МЕТОДИКА ЗА КАЛИБРИРАНЕ ПО КРЪГЛОСТ НА ШИЙКИ НА ГОЛЯМОГАБАРИТНИ ВАЛОВЕ Христо Радев 1), Велизар Василев 2) 1) Технически университет - София, e-mail: hradev@tu-sofia.bg 2) Технически университет - София, e-mail: vassilev_v@tu-sofia.bg Резюме: Разглежда се методика за калибриране по кръглост на шийки на голямогабаритни валове. Калибрирането се извършва непосредствено на обработващата машина, чрез едновременно измерване на отклонението от кръглост на дадената шийка и на еталонна гривна предварително калибрирана по кръглост, закрепена на близкото до шийката чело на вала. Ключови думи: отклонение от кръглост, голямогабаритни валове, калибриране. 1. Въведение Отклоненията на формата и разположението на ротационните повърхнини на голямогабаритни валове могат да бъдат определени чрез измерване на радиалното биене и последваща обработка на тази първична измервателна информация. При измерването детайлът може да се базира на призми на специален стенд, или на центри, или на план-шайба и люнет при установяване непосредствено на металорежещата машина. Основен смущаващ фактор е блуждаещото биене (непостоянството на оста на въртене). За изключване на неговото влияние резултатите от радиалното биене се привеждат, чрез въвеждане на съответни поправки към виртуална базова ос [1]. Под виртуална базова ос се разбира права, съединяваща центроидите на профилите на напречните сечения на две предварително калибрирани по кръглост еталонни гривни, установени на двете чела на вала (фиг. 1). Но при задвижване на вала с хамут или при установяването му на план-шайба и люнет монтирането на еталонна гривна към второто чело е невъзможно. Този проблем може да бъде решен, ако в ролята на втора гривна се използва калибрирана по кръглост, разположена близко до челото, шийка на вала (фиг. 2) [2]. Обект на тази разработка е методиката за реализиране на това калибриране. Фиг. 1. Измерване при базиране в центри Фиг. 2. Измерване при установяване на план-шайба и люнет Разработката е реализирана с финансовата подкрепа на МОН (дог. ДФНИ Т2/9 Изследване и разработване на нови методи и технологии за измерване на геометрични параметри на голямогабаритни детайли и съоръжения ) 53
2. Методика за калибриране Схемата на измерване при калибрирането на шийката на вала е показана на фиг. 3. Към челото на вала се закрепва (обикновено на магнити) еталонна гривна, калибрирана предварително по кръглост на кръгломер. За калибриране се избира шийка минимално отдалечена от челото. Валът е установен на план-шайба и люнет. Фиг. 3. Калибриране по кръглост на шийка А на вала при установяване на план-шайба и люнет При калибрирането на еталонната гривна на кръгломер са определени отклонението от кръглост EFK спрямо средна асоциирана окръжност и местните отклонения j (фиг. 4). Фиг. 4. Профилограма на напречното сечение на еталонна гривна Сечението на гривната, по което тя е калибрирана на кръгломер е означено с 1-1, а сечението на шийката А, подлежащо на калибриране с 2-2. Измерва се едновременно радиалното биене в двете сечения и се определят отклоненията от кръглост EFK 1 и EFK 2, както и местните отклонения j1 и j2. В общ случай отклонението от кръглост съдържа две съставки собственото отклонение от кръглост и отклонението предизвикано от блуждаещото радиално биене. Местните собствени отклонения от кръглост на еталонната гривна jj1 са определени при калибрирането на гривната на кръгломер. Тогава отклоненията от кръглост δ j1 вследствие блуждаещото биене за всяка точка j от профила се определя като разлика между j1 и jj1 т.е δδ jj1 = jj1 jj1 (1) При разстояние l между измерваните сечения 1-1 и 2-2 много по-малко от дължината на вала L може да се очаква, че блуждаещото радиално биене в двете сечения е практически еднакво и ще се отрази по един и същи начин на профилограмите на профилите в двете сечения т.е. δ j2 =δ j1 (2) jj2 = jj2 δδ jj2 = jj2 δδ jj1, (3) където jj2 са собствените местни отклонения от кръглост на калибрираната шийка. С това операцията по калибриране на шийката е приключена. Валът се обръща на 18 и на неговото свободно чело се установява еталонна гривна. При последващо измерване на отклоненията на формата и разположението на ротационните повърхнини на детайла, калибрираната шийка играе роля на втора еталонна гривна (фиг. 2). 3. Апробация на методиката За апробация на методиката е използван експериментален вал, към челото на една от крайните шийки на който се закрепва еталонна гривна. Еталонната гривна и шийката се калибрирани предварително на кръгломер в маркирани сечения. Валът се установява на въртяща се маса на стенд, принципната схема на който е показана на фиг. 5. Измерва се едновременно радиалното биене в двете маркирани сечения и се определят местните отклонения от кръглост j1 и j2 при наличие на блуждаещо биене. Определят се местните отклонения от кръглост на гривната δ j1, предизвикани от блуждаещото биене по (ф-ла 1). Нанасят се поправки в стойностите на j2 и се определят собствените местни отклонения от кръглост jj2 в сечение 2-2 на шийката (ф-ла 3). На фиг. 6 са показани профилограми на ка- 54
