专利名称:一种共轭件空间曲面对应网络节点动态测量方法及装置的制作方法
本发明属于化工机械、动力机械及机械类测量螺杆压缩机的一对核心件-高速运转的转子付(转速3，000～20，000转/分)，既是相对运动件，又是自身密封件，两转子的空间曲面由十段不同的复杂型线组成，加工精度要求很高，由于依靠曲面精确度来实现各个方向(径向、横向、端面、齿顶等)的密封及正确的内压缩，因此，曲面误差直接影响着这种压缩机的容积、效率、能耗、噪音等性能指标。
通常人们用理论加测量的方法来推算曲面误差，即根据冷态规定的十段型线形成的曲面，由于运转过程中(热态时)的曲面并非最理想的啮合曲面，所以为了获得热态的最理想曲面，往往需求得冷态的最佳型线(称之为实际型线)，即对加工后共轭件的空间曲面误差进行测量，并作性能对比试验，然后用经验公式，通过实测与对比试验的修正，推算出冷态型线。所以能否测出螺旋空间曲面的误差则是制造螺杆压缩机及其它螺旋共轭件的关键。螺旋空间曲面误差测量、误差分析及共轭件曲面误差的叠加，一直是国内外多年来探索的目标。对于螺旋共轭曲面误差的测量，必须要先分别测出单个螺旋曲面的啮合误差，然后将一对共轭件的啮合误差叠加，根据叠加后的误差，才能给出正确的啮合间隙值。啮合间隙值过小，则在高速运转下所产生的应力、热变形，会致使共轭件卡死或烧坏。啮合间隙过大，啮合间隙每增大0.01毫米，容积效率即下降1%左右，于是能耗大大增加。而曲面误差造成的啮合间隙变动量，又是产生噪音和振动的原因。但由于螺旋曲面每时每刻都在变化，这给测量带来了很大的困难，尤其是对动态连续的误差以及共轭件曲面误差的测量更是不易实现。
1975年，苏联И.В.Y.З.Маmиностроение发表的转子横断面间隙检测装置原理示意图的方法是是先将所测一对共轭件分开，并以装配基准定位，作装配前横断面间隙检测，如同蜗轮付装配前的斑点检验一样，该装置能读出测量读数，但所获得的是横断面的平均间隙值，属于终结检验装置。1979年美国Ingersoll-Rand在Measure of Value中发表的一对转子啮合时的检验照片及测试装置，属于一对转子的啮合检验，在检测中心距不可动，仍属于静态测量。
本发明便是从解决螺杆共轭件空间曲面误差的测量出发，提出了一种能解决以上问题，并适用于一般共轭件空间曲面对应网络节点动态测量的方法及装置。
图1为测量原理图。图中(1)为阴转子;(2)为阳转子;(3)为测振仪;(4)为示波器;A1B1，A2B2，A3B3，A4B4，A5B5为传感器。
图2为共轭件空间曲面误差测量(以螺杆为例)装置结构示意图。图中(1)为阴转子;(2)为阳转子;(3)为测振仪;(4)为示波器;(5)、(11)为圆盘;(6)为配重;(7)为钢带;(8)为滑块;(9)为双导杆;(10)为油缸;(12)为顶尖;(13)为转向滑轮;(14)为可移动支架;(15)为传感器;(16)为滑台;(17)为活塞;(18)为活塞杆。
图3为工件圆周定位示意图。图中(2)为阳转子;(19)为工件端面型线样板。
图4为实测螺杆压缩机阴转子各齿的导程误差曲线。图中(20)、(21)、(22)、(23)、(24)、(25)分别为阴转子各齿所测的导程误差曲线。
图5为阴转子加工机床传动误差曲线。图中△L1为机床母丝杆系统引起的导程误差;△L2为机床头架系统引起的误差;△L3为铣刀切削误差;△L4为机床振动误差。
