CN110132098B - 一种支臂管件壁厚尺寸偏差测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

一种支臂管件壁厚尺寸偏差测量装置及测量方法，其中测量装置包括上支杆、下支杆、支杆座、滑块、滑轨和底座；所述底座固定在水平面上，在底座上设置滑轨；所述滑块设置若干组，均与滑轨配装，其中后面一组滑块与支杆座固定装配，前面一组滑块通过球轴承组件与待测量支臂管件装配；所述上支杆和下支杆平行布置，它们后端与支杆座固定装配，形成倾倒放置的“U”型框架，在上支杆的前端设置百分表，所述百分表的测量杆尾部设有上测头；所述下支杆的前端设有下测头、管撑组件和弹簧顶紧组件，所述下测头与上测头相对布置。本发明解决了机械设备中支臂管壁厚尺寸偏差全方位测量的问题，达到了保证机械设备安全运行的目的。

Description

一种支臂管件壁厚尺寸偏差测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及一种支臂管件壁厚尺寸偏差测量装置及测量方法，属于测试、测量技术领域。

背景技术

支臂管是机械装配中重要的连接构件，通常采用无缝钢管为原材料生产制造，为了提高支臂管的刚度和强度，需对无缝钢管原料进行热处理。虽然经热处理工艺可使无缝钢管在挤压成型过程中残余的应力得到释放，但同时存在形状及尺寸的变化，为此还需对无缝钢管外圆面进行机加工处理，另外由于在机加工过程中也会产生应力，导致产品尺寸不能满足技术要求，因此需要对支臂管成品的壁厚尺寸偏差进行检测，并以此为依据对支臂管是否为合格品进行筛选，从而保证机械设备的安全运行。

针对支臂管壁厚尺寸偏差的检测问题，采用常规测量工具及测量方法只能对其端部进行测量，对于支臂管中间部位壁厚尺寸偏差的测量无能为力，难以满足支臂管零件检测要求，因此需要优化设计一种能实现对支臂管全方位进行壁厚尺寸偏差测量的装置及方法。

发明内容

本发明提供一种支臂管件壁厚尺寸偏差测量装置及测量方法，旨在解决支臂管壁厚尺寸偏差全方位测量的问题，达到保证机械设备安全运行的目的。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种支臂管件壁厚尺寸偏差测量装置，包括上支杆、下支杆、支杆座、滑块、滑轨、中支块和底座；所述底座固定在水平面上，在底座上设置滑轨；所述滑块至少设置三组，均与滑轨配装，其中后面一组滑块与支杆座固定装配，前面一组滑块通过球轴承组件与待测量支臂管件前端装配，中间一组滑块与中支块固定装配；所述上支杆和下支杆平行布置，它们后端与支杆座固定装配，形成倾倒放置的 “U”型框架，在上支杆的前端设置百分表，所述百分表的测量杆尾部设有上测头；所述下支杆的前端设有下测头、管撑组件和弹簧顶紧组件，所述下测头与上测头相对布置，测量作业时，下支杆穿入待测量支臂管件内腔，通过弹簧顶紧组件与管撑组件配合使下测头贴合支臂管件的内壁，所述管撑组件中心轴线与下测头中心轴线垂直；所述中支块用于支撑待测量支臂管件的后端。

上述支臂管件壁厚尺寸偏差测量装置，所述管撑组件包括滚珠、压缩弹簧和套筒；所述套筒嵌装在下支杆前端，套筒两端为缩口结构；所述压缩弹簧置于套筒中，在压缩弹簧两端设置滚珠；所述滚珠通过套筒两端缩口限位。

上述支臂管件壁厚尺寸偏差测量装置，所述弹簧顶紧组件包括顶紧弹簧、销轴和锁紧套；所述顶紧弹簧套装在销轴上，置于在下支杆前端设置的槽孔中，顶紧弹簧两端分别为顶紧执行端和顶紧控制端；所述锁紧套以间隙配合方式套装在下支杆外面，通过锁紧套沿下支杆轴向水平移动来控制顶紧弹簧的工作状态。

