устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости
Классы МПК: | G01C15/06 съемочные рейки; переносные знаки |
Патентообладатель(и): | Мельник Анатолий Дмитриевич |
Приоритеты: |
подача заявки:
1990-02-05 публикация патента:
27.02.1995 |
Изобретение относится к геодезическому контролю при монтаже и эксплуатации стандартных машин. Устройство имеет шкалу 2, цилиндрический уровень 8, ось которого перпендикулярна оси шкалы, пятку 3 с вырезом в средней части, расположенную сбоку от шкалы так, что линия, соединяющая контактные точки пятки, перпендикулярная оси симметрии выреза, параллельна оси шкалы, перпендикулярна оси уровня и лежит в одной плоскости с ним. Для удержания рейки на валу она снабжена противовесом 6, соединенным с пяткой нитью 7, огибающей верхнюю часть вала 1. При нивелировании вала с помощью этой рейки не требуется измерение диаметров шеек вала, благодаря этому и стационарности рейки снижается трудоемкость и повышается точность измерений. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ ОСИ ВАЛА В ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ, содержащее шкалу, цилиндрический уровень, ось которого перпендикулярна оси шкалы, и пятку, контактная поверхность которой выполнена в виде выреза с возможностью введения в контакт с поверхностью вала двух соответствующих точек, лежащих на оси, перпендикулярной оси пятки, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и точности за счет уменьшения ошибки, обусловленной непостоянством диаметра вала, оно снабжено противовесом с нитью, ось пятки расположена параллельно оси уровня и перпендикулярно оси шкалы, нить соединена своим свободным концом с пяткой в точке, совмещенной с проекцией центра тяжести устройства на ось пятки, и выполнена длиной, обеспечивающей возможность свободного огибания верхней части вала при вертикальном положении оси шкалы.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к геодезии, в частности к геодезическому контролю при монтаже и эксплуатации стационарных машин, и может использоваться для высокоточного определения угла наклона (уклона) валов. При нивелировании вала необходимо определить разность высот его шеек. Известна рейка, содержащая шкалу, уровень, плоскую пятку, перпендикулярную оси шкалы, и предназначенная для нивелирования цилиндрических поверхностей [1]. Однако при использовании такой рейки возникает необходимость измерения диаметра шеек вала (например, путем измерения рулеткой длины окружности каждой шейки), для чего приходится удалять с поверхности вала по всей его окружности краску, грязь и смазку или частично разбирать оборудование. Кроме того, нивелирование конических шеек вала с помощью известных устройств вообще невозможно (из-за переменного диаметра). В случае высокого расположения валов определенную трудность вызывает установка нивелира на значительной высоте (максимальная высота инструмента, обеспечиваемая стандартным нивелирным штативом, равна 1,6 м). Известно устройство, содержащее шкалу, цилиндрический уровень, ось которого параллельна оси шкалы, пятку с выемкой, обеспечивающей контакт пятки с валом только в двух точках его направляющей, причем воображаемая линия, проходящая через эту пару точек контакта, параллельна оси шкалы и оси уровня [2]. При установке этого устройства на верхнюю часть вала любого диаметра ноль шкалы совмещается с вертикальной диаметральной осью вала, что позволяет использовать это устройство для бокового нивелирования, т.е. определения положения осей валов в горизонтальной плоскости (относительно друг друга, разбивочных осей и т.п.) без измерения их диаметров. Однако такое устройство непригодно для собственно нивелирования валов (т.е. определения положения осей валов в вертикальной плоскости), так как в данном случае требуется совмещать ноль шкалы с горизонтальной диаметральной осью вала, а также фиксировать устройство на боковой поверхности вала. Цель изобретения - уменьшение трудоемкости и повышение точности нивелирования валов за счет значительного уменьшения влияния ошибки, обусловленной различием диаметров шеек вала. Цель достигается тем, что предлагаемое устройство содержит шкалу, цилиндрический уровень и пятку с выемкой, обеспечивающей контакт пятки с валом только в двух точках направляющей последнего, причем воображаемая линия, проходящая через эту пару точек, параллельна оси шкалы и перпендикулярна оси уровня, которая, в свою очередь, перпендикулярна оси шкалы. Для удержания пятки рейки на боковой поверхности вала рейка снабжена противовесом с нитью, свободный конец которой прикреплен к пятке в точке, совмещенной с проекцией центра тяжести рейки на ось симметрии пятки, при этом длина нити должна обеспечивать возможность огибания верхней части вала. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг.2 - выемчатая пятка рейки. Устройство представляет собой установленную на валу 1 рейку, которая состоит из шкалы 2, пятки 3, балансира (необязательно), представляющего собой стержень 4 с грузом 5 на конце. Назначение балансира заключается в понижении центра тяжести рейки для обеспечения устойчивости ее в направлении, параллельном оси вала. В случае достаточной массивности пятки применения балансира не требуется. Для понижения горизонта инструмента (в случае нивелирования высоко расположенного вала) шкала 2 может быть выполнена подвижной относительно пятки 3. Рейка удерживается в равновесии на боковой поверхности вала 1 с помощью противовеса 6, соединенного с пяткой 3 нитью 7, огибающей верхнюю часть вала, при этом свободный конец нити 7 прикреплен к пятке 3 петлей, пропущенной через сквозное отверстие А, совмещенное с проекцией центра тяжести рейки на ось симметрии пятки 3. В верхней части пятки установлен цилиндрический уровень 8. Основное геометрическое условие рейки: воображаемая линия, проходящая через пару точек контакта (В и С) пятки 3 с направляющей (в данном случае - окружностью) вала 1, должна быть параллельна оси шкалы 2, а ось уровня 8 - перпендикулярной обеим этим линиям. Покажем, что в этом случае при выведении пузырька уровня 8 на середину условный ноль шкалы 2 совместится с горизонтальной диаметральной осью вала независимо от величины диаметра последнего. На фиг. 2, иллюстрирующей взаимодействие пятки рейки с поверхностью вала, схематически изображена выемчатая пятка рейки, касающаяся в точках В и С направляющей вала, изображенной в виде окружности с центром в точке 0. Изображены также горизонтальная х и вертикальная z диаметральные оси поперечного сечения вала. Через середину отрезка ВС - точку D проведен отрезок ED![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029320/9524.