本发明的要点是用实际中心距原理所设计的装置，将一对被测共轭件。例如，螺杆压缩机阴、阳转子曲面误差测量装置，如图2，分开并前后错开放置在两个支架上，这两个工件的轴线相互平行，但其中一工件的端面与其共轭的另一工件的端面不在一个平面内。而且其中一工件可绕与其共轭的另一工件的轴线在360°范围任一角度放置。调整其中一工作支架的角度和高度即可完成。对于不同种类的共轭件，分开放置的形式不同，如当被测共轭件为螺旋伞齿轮时，被测件中，其中一工作于与其共轭的另一工件可相交垂直分开放置或交叉垂直分开放置。本发明采用了实践中心距原理，以工艺基准定位，将分开放置在二个支架上的被测共轭件，无论是平行，前后端面错开放置，还是相交垂直放置或交叉垂直放置，均分别用顶尖以工件的中心孔定位(图1为测量示意图)。由于采用工艺定位，则可对所测共轭件曲面误差作原始工艺因素分解，同时作单项测量及综合测量，并可进行工艺基准与装配基准间的转换。用装在可移动支架上的若干传感器，(传感器的数量可根据需要而定，通常为3～5个)，分别可用端面型线样板定好零位，端面型线样板轴线与被测工件的轴线重合，并可用装在支架上的传感器对工件进行圆周定位(如图3)，然后将传感器支架沿着滑台道轨推至被测工件，用装在支架上的调整装置对所测共轭件的二个工件相互对应的传感器分别进行x、y、z三个方向位置的调整，以获得测量时相对应的共轭啮合点。调整装置通常是用x、y、z三方向相互独立的两个斜楔和细牙螺纹弹簧片等所组成。测量时，以螺杆阴、阳转子测量为例，如图2，启动液压控制台，通过调整阀控制油缸中活塞移动速度(使测量频率与传感器频响范围适应，并与工件加工误差的固有频率范围适应)，活塞杆带动滑块，以双导杆导向的滑块上装有若干根带状物，这种带状物通是钢带等。钢带通过圆盘带动两工件同步移动。传感器装在与被测工件轴线平行移动的滑台上，借助钢带圆盘实现与被测工件转动同步，故传感器相对于工件的运动轨迹是理想螺旋线，这就形成了两条基准螺旋运动线，所以，将传感器测到的实测值与两基准螺旋线相比较，便获得了共轭连续螺旋线误差，由于在支架上布置了若干传感器，故可获得若干条连续螺旋线误差曲线。在实现螺旋线测量的传动链中，采用了基圆钢带传动，在确定基圆圆盘直径时，在钢带不受力的情况下，可以钢带中心层展开，因钢带受拉，中心层需外移，外移量可用磁盘磁尺比相测量来获得。若以所测得的连续的螺旋线误差为经线，以连续时间坐标为纬线，便可获得单个工件空间曲面网络节点误差。为了满足动态测量共轭件对应网络节点误差的要求，通常用装在支架上的调整装置，对所对应的传感器分别进行x、y、z三方向位置的调整，共轭件空间曲面对应网络节点的时标对应是基于共轭件中每一工件均是由若干型线相同的薄片组成，随时间推移作螺旋运动的原理。用时标定位的定时元件，保证了被测面上对应传感器的同步，定时元件，通常采用行程开关(精度在0.01秒)、和激光记时器。传感器可用涡流型电磁传感器和电感传感器等，测量时，传感器所测的信号，经二次仪表，例如用测振仪送至示波器，记录下来，为了使回转轴线不漂移，定位和支承转子的顶尖是静止的，两圆盘分别根据导程计算，并在实际应用中加以修正;钢带圆盘及滑台运动的反方向都有重锤，使正方向的运动平稳。
