RU2365873C2 - Method for shaft misalignment measurement - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: method for shaft misalignment measurement refers to measurement technique and may be used in mechanical-engineering and repair industry. The method is based on the fact that measurement is performed using telescopic measuring instruments connected as right triangle equipped with angle gauge and having fixed right angle. Gauges - cathetus are pivotally connected with gauge - hypotenuse equal to extreme misalignment being measured, gauge - hypotenuse is installed with its tips in axial bores of shafts and stopped. Then one of the gauges - cathetus is turned to be horizontally oriented and the other gauge-cathetus becomes vertically oriented. In this process horizontal, vertical and extreme misalignment is determined either on the basis of measured value of extreme misalignment and measured value of tilt angle of gauge-hypotenuse equal to extreme misalignment being measured to horizontal plane or on the basis of readings of gauges connected into right triangle.

EFFECT: measurement process independence from difference of shaft diametres.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к устройствам для контроля несоосности и может быть использовано в машиностроительном и ремонтном производстве.The invention relates to the field of measuring equipment, namely, devices for controlling misalignment and can be used in engineering and repair production.

Известен способ контроля соосности валов машин, заключающийся в измерении радиального и осевого биения конструктивных элементов первой машины относительно конструктивных элементов второй машины, при этом одна из которых имеет крепительный фланец, измерительный узел устанавливают на валу первой машины и измеряют его радиальное биение относительно цилиндрической поверхности заточки крепительного фланца и осевое относительно его торца (см. а.с. №1613843, G01B 5/24, 5/25, «Способ контроля соосности валов машин»).There is a method of controlling the alignment of machine shafts, which consists in measuring the radial and axial runout of the structural elements of the first machine relative to the structural elements of the second machine, one of which has a mounting flange, the measuring unit is mounted on the shaft of the first machine and its radial runout is measured relative to the cylindrical surface of the sharpening of the fixing flange and axial relative to its end (see AS No. 1613843, G01B 5/24, 5/25, "Method for controlling the alignment of machine shafts").

Недостатком известного способа является недостаточно большой диапазон измерения. Это объясняется тем, что для компенсации разности диаметров валов используется метод поворота устройства вокруг одного из валов на 180°. Если, например, вертикальная несоосность равна нулю, а горизонтальная - десять и более миллиметров, сверху установив устройство и закрепив штангу, получим, что устройство будет расположено под углом. Хомут на одном валу с устройством будет расположен вертикально в точке перегиба, а второй конец с измерителем и, например, с призмой на конце тоже будет расположен вертикально в точке перегиба вала, где точки перегиба валов сверху будут расположены на расстоянии десять и более миллиметров (проекция точек перегиба валов на плоскость). Поворачивая устройство на одном из валов на 180° с целью компенсации разности диаметров (радиусов) валов, на полпути, т.е. через 90°, расстояние между точками перегиба валов будет равно нулю.The disadvantage of this method is not a large measurement range. This is because in order to compensate for the difference in the diameters of the shafts, the method of turning the device around one of the shafts by 180 ° is used. If, for example, the vertical misalignment is equal to zero, and the horizontal misalignment is ten or more millimeters, having installed the device on top and secured the bar, we get that the device will be located at an angle. The collar on one shaft with the device will be located vertically at the inflection point, and the second end with a meter and, for example, with a prism at the end will also be located vertically at the inflection point of the shaft, where the inflection points of the shafts will be located at a distance of ten or more millimeters (projection inflection points of the shafts onto the plane). Rotating the device on one of the shafts by 180 ° in order to compensate for the difference in the diameters (radii) of the shafts halfway, i.e. after 90 °, the distance between the inflection points of the shafts will be zero.

Однако измеритель был расположен на валу, ось которого расположена от оси другого вала на расстоянии десять и более миллиметров (например, коленчатый вал). В этом случае устройство будет испытывать нагрузку, которая либо не позволит повернуть устройство вокруг одного из валов, либо произойдет деформация устройства, либо призма выскочит из контакта с валом и измерение будет невозможно.However, the meter was located on the shaft, the axis of which is located from the axis of the other shaft at a distance of ten or more millimeters (for example, a crankshaft). In this case, the device will experience a load that either will not allow the device to be rotated around one of the shafts, or the device will be deformed, or the prism will jump out of contact with the shaft and measurement will be impossible.