上述支臂管件壁厚尺寸偏差测量装置，所述中支块设有支臂管件上下位置调整机构，所述支臂管件上下位置调整机构设置带调节钮的转轴、锁紧钮和偏心套，所述带调节钮的转轴尾端穿过中支块后与锁紧钮装配，所述偏心套以固定装配方式套装在带调节钮的转轴上，待测量支臂管件后端搭放在偏心套上。

上述支臂管件壁厚尺寸偏差测量装置，所述底座为开口向下倒置槽钢结构，在其上端面固定安装滑轨。

一种支臂管件壁厚尺寸测量方法，采用上述测量装置实现支臂管壁厚尺寸偏差全方位的测量，包括以下操作步骤：

a、推拉“U”型框架，使后面一组滑块移动至滑轨最后端；

b、将支臂管件前端装入球轴承组件的内孔中，支臂管件后端放置在中支块上，通过支臂管件上下位置调整机构调整支臂管件后端上下位置，使支臂管件呈水平放置状态，保证支臂管件前后两端处于同一高度位置；

c、通过标准样块校准百分表零位；

d、将下支杆插入支臂管件后端孔口位置，沿下支杆推拉弹簧顶紧组件中锁紧套，通过锁紧套卡住顶紧弹簧的顶紧控制端，使顶紧弹簧的顶紧执行端对支臂管件施加向下的推力，保证下测头贴合支臂管件的内壁；

e、推拉“U”型框架，使百分表的上测头及下支杆的下测头位于支臂管件的最左端；

f、向右缓慢推拉“U”型框架，观察百分表读数变化，并记录百分表读数最大值和最小值，即为本次测量支臂管件壁厚偏差数值；

g、转动支臂管件，重复上述步骤，对支臂管件周向若干不同位置点进行壁厚偏差测量；

h、比较若干次测量数据，得出支臂管件壁厚偏差数值。

上述支臂管件壁厚尺寸测量方法，在所述步骤b中，进行支臂管件后端上下位置调整时，旋转带调节钮的转轴，使偏心套随之转动，通过偏心套外侧壁与支臂管件接触点的变化实现对支臂管件后端上下位置的调节，再通过支臂管件前端的球轴承组件使支臂管件调整至水平放置状态，使支臂管件前后两端处于同一高度位置。

上述支臂管件壁厚尺寸测量方法，在所述步骤c中，标准样块厚度与待测量支臂管件壁厚公称尺寸值一致，校准时，上测头、下测头分别与标准样块上下端面接触，且上测头、下测头中心连线与标准块上下端面垂直。

本发明提供了一种支臂管件壁厚尺寸偏差测量装置，它将上支杆、下支杆后端与支杆座固定装配，以形成倾倒放置的“U”型框架，并在上支杆的前端设置了百分表，百分表测量杆尾部测量头即为上测头，在下支杆前端设置了下测头、管撑组件和弹簧顶紧组件，保证了支臂管件壁厚尺寸偏差测量的准确性；所述测量装置还设置了可使“U”型框架轴向水平移动的滑块和滑轨，由此实现了对支臂管件轴向不同位置的测量；所述测量装置还在支臂管件前端设置了球轴承组件，并在中支块中设置支臂管件后端上下位置调整机构，由此不仅保证了测量过程中支臂管件以水平状态放置，而且可通过球轴承组件使支臂管件绕其自身轴线旋转，实现了对支臂管件周向不同位置的测量。

本发明还提供了一种支臂管件壁厚尺寸测量方法，所述测量方法采用所述测量装置完成支臂管件全方位壁厚尺寸偏差的测量；执行支臂管件壁厚偏差测量作业时，首先通过标准样块校准百分表零位，再将下支杆穿入待测量支臂管件内腔，通过弹簧顶紧组件和管撑组件的配合使下测头贴合支臂管件的内壁，并通过管撑组件保证下测头与上测头测量点连线与待测量支臂管件侧壁法线重合，缓慢推拉“U”型框架，读取并记录百分表示数值，该数值即为测量点支臂管件壁厚尺寸的偏差值，旋转支臂管件一定角度，可进行不同位置处支臂管件壁厚尺寸偏差值的测量，由此可得到全方位的支臂管件壁厚尺寸偏差值。