本发明能够测出单个工件的空间螺旋曲面误差，并能对共轭的两螺旋曲面误差进行叠加，以控制啮合间隙对共轭曲面误差的补偿量，即从两螺旋曲面误差中选取最佳啮合间隙，可提供作为设计时选取间隙及加工中制造刀具的尺寸，改进加工质量的依据，以提高容积效率，降低能耗。同时，也可对单个工件空间曲面误差进行工艺分析，获得产生误差的原始工艺因素，以改进加工质量，提高容积效率，并降低噪音。图4为实测螺杆压缩机阴转子各齿的导程误差曲线，把这些曲线依次迭合起来，可以得到如图5所示的曲线，这是比较符合加工该转子的机床传动链误差曲线的，其中△L1＝30微米，是机床母丝杠系统引起的导程误差，△L2＝62微米，是机床头架系统引起的误差，△L3＝5.5微米，是铣刀切削误差，△L4＝2.3微米，是机床振动误差。阳转子各齿的导程误差曲线迭合情况与上述情况相似。可将实测所得的数据输入计算机，制造出合理的刀具，并改进传动链误差后，再铣削出一对能够合乎要求的转子。由于所测的曲面误差网络节点是连续的，所以也可找到所测曲面上任意一节点所对应的误差。
本发明可用于螺杆泵，螺旋齿轮、丝杆螺母，单螺杆等外啮合的共轭件，而且包括诸如反应堆控制系统中同类件的空间曲面对应网络节点的动态测量中。
权利要求
1.一种共轭件空间曲面对应网络节点动态测量方法，将一对被测共轭件分开，其特征在于一对轴线平行的被测共轭件，其中一工件的端面和与其共轭的另一工件的端面分别在两个平行平面内。将这两个工件分别以工艺基准定位，再用装在可移动支架(14)上的若干传感器(15)，分别用端面型线样板(19)定零位，然后将传感器移至被测工件上，启动液压控制台，通过调速阀控制油缸(10)上的活塞(17)移动速度(使测量频率与传感器频响范围适应，并与工件加工误差的固有频率范围适应)，活塞杆(18)带动滑块(8)，以双导杆(9)导向的滑块上装有若干根带状物(7)。带状物通过圆盘(5)，(11)带动两工件同步转动，其中一根经过转向滑轮(13)，带动滑台(16)与之同步移动，形成两基准螺旋运动线，将传感器实测值与两基准螺旋线比较，便获得共轭连续螺旋线误差，由于在支架上布置了若干传感器，便可获得若干条连续螺旋线误差。最后用二次仪表(3)、(4)将所测信号记录下来。
2.一种按照权利要求
1所述的共轭件空间曲面对应网络节点动态测量方法，其特征在于所说的一对轴线平行的共轭件，其中一工件可绕与其共轭的另一工件的轴线在360°范围任一角度放置。或根据共轭件的特征，将一工件相对于与其共轭的另一工件相交垂直分开或交叉垂直分开放置。
3.一种按照权利要求
1、2所述的共轭件空间曲面对应网络节点动态测量方法，其特征在于所说的工艺定位是用安装在轴线方向的顶尖(12)对工件中心孔进行定位。
4.一种按照权利要求
1、2所述的共轭件空间曲面对应网络节点动态测量方法中以端面型线样板(19)定零位，其特征在于该样板轴线与被测轴线重合，并用装在支架(14)上的传感器(15)对工件进行圆周定位，该支架装在可移动的滑台(16)上。
5.一种按照权利要求
3所述的共轭件空间曲面对应网络节点动态测量方法中以端面型线样板定零位，其特征在于该样板轴线与被测轴线重合，并用装在支架上的传感器对工件进行圆周定位，该支架装在可移动的滑台上。
6.一种按照权利要求
1、2所述的共轭件空间曲面对应网络节点动态测量方法，其特征在于以连续的螺旋线误差曲线为经线，以连续时间坐标为纬线，得到工件空间曲面网络节点误差。
7.一种按照权利要求
3所述的共轭件空间曲面对应网络节点动态测量方法，其特征在于以连续的螺旋线误差曲线为经线，以连续时间坐标为纬线，得到工件空间曲面网络节点误差。
8.一种按照权利要求
4所述的共轭件空间曲面对应网络节点动态测量方法，其特征在于以连续的螺旋线误差曲线为经线，以连续时间坐标为纬线，得到工件空间曲面网络节点误差。
