Устройство для измерения радиуса кривизны цилиндрической поверхности крупногабаритных деталей
Полезная модель относится к средствам измерения геометрических параметров поверхности деталей, а именно к измерению радиуса кривизны цилиндрических изделий, например, труб магистральных трубопроводов.
Задачей полезной модели является повышение точности измерения радиуса кривизны поверхностей цилиндрических деталей различного диаметра, в том числе содержащих макродефекты, используя один типоразмер устройства. Техническим результатом является расширение арсенала технических средств.
Поставленная задача в устройстве для измерения радиуса кривизны поверхности детали, содержащем корпус, опорно-базирующий узел, включающий измерительную и базирующие ножки, и отсчетное устройство, взаимодействующее с измеряемой поверхность, решается тем, что опорные элементы закреплены на двух каретках, выполненных с возможностью плавного перемещения вдоль шкалы, нанесенной на боковую поверхность корпуса, и фиксации, при этом концы базирующих ножек выполнены ножеобразными, а их контактная поверхность сориентирована в направлении, перпендикулярном продольной оси корпуса. 3 ил.
Полезная модель относится к средствам измерения геометрических параметров поверхности деталей, а именно к измерению радиуса кривизны цилиндрических изделий, например, труб магистральных трубопроводов.
При ремонте трубопроводов обжимными стальными муфтами основным условием обеспечения эффективности ремонта является плотное прилегание внутренней поверхности полумуфт к трубе, которое можно обеспечить правильным взаимным расположением сопрягаемых поверхностей путем предварительного измерения их кривизны.
Известны устройства, измерение радиуса кривизны в которых осуществляют путем контроля геометрических элементов дуги, стягиваемой хордой, проходящей через точки опоры, расстояние между которыми определено. В качестве контролируемого параметра в данном устройстве используют высоту сегмента, образованного хордой и стягиваемой ею дугой.
Например, известно устройство для контроля радиуса кривизны цилиндрической криволинейной поверхности, содержащее корпус и три смонтированные на нем в одной вертикальной плоскости контактных сферических наконечника, один из которых связан с измерительным прибором, установленным в корпусе по его центральной оси, а два других установлены с возможностью перемещения вдоль своей оси. Поперек плоскости расположения контактных наконечников расположены две базирующие призмы из стержней круглого сечения (патент РФ 
49220, МПК7 G01B 5/08, опубл. 10.11.2005 г.).
Недостатком данного устройства является низкая точность измерений радиуса кривизны поверхности детали с макродефектами, (например, на поверхности трубопроводов с точечной коррозией), т.к. по причине малой (точечной) площади контакта сферического наконечника с измеряемой поверхностью возможно его попадание в полость макродефекта.
По этой же причине не могут быть использованы при измерении радиуса кривизны деталей с поверхностными макродефектами устройства с острыми коническим наконечниками.
Известно устройство для измерения кривизны поверхности в плоскости ее сечения, принятое в качестве прототипа, содержащее корпус, опорнобазирующий узел, включающий измерительную и базирующие ножки, и отсчетное устройство, взаимодействующее с измеряемой поверхностью, причем базирующие ножки неподвижно закреплены в отверстиях, выполненных в корпусе, при этом измерительная ножка установлена между базирующими ножками (патент РФ 10255, МПК6 G01B 5/213, опубл. 16.06.1999 г.).
Общим недостатком рассмотренных выше устройств является низкая точность измерения радиуса кривизны цилиндрической поверхности деталей различного диаметра при использовании устройства одного типоразмера с постоянной базой (длиной хорды), т.к. значение отклонения контролируемой устройством высоты сегмента несоизмеримо мало по сравнению с величиной радиуса, и при недостаточной (малой) величине базы (длины хорды) будет сопоставимо с погрешностью измерения.
Задачей настоящей полезной модели является повышение точности измерения радиуса кривизны поверхностей цилиндрических деталей различного диаметра, в том числе содержащих макродефекты, используя один типоразмер устройства.
Техническим результатом является расширение арсенала технических средств.
Поставленная задача в устройстве для измерения радиуса кривизны поверхности детали, содержащем корпус, опорно-базирующий узел, включающий измерительную и базирующие ножки, и отсчетное устройство, взаимодействующее с измеряемой поверхностью, решается тем, что опорные элементы закреплены на двух каретках, выполненных с возможностью плавного перемещения вдоль шкалы, нанесенной на боковую поверхность корпуса, и фиксации, при этом концы базирующих ножек выполнены ножеобразными, а их контактная поверхность сориентирована в направлении, перпендикулярном продольной оси корпуса.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг.1 показан общий вид устройства и схема измерения необходимых параметров, на фиг.2 и 3 показаны соответственно вид сбоку и вид сверху без отсчетного устройства.