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029320/9524.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029913/2029913-2t.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029913/2029913-3t.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029913/2029913-4t.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029913/2029913-5t.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029913/2029913-6t.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029913/2029913-7t.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029913/2029913-8t.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029913/2029913-9t.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029913/2029913-10t.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029913/2029913-11t.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029913/2029913-12t.gif)
d=c+
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029913/2029913-13t.gif)
P - Qsin
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029004/945.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029013/981.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029013/981.gif)
Р - Qsin
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029004/945.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029004/945.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029913/2029913-14t.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029004/945.gif)
2). Уравнение проеции сил на ось х:
Qcos
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029004/945.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029013/981.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029013/981.gif)
N =
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029913/2029913-15t.gif)
3). Уравнение моментов сил относительно центра О:
Pd - Qr = 0 или
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029913/2029913-16t.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029913/2029913-17t.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029004/945.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029913/2029913-18t.gif)
Полученное выражение (5) определяет угол наклона нити, при котором достигается равновесие рейки. Как видно из чертеже (фиг,2), где бы ни находилась точка А
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029017/916.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029320/9524.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029017/916.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029017/916.gif)
а) без учета трения нити о вал
G=Q=P/sin
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029004/945.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029913/2029913-19t.gif)
б) с учетом трения нити о вал (f - коэффициент трения)
G=Qe
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029913/2029913-20t.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029913/2029913-21t.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029913/2029913-22t.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029913/2029913-23t.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029913/2029913-24t.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029913/2029913-25t.gif)
Оценка точности
Ошибка совмещения оси симметрии пятки с горизонтальной диаметральной осью вала (Mo) обусловлена двумя причинами:
1). Случайной ошибкой выведения пузырька цилиндрического уровня на середину (
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029085/948.gif)
m =
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029037/177.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029913/2029913-26t.gif)
r - радиус вала мм;
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029084/961.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029085/948.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029084/964.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029084/964.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029084/964.gif)
m=
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029037/177.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029913/2029913-27t.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029025/956.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029211/955.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029025/956.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029913/2029913-28t.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029211/955.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029084/964.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029084/964.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029025/956.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029913/2029913-29t.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029025/956.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029025/956.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029025/956.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029025/956.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029025/956.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029913/2029913-30t.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029913/2029913-31t.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029913/2029913-32t.gif)
Mo=
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029913/2029913-33t.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029037/177.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029913/2029913-34t.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029913/2029913-35t.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029037/177.gif)
![устройство для контроля положения оси вала в вертикальной плоскости, патент № 2029913](/images/patents/444/2029037/177.gif)
Класс G01C15/06 съемочные рейки; переносные знаки