При повороте на 180° измеритель будет находиться от вала на расстоянии (например, справа) в два раза больше, т.е. два десятка миллиметров, что не позволит осуществить процесс измерения.When turning 180 °, the meter will be two times larger from the shaft (for example, on the right), i.e. two tens of millimeters, which will not allow the measurement process.

Таким образом, известное устройство имеет небольшой диапазон измерения не потому, что нельзя установить измеритель с большим диапазоном измерения, а потому, что при повороте на 180° измеритель (следящий узел) будет находиться от вала на удвоенном расстоянии несоосности и не сможет отыскать (попасть на вал) вал для измерения.Thus, the known device has a small measuring range, not because it is impossible to install a meter with a large measuring range, but because when you rotate 180 °, the meter (tracking unit) will be doubled from the shaft and will not be able to find (get on shaft) shaft for measurement.

Это дополнительно сужает область использования, т.к. известное устройство не сможет работать с легко деформируемыми и хрупкими деталями.This further narrows the scope, as the known device will not be able to work with easily deformable and fragile parts.

Расширить диапазон измерения можно, если измеритель снабдить Т-образным наконечником, что, как следствие, дополнительно расширит диапазон измерения и область использования (см. заявку №2000131529, «Устройство для контроля соосности», 18 декабря 2000 г.).It is possible to expand the measuring range if the meter is equipped with a T-shaped tip, which, as a result, will further expand the measuring range and scope of use (see application No.2003151529, “Alignment monitoring device”, December 18, 2000).

Недостатком известного устройства является то, что длина Т-образного наконечника, а также диапазон измерения должны быть не меньше двух величин максимальной несоосности.A disadvantage of the known device is that the length of the T-shaped tip, as well as the measuring range, must be at least two values of maximum misalignment.

Длину Т-образного наконечника можно уменьшить двумя путями. Первый, если установить стойку с возможностью вращения в зажиме. Второй, если разницу диаметров (радиусов) валов компенсировать, не поворачивая устройство на 180°, а изменяя, например, высоту стойки (см., например, заявку №2003117348, «Устройство для контроля соосности»). Вводя корректирующий сигнал, дополнительно уменьшим диапазон измерения измерителя в два раза.The length of the T-shaped tip can be reduced in two ways. The first, if you install the rack with the possibility of rotation in the clamp. Second, if the difference in the diameters (radii) of the shafts is compensated by not rotating the device by 180 °, but by changing, for example, the height of the rack (see, for example, application No. 2003117348, “Device for controlling alignment”). By introducing a correction signal, we further reduce the measuring range of the meter by half.

Недостатком отмеченных технических средств является то, что для измерения несоосности требуется либо компенсация, либо коррекция разности радиусов валов.The disadvantage of the indicated technical means is that for measuring misalignment, either compensation or correction of the difference of the radii of the shafts is required.

Известен метод измерения несоосности, не требующий коррекции измеряемого сигнала (см., например, заявку №2004120866, «Способ измерения несоосности валов», 9 июля 2004 г.).A known method for measuring misalignment that does not require correction of the measured signal (see, for example, application No. 2004120866, “Method for measuring shaft misalignment”, July 9, 2004).

Недостатком известного способа является то, что оно не может измерять с одной стороны горизонтальную и вертикальную несоосности одновременно.The disadvantage of this method is that it cannot measure horizontal and vertical misalignments on the one hand.

Известен способ, позволяющий с одной стороны измерять как горизонтальную, так и вертикальную несоосность (см. заявку №2004120867, «Способ измерения несоосности валов», 9 июля 2004 г.).There is a method that allows on the one hand to measure both horizontal and vertical misalignment (see application No. 2004120867, "Method for measuring misalignment of shafts", July 9, 2004).

Недостатком известного способа является то, что он тербует поиска экстремальной несоосности, а также коррекции одного из измеренных сигналов.The disadvantage of this method is that it requires the search for extreme misalignment, as well as the correction of one of the measured signals.

