устройство для измерения внутреннего диаметра изделий с эластомерным покрытием

Формула изобретения

1. Устройство для измерения внутреннего диаметра изделий с эластомерным покрытием, например статоров винтовых гидромашин, содержащее корпус, имеющий наружную цилиндрическую поверхность, с отверстием, ось которого выполнена наклонной по отношению к оси наружной цилиндрической поверхности корпуса и пересекает эту ось, и с продольным пазом, подвижный элемент, размещенный в отверстии корпуса, и измерительную планку, расположенную в продольном пазу корпуса, причем наружная поверхность измерительной планки имеет цилиндрическую форму, а подвижный элемент связан с измерительной планкой, отличающееся тем, что подвижный элемент связан с измерительной планкой посредством шарнирного соединения, ось которого расположена перпендикулярно плоскости, проходящей через оси корпуса и подвижного элемента.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в подвижном элементе выполнен паз для размещения шарнирного соединения, а в корпусе выполнено окно в зоне размещения шарнирного соединения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике измерения и может быть использовано для контроля размеров обрезиненных статоров винтовых гидромашин (забойных двигателей или насосов), внутреннее эластомерное покрытие которых имеет винтовые зубья.

Наиболее часто в промышленности для измерения внутреннего диаметра изделий с эластомерным покрытием, например статоров винтовых гидромашин, используется устройство в виде набора гладких калибров-пробок (М.Т.Гусман и др. Забойные винтовые двигатели для бурения скважин. - М.: Недра, 1981 г., с.132). Каждая пробка в наборе имеет отличающийся на 0,1-0,2 мм наружный диаметр. Контроль диаметра статоров осуществляется введением внутрь зубчатого эластомерного покрытия статора пробок с последовательно увеличивающимся диаметром, причем за действительный размер принимается диаметр наибольшей пробки, проходящей через всю длину обкладки статора.

Как показала практика, недостатками известного устройства являются его низкая точность измерений, определяемая дискретностью размерного ряда применяемых пробок и зависимостью результатов измерений от усилия, прилагаемого контролером при проталкивании пробки, то есть от индивидуальных качеств контролера. Для контроля размеров изделий даже одного типоразмера необходимо иметь в наборе большое количество пробок, поскольку вследствие неодинаковой усадки резины при вулканизации в процессе изготовления имеют место значительные отклонения внутреннего диаметра эластомерного покрытия статора от номинальных размеров. При измерениях изношенных статоров в процессе эксплуатации количество калибров-пробок в наборе возрастает кратно.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для измерения внутреннего диаметра изделий с эластомерным покрытием (патент РФ 2129697, М. кл.⁶ G 01 В 5/12, опубл. Бюл. 12 за 1999 г. ). Известное устройство содержит корпус, имеющий наружную цилиндрическую поверхность, с отверстием, ось которого выполнена наклонной по отношению к оси наружной цилиндрической поверхности корпуса и пересекает эту ось, и с продольным пазом, подвижный элемент, размещенный в отверстии корпуса, и измерительную планку, расположенную в продольном пазу корпуса. Наружная поверхность измерительной планки имеет цилиндрическую форму. Измерительная планка связана с подвижным элементом жестко.

Как показала практика, указанное устройство удовлетворительно работает при измерении изделий, у которых поверхность, огибающая выступы зубьев эластомерной обкладки, имеет цилиндрическую форму. В случае отклонений этой поверхности от цилиндрической формы (например, конусности или корсетообразности) жесткое крепление измерительной планки с подвижным элементом не позволяет измерительной планке самоустанавливаться, в результате чего невозможно точное базирование устройства относительно измеряемой поверхности изделия с эластомерным покрытием. В этом случае происходит касание измеряемой поверхности только кромками измерительной планки и корпуса, что снижает точность измерения указанным устройством.

Другим недостатком указанного устройства является то, что оно имеет небольшой диапазон измерения, то есть его можно использовать для измерения диаметра лишь одного типоразмера изделий с эластомерным покрытием, а для другого типоразмера изделий необходимо использовать устройство с другим диапазоном измерений.

Задачей настоящего изобретения является устранение недостатков известного устройства и создание устройства с новыми технологическими возможностями для измерения внутреннего диаметра нескольких типоразмеров изделий с эластомерным покрытием, обеспечивающего повышение точности измерений за счет самоустановки и базирования цилиндрических наружных поверхностей корпуса и измерительной планки по внутренней поверхности эластомерного покрытия изделий, имеющей отклонения от цилиндричности.

Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве для измерения внутреннего диаметра изделий с эластомерным покрытием, например статоров винтовых гидромашин, содержащем корпус, имеющий наружную цилиндрическую поверхность, с отверстием, ось которого выполнена наклонной по отношению к оси наружной цилиндрической поверхности корпуса и пересекает эту ось, и с продольным пазом, подвижный элемент, размещенный в отверстии корпуса, и измерительную планку, расположенную в продольном пазу корпуса, причем наружная поверхность измерительной планки имеет цилиндрическую форму, а подвижный элемент связан с измерительной планкой, согласно изобретению подвижный элемент связан с измерительной планкой посредством шарнирного соединения, ось которого расположена перпендикулярно плоскости, проходящей через оси корпуса и подвижного элемента.