综上所述，本发明解决了机械设备中支臂管壁厚尺寸偏差全方位测量的问题，达到了保证机械设备安全运行的目的。

附图说明

图1是本发明所述支臂管件壁厚尺寸偏差测量装置结构示意图；

图2是图1中A-A剖面结构示意图；

图3是图1中B-B剖面结构示意图；

图4是管撑组件结构示意图；

图5是图1中C-C剖面结构示意图；

图6是图1中D-D剖面结构示意图；

图7是弹簧顶紧组件结构示意图；

图8是支臂管件壁厚偏差测量示意图；

图9是支臂管件壁厚偏差测量原理示意图；

图10是中支块中支臂管件上下位置调整机构工作过程示意图。

图中各标号清单为：

1、支杆座， 2、上支杆，3、下支杆，3-1、下测头，3-2、管撑组件，3-2-1、滚珠，3-2-2、压缩弹簧，3-2-3、套筒，3-3、弹簧顶紧组件，3-3-1、顶紧弹簧，3-3-1-1、顶紧执行端，3-3-1-2、顶紧控制端，3-3-2、销轴，3-3-3、锁紧套，4、中支块，4-1、带调节钮的转轴，4-2、偏心套，4-3、锁紧钮，5、支臂管件，6、滑轨，7、底座，8、百分表，8-1、上测头，9、球轴承组件，10、滑块。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。

参看图 1、图2、图3、图5、图6，本发明所述的支臂管件壁厚尺寸偏差测量装置包括上支杆2、下支杆3、支杆座1、中支块4、滑块10、滑轨6和底座7；所述底座7为开口向下倒置槽钢结构，固定在水平面上，在底座7的上端面固定安装滑轨6；所述滑块10设置三组，均与滑轨6配装，其中后面一组滑块与支杆座1固定装配，中间一组与中支块4装配，前面一组滑块通过球轴承组件9与待测量支臂管件5装配；所述球轴承组件9和中支块4分别用于支撑支臂管件5前后两端；所述上支杆2和下支杆3平行布置，它们后端与支杆座1固定装配，三者配合形成倾倒放置的 “U”型框架，在上支杆2的前端设置百分表8，所述百分表8的测量杆尾部设有上测头8-1；所述下支杆3的前端设有下测头3-1、管撑组件3-2和弹簧顶紧组件3-3，所述下测头3-1与上测头8-1相对布置，测量作业时，下支杆3穿入待测量支臂管件5内腔，通过弹簧顶紧组件3-3与管撑组件3-2配合使下测头3-1贴合支臂管件5的内壁，所述管撑组件3-2中心轴线与弹簧顶紧组件3-3中心轴线垂直，通过管撑组件3-2保证下测头3-1与上测头8-1测量点连线与待测量支臂管件5侧壁法线重合。

参看图3、图4，本发明所述的支臂管件壁厚尺寸偏差测量装置，其管撑组件3-2包括滚珠3-2-1、压缩弹簧3-2-2和套筒3-2-3；所述套筒3-2-3嵌装在下支杆2前端，套筒3-2-3两端为缩口结构；所述压缩弹簧3-2-2置于套筒3-2-3中，在压缩弹簧3-2-2两端设置滚珠3-2-1；所述滚珠3-2-1通过套筒3-2-3两端缩口限位。

参看图1、图7，本发明所述的支臂管件壁厚尺寸偏差测量装置，其弹簧顶紧组件3-3包括顶紧弹簧3-3-1、销轴3-3-2和锁紧套3-3-3；所述顶紧弹簧3-3-1套装在销轴3-3-2上，置于在下支杆3前端设置的槽孔中，在顶紧弹簧3-3-1两端分别设置顶紧执行端3-3-1-1和顶紧控制端3-3-1-2；所述锁紧套3-3-3以间隙配合方式套装在下支杆3外面，通过锁紧套3-3-3沿下支杆3轴向水平移动来控制顶紧弹簧3-3-1的工作状态。