а) при калибриране с кръгломер; б) при измерване на стенда без въвеждане на компенсации за блуждаещото биене; Фиг. 5. Принципна схема на стенда за апробация на методиката либрираното сечение на шийката преди и след изключване на блуждаещото биене, както и профилограма на измерването с кръгломер. В табл. 1 са дадени съответните стойности на jj2 и jj2кр. Вижда се, че разликите между последните две профилограми са незначителни, което потвърждава метрологичните възможности на методиката. 4. Изводи 1. При измерване на отклонението на формата и разположението на ротационни повърхнини на голямогабаритни валове по резултатите от измерване на радиалното биене спрямо виртуална базова ос и базиране на вала на план-шайба или центри установяването на втора еталонна гривна е невъзможно. Проблемът може да бъде решен, ако в) при измерване на стенда с въвеждане на компенсации за блуждаещото биене Фиг. 6. Профилограми на калибрираното сечение на шийката ролята на втора еталонна гривна се изпълнява от калибрирана по EFK шийка на самия вал. 2. Разработената методика позволява калибрирането на шийката на вала по EFK непосредствено на металорежеща машина. 3. Апробацията на методиката в лабораторни условия потвърждава нейните метрологични и експлоатационни възможности. 55
Таблица 1. Стойности на местните отклонения от кръглост при калибриране с кръгломер и с еталонна гривна по разгледаната методика [mm] jjjj.24.24.15. -.18 -.27 -.2 -.2.1.11.1.5.7 jjjj - без компенсации за бл. биене.55.53.41.6 -.31 -.53 -.6 -.37 -.33.5.27.2.32 jjjj - с компенсация за бл. биене.21.22.14 -.1 -.18 -.29 -.19 -.3.1.11.8.2.6 5. Литература [1] Радев Хр., Метод за измерване на отклоненията на формата и разположението на повърхнините и осите на ротационни детайли спрямо виртуална изходна база. Патент 65461 В1 / 27.1.28. [2] Богев В., Оценка на формата, разположението и ориентацията при координатни измервания, Дисертация за получаване на ОНС Доктор, София, 1999. [3] Василев В., Разработване и изследване на система за измерване на геометрични параметри на голямогабаритни валове, Дисертация за получаване на ОНС Доктор, София, 214. Данни за авторите: проф. д.т.н. Христо Радев. Машинен инженер Прибори на точната механика, СТАНКИН Москва (1965), к.т.н. (1974), доцент (1976), д.т.н. (1995), професор (1997), кат. Прецизна техника и уредостроене, Машиностроителен факултет ТУ-София; Интереси: Метрология и метрологично осигуряване, Управление на качеството. гл. ас. д-р инж. Велизар Василев. Машинен инженер Управление на качеството (29). Асистент (21), доктор (214), гл. асистент (215), кат. Прецизна техника и уредостроене, Машиностроителен факултет, ТУ-София. Интереси: Управление на качеството, Метрология и метрологично осигуряване..8.13.8 -.9 -.21 -.23 -.2 -.8.6.19.21.62.42.12.1 -.38 -.78 -.71 -.42 -.8.29.57.9.13.6 -.7 -.19 -.21 -.19 -.7.3.17.19 56
A METHODOLOGY FOR THE ROUNDNESS CALIBRATION OF THE JOURNAL OF LARGE SHAFTS Hristo Radev 1), Velizar Vassilev 2) 1) Technical University of Sofia, e-mail: hradev@tu-sofia.bg 2) Technical University of Sofia, e-mail: vassilev_v@tu-sofia.bg Abstract: This paper discusses a Method for the roundness calibration of the journal of large shafts. The calibration is performed directly on the processing machine by the simultaneous measurement of the deviation from roundness of the journal as well as of a standard ring, which has a pre-calibrated roundness deviation and which is attached to the closest face of the shaft's journal. Key words: roundness deviation, large-size shafts, calibration. References: [1] Radev Hr., Metod za izmervane na otkloneniyata na formata i razpolozhenieto na povarhninite i osite na rotatsionni detayli spryamo virtualna izhodna baza. Patent 65461 B1 / 27.1.28. [2] Bogev V., Otsenka na formata, razpolozhenieto i orientatsiyata pri koordinatni izmervaniya, Disertatsiya za poluchavane na ONS Doktor, Sofiya, 1999. [3] Vasilev V., Razrabotvane i izsledvane na sistema za izmervane na geometrichni parametri na golyamogabaritni valove, Disertatsiya za poluchavane na ONS Doktor, Sofiya, 214. Методика калибровки по круглости шейки крупногабаритных валов Христо Радев 1), Велизар Василев 2) 1) Технический университет - София, e-mail: hradev@tu-sofia.bg 2) Технический университет - София, e-mail: vassilev_v@tu-sofia.bg Резюме: Рассматривается методика калибровки по круглости шеек крупногабаритных валов. Калибровка реализуется непосредственно на обрабатывающем станке, по результатам единовременного измерения отклонений от круглости данной шейки и эталонной шайбы, предварительно калибрированной по круглости, установленной на близком к шейке торце вала. Ключевые слова: отклонение от круглости, крупногабаритные валы, калибровка. 57