Устройство для измерения радиуса кривизны R поверхности 1 с макродефектами 2 максимального диаметра dmax состоит из п-образного корпуса 3, на верхней площадке которого выполнены два продольных направляющих отверстия 4, в которые входят фиксирующие шпильки 5 двух кареток 6. Каретки 6, опираясь выступами 7 на кромки 8 корпуса 1, выполнены с возможностью перемещения вдоль шкалы 9, нанесенной на корпус 1, и фиксации в нужном положении при помощи пластин 10 и гаек 11. Каждая из кареток 6 содержит базирующие ножки 12 с ножевидными концами 13, длина опорной поверхности которых равна f, при этом ножевидные концы 13 базирующих ножек 12 расположены перпендикулярно продольной оси 14 корпуса 1. По центральной оси корпуса 1 в отверстие 15, при помощи винта 16, закреплено отсчетное устройство 17 с измерительной ножкой 18, позволяющее фиксировать стрелку прогиба (высоту сегмента) h на длине l.
Устройство работает следующим образом.
По известному номинальному диаметру контролируемой поверхности рассчитывают длину базы (хорды) устройства по формуле:
где DН - номинальный диаметр изделия.
После чего выставляют на приборе расчетное значение базы (длину хорды), перемещая каждую из кареток 6 вдоль шкалы 9 корпуса 1 относительно измерительной ножки на расстояние, равное l/2, и фиксируют положение кареток 6 при помощи винта 16.
Базирующими ножками 12 устройство устанавливают на цилиндрическую поверхность 1, располагая продольную ось 14 корпуса 1 перпендикулярно образующей цилиндрической поверхности, при этом ножеобразные концы базирующих ножек, имея контактную поверхность длиной f, большей, чем максимальный радиус d max макродефекта, не позволяют ножкам попасть в полость макродефекта. После чего фиксируют показания отсчетного устройства 17. В качестве контролируемого параметра используют высоту сегмента h и длину стягиваемой хорды l (см. фиг.1).
Затем вычисляют значение радиуса кривизны цилиндрической поверхности 8 по формуле
где R - радиус кривизны поверхности;
l - расстояние между опорными элементами;
h - высота сегмента, определяемая в процессе измерения.
Рассмотрим пример.
Необходимо измерить радиус кривизны трубы магистрального трубопровода с номинальным диаметром DH=1400 мм.
В качестве отсчетного устройства используется индикатор часового типа ИЧ-10 с минимальной ценой деления шкалы 
=0,01 мм.
Вычисляют необходимую длину базы 
Выставляют ее на устройстве, перемещая каждую из кареток вдоль шкалы на расстояние, равное 
Базирующими ножками устанавливают устройство на измеряемую поверхность. Определяют, что показания индикатора часового типа при этом составляют h=7,92 мм, что соответствует радиусу 
При известной минимальной цене деления шкалы возможна ошибка измерения высоты контролируемого сегмента h на величину ±0,01 мм. Например, вместо значения h=7,92 мм получают значение h=7,92+0,01=7,93 мм, которому соответствует значение радиуса 
тогда относительная погрешность измерения составит 
Проводят измерения радиуса кривизны этой же трубы устройством, на котором выставлена произвольная длина базы l=100 мм. Высота контролируемого сегмента составит h=1,76 мм, а при ошибке измерения на 0,01 мм высота сегмента будет равна h=1,76+0,1=1,77 мм, и соответствующий радиус кривизны составит
Относительная погрешность измерения в данном случае будет равна
что в 0,44/0,13=3,4 раза больше чем в случае, предусматривающем выбор оптимальной длины базы.
Таким образом, предлагаемое устройство для измерения радиуса кривизны цилиндрической поверхности крупногабаритных деталей позволяет значительно повысить точность измерения радиуса кривизны поверхности.
Устройство для измерения радиуса кривизны цилиндрической поверхности крупногабаритных деталей, содержащее корпус, опорно-базирующий узел, включающий измерительную и базирующие ножки, и отсчетное устройство, взаимодействующее с измеряемой поверхностью, отличающееся тем, что опорные элементы закреплены на двух каретках, выполненных с возможностью плавного перемещения вдоль шкалы, нанесенной на боковую поверхность корпуса, и фиксации, при этом концы базирующих ножек выполнены ножеобразными, а их контактная поверхность сориентирована в направлении, перпендикулярном продольной оси корпуса.