Поскольку подвижный элемент связан с измерительной планкой посредством шарнирного соединения, ось которого расположена перпендикулярно плоскости, проходящей через оси корпуса и подвижного элемента, достигается возможность повышения точности измерения изделий с эластомерным покрытием, имеющим отклонения от цилиндрической формы (например, коническую или корсетообразную форму). Это достигается за счет самоустановки цилиндрических наружных поверхностей корпуса и измерительной планки внутри эластомерного покрытия.

Другим отличием является то, что в подвижном элементе выполнен паз для размещения шарнирного соединения, а в корпусе выполнено окно в зоне размещения шарнирного соединения.

За счет этого становится возможной замена измерительной планки без полной разборки устройства, что позволяет существенно расширить диапазон измерений.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство для измерения внутреннего диаметра изделий с эластомерным покрытием в продольном разрезе.

На фиг. 2 показано в увеличенном масштабе поперечное сечение устройства по линии А-А.

Устройство для измерения внутреннего диаметра изделий с эластомерным покрытием содержит корпус 1, подвижный элемент 2, измерительную планку 3, толкатель 4, связанный с подвижным элементом 2, штангу 5 и отсчетное устройство 6. Корпус 1 имеет наружную цилиндрическую измерительную поверхность 7 с осью ОО и наклонно расположенное отверстие 8, ось которого O₁O₁ расположена под углом по отношению к оси OO корпуса 1 и пересекается с ней, и продольный паз 9 (фиг.1, 2). В отверстии 8 корпуса 1 размещен подвижный элемент 2, а измерительная планка 3 расположена в продольном пазу 9 корпуса 1. Плоскость симметрии продольного паза 9 проходит через оси OO и O₁О₁. Измерительная планка 3 имеет цилиндрическую измерительную поверхность 10. Измерительная планка 3 связана с подвижным элементом 2 посредством шарнирного соединения 11, ось которого О₂О₂ расположена перпендикулярно плоскости, проходящей через ось ОО корпуса 1 и ось О₁О₁ подвижного элемента 2.

Связь подвижного элемента 2 с толкателем 4 осуществляется при помощи вилки 12, штифта 13 и упорного винта 14. Штанга 5 соединена с корпусом 1 через переходник 15, другой ее конец соединяется с отсчетным устройством 6. В концевой части штанги 5 размещена пружина 16. На толкателе 4 напротив отсчетного устройства 6 нанесена риска 17 для отсчета показаний на отсчетном устройстве 6, а на конце толкателя 4 размещена рукоятка 18.

В подвижном элементе 2 выполнен паз 19 для размещения шарнирного соединения 11, которое выполнено в виде пальца 20, взаимодействующего с подвижным элементом 2 и измерительной планкой 3. В корпусе 1 выполнено окно 21 в зоне размещения шарнирного соединения 11.

Устройство для измерения внутреннего диаметра изделий с эластомерным покрытием работает следующим образом. С помощью рукоятки 18 толкатель 4 и связанный с ним подвижный элемент 2 с измерительной планкой 3 отводят в крайнее правое положение, как показано на фиг.1. При этом расстояние между измерительной поверхностью 7 корпуса 1 и измерительной поверхностью 10 измерительной планки 3 становится минимальным. Устройство вводят в отверстие измеряемого изделия с эластомерным покрытием 22, после чего отпускают рукоятку 18. Под действием пружины 16 происходит осевое перемещение влево толкателя 4 и одновременное радиальное и осевое перемещение связанного с ним подвижного элемента 2 вместе с измерительной планкой 3. При этом цилиндрическая поверхность 7 корпуса 1 контактирует с нижней поверхностью изделия с эластомерным покрытием 22, измерительная планка 3, связанная с подвижным элементом 2 посредством шарнирного соединения 11, самоустанавливается в верхней части контролируемого изделия с эластомерным покрытием 22 при контакте цилиндрической измерительной поверхности 10 планки 3 с измеряемой цилиндрической поверхностью изделия с эластомерным покрытием 22. Перемещение измерительной планки 3 и связанных с ней подвижного элемента 2 и толкателя 4 прекращается в тот момент, когда сила трения в зоне контакта сравняется с силой упругости сжатой пружины 16. После этого считывают показание отсчетного устройства 6 напротив риски 17 на толкателе 4 и сравнивают его с показанием, полученным при измерении отверстия калиброванной втулки (на фиг.1 и 2 не показана).

Диаметр D изделия с эластомерным покрытием 22 определяется из соотношения:

D = D_k+(L-L_k)tg,

где D_k - диаметр отверстия калиброванной втулки;

L - показание отсчетного устройства 6 при измерении изделия;

L_k - показание отсчетного устройства при измерении калиброванной втулки.

При измерениях изделий с эластомерным покрытием 22, имеющим нецилиндрическую форму огибающей внутренней поверхности (например, коническую или корсетообразную), устройство дает реальные размеры изделия в плоскости, проходящей через ось О₂О₂ шарнирного соединения 11, связывающего измерительную планку 3 с подвижным измерительным элементом 2.

В предлагаемом устройстве предусмотрена смена измерительной планки 3, позволяющая использовать устройство для измерения внутренних диаметров изделий нескольких типоразмеров, то есть расширить технологические возможности устройства за счет увеличения диапазона измерения. Замена измерительной планки 3 производится при установке подвижного элемента 2 и толкателя 4 в крайнее правое положение посредством демонтажа пальца 20 шарнирного соединения 11 через окно 21 в корпусе 1.