9.一种按照权利要求
5所述的共轭件空间曲面对应网络节点动态测量方法，其特征在于以连续的螺旋线误差曲线为经线，以连续时间坐标为纬线，得到工件空间曲面网络节点误差。
10.一种按照权利要求
6所述的共轭件空间曲面对应网络节点动态测量方法，其特征在于用装在支架上的调整装置，对所测共轭件的二个工件上相互对应的传感器分别进行x、y、z三方向位置的调整，以获得相对应的共轭啮合点。
11.一种按照权利要求
7所述的共轭件空间曲面对应网络节点动态测量方法，其特征在于用装在支架上的调整装置，对所测共轭件的二个工件上相互对应的传感器分别进行x、y、z三方向位置的调整，以获得相对应的共轭啮合点。
12.一种按照权利要求
8所述的共轭件空间曲面对应网络节点动态测量方法，其特征在于用装在支架上的调整装置，对所测共轭件的二个工件上相互对应的传感器分别进行x、y、z三方向位置的调整，以获得相对应的共轭啮合点。
13.一种按照权利要求
9所述的共轭件空间曲面对应网络节点动态测量方法，其特征在于用装在支架上的调整装置，对所测共轭件的二个工件上相互对应的传感器分别进行x、y、z三方向位置的调整，以获得相对应的共轭啮合点。
14.一种按照权利要求
10所述的共轭件空间曲面对应网络节点动态测量方法中的调整装置，其特征在于该调整装置是由x、y、z、三方向相互独立的两个斜楔和细牙螺纹弹簧片所组成。
15.一种按照权利要求
11所述的共轭件空间曲面对应网络节点动态测量方法中的调整装置，其特征在于该调整装置是由x、y、z三个方向相互独立的两个斜楔和细牙螺纹弹簧片所组成。
16.一种按照权利要求
12所述的共轭件空间曲面对应网络节点动态测量方法中的调整装置，其特征在于该调整装置是由x、y、z三个方向相互独立的两个斜楔和细牙螺纹弹簧片所组成。
17.一种按照权利要求
13所述的共轭件空间曲面对应网络节点动态测量方法中的调整装置，其特征在于该调整装置是时x、y、z三个方向相互独立的两个斜楔和细牙螺纹弹簧片所组成。
18.一种按照权利要求
，所述的共轭件空间曲面对应网络节点动态测量方法，其特征在于用定时元件，使安置在其轭件被测面上的传感器及所对应的传感器同步。
19.一种按照权利要求
1所述的共轭件空间曲面对应网络节点动态测量方法中的带状物，其特征在于该带状物是钢带。
20.一种按照权利要求
1所述的共轭件空间曲面对应网络节点动态测量方法中的传感器，其特征在于所说的传感器是涡流型电磁传感器和电感传感器。
21.一种按照权利要求
18所述的共轭件空间曲面对应网络节点动态测量方法中的定时元件，其特征在于该定时元件是行程开关和激光记时器。
专利摘要
一种共轭件空间曲面对应网络节点动态测量的方法及装置。本发明特征在于将一对共轭件分开来分别来连续测量，以工艺基准定位。在获得单个工件空间曲面网络节点误差的同时，也可将两个单个工件的空间曲面网络节点误差叠加，以求得最佳啮合间隙。本发明可用于螺杆泵、丝杆螺母，单螺杆等外啮合的共轭件，包括诸如反应堆控制系统中同类件的空间曲面对应网络节点的动态测量中。
文档编号G01B5/20GK85102017SQ85102017
公开日1986年6月10日 申请日期1985年4月1日
发明者熊则男, 刘嗣洪, 曾飞 申请人:西安交通大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan