕГО И ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ОТВЕРСТИЙ ОТНОСИТЕЛЬНО КРАЙНИХ
DEVICE FOR MEASURING AND MONITORING THE ALIGNMENT OF THE MIDDLE AND INTERMEDIATE HOLES RELATIVE TO THE EXTREME

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в корпусных деталях для измерения и контроля соосности относительно общей оси отверстий, таких как предусмотренных в блоке цилиндров двигателей под установку половинных вкладышей и коренных шеек коленчатого вала.
Известно, что для измерения и контроля соосности опорных разъемных отверстий в корпусных деталях применяется индикаторное приспособление [С.М. Бабусенко Ремонт тракторов и автомобилей - М.: Колос, 1980, С. 156], содержащее две ступенчатые центрирующие втулки, установленные с точностью в пределах допуска в крайних из трех контролируемых отверстий, оправку, размещенную с возможностью поворота в центрирующих втулках с установленным на ней перед средним из трех контролируемых отверстий измерительным узлом. Измерительный узел индикаторного приспособления выполнен в виде усеченного цилиндрического корпуса с осевым отверстием, соосным с отверстиями центрирующих втулок, стойки и кронштейна на корпусе измерительного узла, двуплечего рычага на кронштейне с возможностью поворота на оси, одно из плеч которого, выполненное в виде подпружиненного сферического пальца контактирует с поверхностью вращения среднего из трех контролируемых отверстий при взаимодействии второго плеча рычага с измерительным стержнем закрепленного на стойке индикатора.
Известное устройство не позволяет однократным измерением контролировать соосность больше трех отверстий, но предусматривает их поэтапный контроль при проверке каждых трех отверстий с недостаточной точностью из-за накапливаемой погрешности в результатах измерений, ограниченных возможностей устройства, в том числе из-за перепада измерительного усилия, вызванного нестабильностью силовой погрешности двуплечего рычага, контактирующего с измерительным стержнем индикатора и с поверхностью вращения среднего из трех контролируемых отверстий при повороте оправки с размещенным на ней измерительным узлом вокруг общей оси центрирующих втулок, несовпадения линии измерения с линией передачи измерительного усилия на измерительный стержень закрепленного на стойке индикатора.
Известно, что для измерения и контроля соосности отверстий в корпусных деталях применяется устройство, содержащее два центрирующих узла, вал, установленный с возможностью поворота в центрирующих узлах, измерительный узел с индикатором и измерительным наконечником. Каждый из центрирующих узлов выполнен в виде цилиндрического корпуса с осевым отверстием, установленной на нем втулки, разделенных упором между корпусом и втулкой подпружиненных в осевом направлении двух взаимно смещаемых конических колец с шариками с возможностью радиального перемещения последних по конической поверхности колец, подшипников для вращения вала в центрирующих узлах. Измерительный узел выполнен в виде фланца, соединенного с корпусом одного из центрирующих узлов, двух подшипников во фланце на полой оси, толкателя, контактирующего с наконечником индикатора в полой оси, кронштейна на полой оси и двуплечим рычагом на кронштейне, одно из плеч которого взаимодействует с валом, а другое - с толкателем [Авт. св-во №1479817, М. кл. G01B 5/24, опубл. 15.05.89 г., Бюл. №18].
Известное устройство не позволяет однократным измерением контролировать соосность больше двух отверстий, но предусматривает их поэтапный контроль при проверки каждых двух отверстий с недостаточной точностью из-за ограниченных возможностей устройства, связанных с невозможностью контроля однократным измерением промежуточных и крайних отверстий, также как среднего и промежуточных отверстий относительно крайних, в том числе из-за нестабильности силовой погрешности передачи измерительного усилия от толкателя на измерительный стержень индикатора, размещенных во вращающейся полой оси с кронштейном и двуплечим рычагом на кронштейне, одно из плеч которого контактирует с толкателем, а другое - с торцом вала, установленного в центрирующих узлах.
Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для измерения и контроля соосности отверстий, содержащее три центрирующих узла, размещенных с измерительным узлом на двух соосно расположенных с возможностью вращения валах, соединенных полым цилиндрическим корпусом с продольной прорезью с фиксируемым в нем осями двуплечим рычагом со сферическими поверхностями контакта. Одна из трех фиксирующих рычаг осей размещается в одном из соосно расположенных валов, при взаимодействии плеч рычага с плоским торцом плунжера, центрируемого втулками в отверстии другого вала и с поверхностью вращения среднего из пяти контролируемых отверстий. Каждый из центрирующих узлов выполнен в виде ступенчатого цилиндрического корпуса с осевым отверстием, установленной на нем втулки, разделенных выступом на корпусе подпружиненных в осевом направлении двух взаимно смещаемых конических колец с шариками с возможностью радиального перемещения последних по конической поверхности колец, крышек, закрепленных на торцах корпусов центрирующих узлов, сферических двухрядных подшипников, обеспечивающих возможностью вращения соосно расположенных валов в центрирующих и измерительном узлах, фиксируемых в отверстиях корпусов центрирующих узлов упорным торцом внутренней поверхности вращения ступенчатого корпуса, посредством трех упорных колец, поджимаемых к подшипникам ступенчатой поверхностью вращения соосно расположенных валов, шайбой и гайкой, размещенных на валах, одной из крышек, закрепленных на торцах корпусов центрирующих узлов. Измерительный узел, размещенный с одним из трех центрирующих узлов на одном из соосно расположенных валов выполнен в виде цилиндрического корпуса с осевым отверстием, соосным с отверстиями в корпусах центрирующих узлов, крышки, закрепленной на торце корпуса измерительного узла, фиксируемого на крышке фланца, толкателя, контактирующего с наконечником индикатора в отверстии фланца с возможностью взаимодействия с плунжером и индикатором, размещенных на одной оси с толкателем посредством установленных во взаимно перпендикулярных плоскостях в глухих отверстиях в торце толкателя четырех пружин, фиксируемых в соосных отверстиях фланца винтами, взаимодействия плунжера с толкателем и фиксируемым осями в полом цилиндрическом корпусе с продольной прорезью двуплечим рычагом со сферическими поверхностями контакта, сферического двухрядного подшипника, фиксируемого в отверстии корпуса измерительного узла аналогично подшипникам центрирующих узлов упорным торцом внутренней поверхности вращения корпуса измерительного узла, посредством трех упорных колец, поджимаемых к подшипнику ступенчатой поверхностью вращения одного из соосно расположенных валов, шайбой и гайкой, размещенных на ступенчатом валу, крышкой, закрепленной на торце корпуса измерительного узла [Патент на изобретение №2623817, МПК G01B 5/25, опубл. 29.06.2017 г., Бюл. №19].
Известное устройство позволяет однократным измерением контролировать соосность относительно оси одного из пяти отверстий, но с недостаточной точностью соосность среднего и промежуточных отверстий относительно крайних из-за ограниченных возможностей устройства, в том числе из-за невозможности радиального смещения измерительного узла при повороте вокруг общей оси центрирующих и измерительного узлов соосно расположенных с возможностью вращения валов, соединенных полым цилиндрическим корпусом с продольной прорезью с фиксируемым в нем осями двуплечим рычагом со сферическими поверхностями контакта.
Техническим результатом изобретения является обеспечение в корпусных деталях измерения и контроля соосности среднего и промежуточных отверстий относительно крайних.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для измерения и контроля соосности среднего и промежуточных отверстий относительно крайних, содержащим центрирующие узлы на двух соосно расположенных с возможностью вращения валах, соединенных полым цилиндрическим корпусом с продольной прорезью с фиксируемым в нем осями двуплечим рычагом со сферическими поверхностями контакта, с размещением одной из фиксирующих рычаг осей в одном из соосно расположенных валов при взаимодействии плеч рычага с плоским торцом плунжера, центрируемого втулками в отверстии другого вала и с поверхностью вращения среднего из пяти контролируемых отверстий, выполнением каждого из центрирующих узлов в виде ступенчатого цилиндрического корпуса с осевым отверстием, установленной на нем втулки, разделенных выступом на корпусе подпружиненных в осевом направлении двух взаимно смещаемых конических колец с шариками с возможностью радиального перемещения последних по конической поверхности колец, крышек, закрепленных на торцах корпусов центрирующих узлов, сферических двухрядных подшипников, обеспечивающих возможность вращения в центрирующих узлах соосно расположенных валов, фиксируемых в отверстиях корпусов центрирующих узлов упорным торцом внутренней поверхности вращения ступенчатого корпуса, посредством трех упорных колец, поджимаемых к подшипникам ступенчатой поверхностью вращения соосно расположенных валов, шайбой и гайкой, размещенных на валах, одной из крышек, закрепленных на торцах корпусов центрирующих узлов, согласно заявленному техническому решению повышение точности измерения и контроля соосности среднего и промежуточных отверстий относительно крайних достигается применением на каждом из валов двух центрирующих узлов, выполнением измерительного узла в виде фланца, соединенного с корпусом одного из четырех центрирующих узлов, размещенных по два каждом из соосно расположенных валов, полого ступенчатого цилиндрического корпуса, фиксируемого на торце фланца, двух однорядных радиальных подшипников в ступенчатом корпусе. на полой оси, толкателя, контактирующего с наконечником индикатора в полой оси с возможностью взаимодействия с плунжером и индикатором, размещенных на одной оси с толкателем посредством подпружиненных в отверстиях кольца на полой оси запрессованных в соосных отверстиях в торце толкателя двух ступенчатых стержней.