Известен способ измерения экстремальной несоосности, не требующий ее поиска (см. предыдущую заявку с тем же приоритетом). Способ основан на непосредственном измерении расстояния между осями.There is a method of measuring extreme misalignment that does not require its search (see the previous application with the same priority). The method is based on direct measurement of the distance between the axles.

Целью изобретения является измерение горизонтальной, вертикальной и экстремальной несоосности без введения корректирующего сигнала, при этом не требуется поиска экстремальной несоосности.The aim of the invention is the measurement of horizontal, vertical and extreme misalignment without introducing a correction signal, and it does not require the search for extreme misalignment.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, основанном на измерении экстремальной несоосности непосредственно между осями, из нее выделяют составные компоненты: вертикальную и горизонтальную несоосность с помощью прямоугольного треугольника, в котором экстремальная несоосность является гипотенузой, а один из катетов ориентирован в горизонтальной или вертикальной плоскости, либо с помощью угла к одной из плоскостей, который устанавливают на прямоугольном треугольнике, расположенном отдельно, выставив длину измеренной гипотенузы.This goal is achieved by the fact that in the known method based on measuring extreme misalignment directly between the axes, the components are separated from it: vertical and horizontal misalignment using a right triangle, in which extreme misalignment is hypotenuse, and one of the legs is oriented in horizontal or vertical plane, or using an angle to one of the planes, which is installed on a right-angled triangle located separately, setting the length measured th hypotenuse.

На фиг. 1 изображено устройство, реализующее способ, где определяют экстремальную несоосность и угол ее наклона, например, к горизонту.In FIG. 1 shows a device that implements a method where extreme misalignment and its angle of inclination are determined, for example, to the horizon.

На фиг. 1 изображены проекции валов 1 и 2, которые содержат отверстия по центру, в которые устанавливаются, например, конусные наконечники измерителя 3, который выполнен, например, телескопическим. Нижний конец измерителя снабжен угломером 4. Процесс определения несоосности осуществляется следующим образом. Измеритель 3, отсчет которого ведется от центра конусов, устанавливается конусами (выполненными из магнитного материала) в осевые отверстия валов 1 и 2. Измеритель 3 измерит расстояние между осями валов 1, 2 и определит экстремальную несоосность, а угломер 4 измерит угол наклона экстремальной несоосности в данном случае к горизонтальной плоскости.In FIG. 1 shows the projections of the shafts 1 and 2, which contain holes in the center into which, for example, the conical tips of the meter 3, which is made, for example, telescopic, are mounted. The lower end of the meter is equipped with a goniometer 4. The process of determining misalignment is as follows. The meter 3, which is counted from the center of the cones, is installed by the cones (made of magnetic material) in the axial holes of the shafts 1 and 2. The meter 3 will measure the distance between the axes of the shafts 1, 2 and determine the extreme misalignment, and the goniometer 4 will measure the angle of the extreme misalignment in this case to the horizontal plane.

Выделение из экстремальной несоосности компонентов в виде горизонтальной и вертикальной несоосности определяют с помощью измерителей, соединенных в прямоугольный треугольник, снабженный угломером. На этом треугольнике (не показан) гипотенузу устанавливают равную непосредственно или в масштабе измеренному значению экстремальной несоосности и стопорят гипотенузу. Затем с помощью угломера поворачивают один из катетов, которые подсоединены к гипотенузе шарнирно, на величину наклона экстремальной несоосности к горизонтальной плоскости. В результате при заданной (известной) величине гипотенузы и известном угле, катеты прямоугольного треугольника будут иметь единственное положение, которое соответствует проекциям на горизонтальную и вертикальную плоскость, а значит, равны горизонтальной и вертикальной несоосности. Таким образом, измерив экстремальную несоосность и угол ее наклона к одной из плоскостей (например, к горизонтальной), можно определить экстремальную, горизонтальную и вертикальную несоосности, которые не зависят от диаметров валов и не требуют коррекции.Isolation of components from extreme misalignment in the form of horizontal and vertical misalignment is determined using meters connected to a right-angled triangle equipped with a goniometer. On this triangle (not shown), the hypotenuse is set directly or on a scale to the measured value of extreme misalignment and the hypotenuse is stopped. Then, using a protractor, one of the legs, which are connected to the hypotenuse, is pivotally rotated by the amount of slope of the extreme misalignment to the horizontal plane. As a result, for a given (known) hypotenuse value and a known angle, the legs of a right triangle will have a single position that corresponds to the projections on the horizontal and vertical plane, and therefore equal horizontal and vertical misalignment. Thus, by measuring the extreme misalignment and the angle of its inclination to one of the planes (for example, to the horizontal), it is possible to determine the extreme, horizontal and vertical misalignments, which are independent of the shaft diameters and do not require correction.

Можно не измерять угол наклона экстремальной несоосности. Для этого измерители, соединенные в прямоугольный треугольник (прямой угол соединен неподвижно) гипотенузой, устанавливают в осевые отверстия, а один из катетов устанавливают (крепят), например, горизонтально. Второй катет за счет прямого угла установится вертикально. Катеты прямоугольного треугольника будут являться проекциями экстремальной несоосности на горизонтальную и вертикальную плоскости. Таким образом, не измеряя угла наклона экстремальной несоосности с помощью измерителей, соединенных в прямоугольный треугольник, и установив один из катетов в горизонтальной или вертикальной плоскости, можно измерить одновременно горизонтальную, вертикальную и экстремальную несоосность. Причем, процесс измерения не требует коррекции, т.к. процесс измерения не зависит от диаметров валов или отверстий.You can not measure the angle of the extreme misalignment. To do this, the meters connected in a right-angled triangle (the right angle is connected motionless) by the hypotenuse are installed in the axial holes, and one of the legs is installed (fixed), for example, horizontally. The second leg is set vertically due to the right angle. The legs of the right triangle will be the projections of extreme misalignment on the horizontal and vertical planes. Thus, without measuring the angle of inclination of extreme misalignment using meters connected to a right triangle and setting one of the legs in a horizontal or vertical plane, horizontal, vertical and extreme misalignment can be measured simultaneously. Moreover, the measurement process does not require correction, because the measurement process is independent of the diameters of the shafts or holes.

Так как измерение осуществляется непосредственно между осями, то форма, например, валов, не имеет значения, которые могут быть формами треугольника, квадрата, эллипса и т.д., что не скажется на точности измерения.Since the measurement is carried out directly between the axes, the shape, for example, of the shafts, does not matter, which can be the shapes of a triangle, square, ellipse, etc., which will not affect the accuracy of the measurement.

Claims (1)

Способ измерения горизонтальной и вертикальной составляющих и экстремальной несоосности валов, отличающийся тем, что измерение осуществляют с помощью телескопических измерителей, соединенных в форме снабженного угломером прямоугольного треугольника, у которого прямой угол неподвижен, а измерители - катеты шарнирно соединены с измерителем - гипотенузой, равной по величине измеряемой экстремальной несоосности, измеритель - гипотенузу устанавливают наконечниками в осевые отверстия валов и стопорят его, затем один из измерителей-катетов поворачивают так, что он становится ориентированным горизонтально, а другой измеритель-катет становится ориентированным вертикально, при этом горизонтальную, вертикальную и экстремальную несоосности определяют либо на основании измеренного значения экстремальной несоосности и измеряемого значения угла наклона измерителя-гипотенузы, равной по величине измеряемой экстремальной несоосности, к горизонтальной плоскости, либо на основании показаний измерителей, соединенных в прямоугольный треугольник. A method of measuring horizontal and vertical components and extreme misalignment of the shafts, characterized in that the measurement is carried out using telescopic meters connected in the form of a rectangular triangle equipped with a goniometer, in which the right angle is fixed, and the meters - legs are pivotally connected to the meter - the hypotenuse, equal in size extreme misalignment, the hypotenuse meter is installed with tips in the axial holes of the shafts and lock it, then one of the catheto meters turn so that it becomes oriented horizontally, and the other measuring-leg becomes oriented vertically, while the horizontal, vertical and extreme misalignments are determined either on the basis of the measured value of the extreme misalignment and the measured value of the tilt angle of the measuring hypotenuse, equal to the value of the measured extreme misalignment , to the horizontal plane, or based on the readings of meters connected in a right triangle.