Сущность технического решения поясняется чертежами, где
- на фиг.1 приведена принципиальная схема устройства;
- на фиг.2 представлена схема работы устройства;
- на фиг.3 приведен главный вид устройства в разрезе (конкретный пример выполнения устройства для измерения и контроля соосности среднего и промежуточных отверстий относительно крайних, таких как предусмотренных в блоке цилиндров бензиновых двигателей ЗМЗ-511, 513, 5233 под установку половинных вкладышей и коренных шеек коленчатого вала);
- на фиг.4 приведен вид сверху предложенного устройства для измерения и контроля соосности среднего и промежуточных отверстий относительно крайних;
- на фиг.5 представлен местный вид «А» (фиг.3) сборочной конструкции соосно расположенных валов, соединенных полым цилиндрическим корпусом с продольной прорезью с фиксируемым в нем осями двуплечим рычагом со сферическими поверхностями контакта;
- на фиг.6 представлен местный вид «Б» сборочной конструкции одного из четырех центрирующих узлов, размещенных по два каждом из соосно расположенных валов;
- на фиг.7 приведен местный вид «В» измерительного узла. Устройство содержит два соосно расположенных вала 1 и 2 (фиг.1, 3), соединенных полым цилиндрическим корпусом 3 с продольной прорезью с фиксируемым в нем осями 4 и 5 двуплечим рычагом 6 со сферическими поверхностями контакта при взаимодействии плеч рычага 6 с плоским торцом плунжера 7, центрируемого втулками 8 и 9 в отверстии вала 2 и поверхностью вращения среднего из пяти контролируемых отверстий (конкретный пример выполнения, местный вид «А», фиг.5). Центрирующие узлы 10, 11, 12, 13 устройства, размещенные по два на каждом из соосно расположенных валов 1 и 2, устанавливаются с точностью в пределах допуска в промежуточных и крайних опорных разъемных отверстиях блока цилиндров двигателя (фиг.4) так, что установленные на валу 2 центрирующие узлы 12 и 13 размещаются в промежуточном и крайнем опорных разъемных отверстиях со стороны крепления к блоку цилиндров двигателя картера сцепления с предусмотренными по периметру крайнего отверстия канавками для поступления масла, установку графито-асбестового сальника и резиново-каркасного уплотнения с размещением установленных на валу 1 центрирующих узлов 10 и 11 в промежуточном и крайнем опорных разъемных отверстиях со стороны крепления к блоку цилиндров двигателя крышки распределительных шестерен.
Каждый из центрирующих узлов 10, 11, 12, 13 (конкретный пример выполнения, местный вид «Б», фиг.6) выполнен в виде ступенчатог о цилиндрического корпуса 16 с осевым отверстием, установленной на нем втулки 17, разделенных выступом на корпусе 16 подпружиненных в осевом направлении пружинами 20 и 21 двух взаимно смещаемых конических колец 18 и 19 посредством радиально перемещаемых шариков 22 по конической поверхности колец 18 и 19, отстоящих на равном расстоянии друг от друга по три на каждом из взаимно смещаемых колец 18 и 19, крышек 23 и 24, закрепленных посредством винтовых соединений 25 на торцах корпусов 16 центрирующих узлов, сферических двухрядных подшипников 26, обеспечивающих возможность вращения в центрирующих узлах 10, 11, 12, 13 соосно расположенных валов 1 и 2, фиксируемых в отверстиях корпусов 16 центрирующих узлов 10, 11, 12, 13 упорным торцом внутренней поверхности вращения ступенчатого корпуса 16, посредством трех упорных колец 27, 28, 29, поджимаемых к подшипникам 26 ступенчатой поверхностью вращения соосно расположенных валов 1 и 2, шайбой 30 и гайкой 31, размещенных на ступенчатых валах 1 и 2, крышкой 23, закрепленной на торце корпуса 16 каждого из центрирующих узлов 10, 11, 12, 13.
Измерительный узел 14 (конкретный пример выполнения, местный вид «В», фиг.7) выполнен в виде фланца 36, соединенного с корпусом 16 центрирующего узла 13 посредством винтовых соединений 37, полого ступенчатого цилиндрического корпуса 38, фиксируемого винтовыми соединениями 39 на торце фланца 36, двух однорядных радиальных подшипников 34 в ступенчатом корпусе 38 на полой оси 33, толкателя 32, контактирующего с наконечником индикатора 15 в полой оси 33 с возможностью взаимодействия с плунжером 7 и индикатором 15, размещенных на одной оси с толкателем 32 посредством установленных на пружинах 40 в отверстиях кольца 35 на полой оси 33 запрессованных в соосных отверстиях в торце толкателя 32 двух ступенчатых стержней 41 с фиксацией установочным винтом 42 наконечника индикатора 15 в полой оси 33.
Устройство для измерения и контроля соосности среднего и промежуточных отверстий относительно крайних работает следующим образом.
Центрирующие узлы устройства 10, 11, 12, 13 (фиг.6) установленные по два на каждом из соосно расположенных валов 1 и 2, соединенных полым цилиндрическим корпусом 3 с продольной прорезью с фиксируемым в нем осями 4 и 5 двуплечим рычагом 6 со сферическими поверхностями контакта (фиг.5), размещаются с точностью в пределах допуска в промежуточных и крайних опорных разъемных отверстиях блока цилиндров двигателя так, что установленные на валу 2 центрирующие узлы 12 и 13 размещаются в промежуточном и крайнем опорных разъемных отверстиях со стороны крепления к блоку цилиндров двигателя картера сцепления с предусмотренными по периметру крайнего отверстия канавками для поступления масла, установку графито-асбестового сальника и резиново-каркасного уплотнения с размещением установленных на валу 1 центрирующих узлов 10 и 11 в промежуточном и крайнем опорных разъемных отверстиях со стороны крепления к блоку цилиндров двигателя крышки распределительных шестерен. Фиксируемый осями 4 и 5 в полом цилиндрическом корпусе 3 с продольной прорезью двуплечий рычаг 6 со сферическими поверхностями контакта и применяемым соотношением плеч  (фиг.5) взаимодействует с плоским торцом плунжера 7, центрируемого втулками 8 и 9 в отверстии вала 2 и поверхностью вращения среднего из пяти контролируемых отверстий с размещением фиксирующей рычаг 6 оси 4 в отверстии вала 1, а оси 5 - в соосных отверстиях полого цилиндрического корпуса 3 с продольной прорезью и рычага 6.
1
2
Центрирующие узлы 10, 11, 12, 13 при их размещении с точностью в пределах допуска в промежуточных и крайних опорных разъемных отверстиях блока цилиндров двигателя выставляют валы 1 и 2 в пределах их длины L и L (фиг.2) параллельно осям контролируемых отверстий посредством радиально перемещаемых шариков 22 по конической поверхности взаимно смещаемых колец 18 и 19.
Перекос осей отверстий приводит к образованию углов а и (3 между осями соосно расположенных валов 1 и 2 и общей осью контролируемых пяти отверстий (фиг.2) при радиальном смещении точки контактирования размещенного на продолжении оси вала 1 плеча  рычага 6 со сферическими поверхностями контакта с плоским торцом плунжера 7, центрируемого втулками 8 и 9 в отверстии вала 2, перекосу размещенного на продолжении оси вала 1 фиксируемого осями 4 и 5 в полом цилиндрическом корпусе 3 с продольной прорезью двуплечего рычага 6 со сферическими поверхностями контакта при взаимодействии плеч рычага 6 с плоским торцом плунжера 7, центрируемого втулками 8 и 9 в отверстии вала 2 и с поверхностью вращения среднего из пяти контролируемых отверстий, перекосу и осевому смещению Δ плунжера 7, центрируемого втулками 8 и 9 в отверстии вала 2 при взаимодействии плунжера 7 с толкателем 32 и фиксируемым осями 4 и 5 в полом цилиндрическом корпусе 3 с продольной прорезью двуплечим рычагом 6 со сферическими поверхностями контакта, осевому смещению толкателя 32, контактирующего с наконечником индикатором 15 в полой оси 33 с возможностью взаимодействия с плунжером 7 и индикатором 15 размещенных на одной оси с толкателем 32 посредством подпружиненных в отверстиях кольца 35 на полой оси 33 запрессованных в соосных отверстиях в торце толкателя 32 двух ступенчатых стержней 40.
max
После размещения центрирующих узлов 10, 11, 12, 13 устройства с точностью в пределах допуска в промежуточных и крайних отверстиях корпусной детали по отклонению осей соосно расположенных валов 1 и 2 от общей оси контролируемых пяти отверстий при радиальном смещении точки контактирования размещенного на продолжении оси вала 1 плеча  рычага 6 со сферическими поверхностями контакта с плоским торцом плунжера 7, центрируемого втулками 8 и 9 в отверстии вала 2, перекосу размещенного на продолжении оси вала 1 фиксируемого осями 4 и 5 в полом цилиндрическом корпусе 3 с продольной прорезью двуплечего рычага 6 со сферическими поверхностями контакта, перекосу и осевому смещению Δ плунжера 7, центрируемого втулками 8 и 9 в отверстии вала 2 при взаимодействии плунжера 7 с толкателем 32 и фиксируемым осями 4 и 5 в полом цилиндрическом корпусе 3 с продольной прорезью двуплечим рычагом 6 со сферическими поверхностями контакта, осевому смещению толкателя 32, контактирующего с наконечником индикатором 15 виолой оси 33 с возможностью взаимодействия с плунжером 7 и индикатором 15 размещенных на одной оси с толкателем 32 посредством подпружиненных в отверстиях кольца 35 на полой оси 33 запрессованных с соосных отверстиях в торце толкателя 32 двух ступенчатых стержней 40 за один оборот соосно расположенных валов 1 и 2, соединенных полым цилиндрическим корпусом 3 с продольной прорезью с фиксируемым в нем осями 4 и 5 двуплечим рычагом 6 со сферическими поверхностями контакта вокруг общей оси центрирующих 10, 11, 12, 13 и измерительного 14 узлов (фиг.6, 7) уменьшенным в два раза наибольшим отклонением (C) стрелки индикатора 15 задается отклонение от соосности (ЕРС) среднего из пяти отверстий относительно их общей оси в виде длины перпендикуляра, восстановленного на общую ось контролируемых пяти отверстий от точки контактирования размещенного на продолжении оси вала 1 плеча  рычага 6 со сферическими поверхностями контакта с плоским торцом плунжера 7, центрируемого втулками 8 и 9 в отверстии вала 2
1
где L - длина вала 1;
- размещенное на продолжении оси вала 1 плечо рычага 6 со сферическими поверхностями контакта при взаимодействии плеч рычага 6 с плоским торцом плунжера 7, центрируемого втулками 8 и 9 в отверстии вала 2 и поверхностью вращения среднего из пяти контролируемых отверстий;
- длина плунжера 7;
Δ - осевое смещение плунжера 7, центрируемого втулками 8 и 9 в отверстии вала 2, при взаимодействии плунжера 7 с толкателем 32 и фиксируемым осями 4 и 5 в полом цилиндрическом корпусе 3 с продольной прорезью двуплечим рычагом 6 со сферическими поверхностями контакта;
α и β - углы, возникающие с отклонением осей соосно расположенных валов 1 и 2 от общей оси контролируемых пяти отверстий при радиальном смещение точки контактирования размещенного на продолжении оси вала 1 плеча  рычага 6 со сферическими поверхностями контакта с плоским торцом плунжера 7, центрируемого втулками 8 и 9 в отверстии вала 2;
min
max
min
После размещения центрирующих узлов 10, 11, 12, 13 устройства с точностью в пределах допуска в промежуточных и крайних отверстиях корпусной детали за один оборот соосно расположенных валов 1 и 2, соединенных полым цилиндрическим корпусом 3 с продольной прорезью с фиксируемым в нем осями 4 и 5 двуплечим рычагом 6 со сферическими поверхностями контакта вокруг общей оси центрирующих 10, 11, 12, 13 и измерительного 14 узлов (фиг.6, 7) при взаимодействии плеч рычага 6 с плоским торцом плунжера 7, центрируемого втулками 8 и 9 в отверстии вала 2 и поверхностью вращения среднего из пяти контролируемых отверстий уменьшенным в два раза наименьшим отклонением (C) стрелки индикатора 15 задается отклонение от соосности (ЕРС) крайних из пяти отверстий относительно их общей оси, тогда как уменьшенной в два раза полусуммой между наибольшим и наименьшим отклонениями  стрелки индикатора 15 - отклонение от соосности (ЕРС) промежуточных из пяти отверстий относительно их общей оси, а уменьшенной в два раза разностью между наибольшим и наименьшим отклонениями стрелки индикатора 15 - радиальное биение контролируемых пяти отверстий относительно их общей оси (ECR = C - C).
Таким образом, предложенное устройство позволяет обеспечить в корпусных деталях измерение и контроль соосности среднего и промежуточных отверстий относительно крайних, например, таких как предусмотренных в блоке цилиндров двигателей под установку половинных вкладышей и коренных шеек коленчатого вала.