参看图8，本发明所述的支臂管件壁厚尺寸偏差测量方法，采用本发明所述的测量装置实现支臂管件5壁厚尺寸偏差值全方位的测量，包括以下操作步骤：

a、推拉“U”型框架，使后面一组滑块10移动至滑轨6最后端；

b、将支臂管件5前端装入球轴承组件9的内孔中，支臂管件5后端放置在中支块4上；旋转带调节钮的转轴4-1，使偏心套4-2随之转动，通过偏心套4-2外侧壁与支臂管件接触点的变化实现对支臂管件5后端上下位置的调节，再通过支臂管件5前端的球轴承组件9使支臂管件5调整至水平放置状态，保证支臂管件5前后两端处于同一高度位置；

c、通过标准样块校准百分表8零位，所述标准样块厚度与待测量支臂管件5壁厚公称尺寸值一致，校准时，上测头8-1、下测头3-1分别与标准样块上下端面接触，且上测头8-1、下测头3-1中心连线与标准块上下端面垂直；

d、将下支杆3插入支臂管件5后端孔口位置，沿下支杆3推拉弹簧顶紧组件3-3中锁紧套3-3-3，通过锁紧套3-3-3卡住顶紧弹簧3-3-1的顶紧控制端3-3-1-2，使顶紧弹簧3-3-1的顶紧执行端3-3-1-1对支臂管件5施加向下的推力，保证下测头3-1贴合支臂管件5的内壁；

e、推拉“U”型框架，使百分表8的上测头8-1及下支杆3的下测头3-1位于支臂管件5的最左端；

f、向右缓慢推拉“U”型框架，观察百分表8读数变化，并记录百分表读数最大值和最小值，即为本次测量支臂管件5壁厚偏差数值；

g、转动支臂管件5，重复上述步骤，对支臂管件5周向不同位置进行壁厚偏差测量；

h、比较若干次测量数据，得出支臂管件壁厚偏差数值。

参看图9，本发明所述的支臂管件壁厚尺寸偏差测量方法，其测量原理如下：图9中E点为下支杆3左端中心点，F点为下测头3-1测量点，测量过程中，通过弹簧顶紧组件使F点始终与支臂管件5内壁贴合，E点与F点之间距离为为固定值h，即EF=h；G点为百分表8的上测头8-1测量点，测量过程中G点始终与支臂管件5外壁贴合；F点与G点之间距离δ±Δ即支臂管件壁厚；H点为上支杆2左端中心点，H点与G点之间距离为x±Δ；E点与H点之间距离为为固定值L，即EH=L，且L=h+δ+x，由于h、L为固定值，按照有关技术要求，支臂管件5壁厚δ的上下偏差为±Δ，当δ偏差为+Δ时，x的偏差为-Δ，此时百分表读数为-Δ，同理当δ偏差为-Δ时，x的偏差为+Δ，此时百分表读数为+Δ，由此根据百分表读数值可判定支臂管件5的壁厚尺寸偏差是否满足要求。

Claims (8)

1.一种支臂管件壁厚尺寸偏差测量装置，其特征是，所述测量装置包括上支杆（2）、下支杆（3）、支杆座（1）、滑块（10）、滑轨（6）、中支块（4）和底座（7）；所述底座（7）固定在水平面上，在底座（7）上设置滑轨（6）；所述滑块（10）至少设置三组，均与滑轨（6）配装，其中后面一组滑块与支杆座（1）固定装配，前面一组滑块通过球轴承组件（9）与待测量支臂管件（5）装配，中间一组滑块与中支块（4）固定装配；所述上支杆（2）和下支杆（3）平行布置，它们后端与支杆座（1）固定装配，形成倾倒放置的 “U”型框架，在上支杆（2）的前端设置百分表（8），所述百分表（8）的测量杆尾部设有上测头（8-1）；所述下支杆（3）的前端设有下测头（3-1）、管撑组件（3-2）和弹簧顶紧组件（3-3），所述下测头（3-1）与上测头（8-1）相对布置，测量作业时，下支杆（3）穿入待测量支臂管件（5）内腔，通过弹簧顶紧组件（3-3）与管撑组件（3-2）配合使下测头（3-1）贴合支臂管件（5）的内壁，所述管撑组件（3-2）中心轴线与弹簧顶紧组件（3-3）中心轴线垂直；所述中支块（4）用于支撑待测量支臂管件（5）的后端。

2.根据权利要求1所述的支臂管件壁厚尺寸偏差测量装置，其特征是，所述管撑组件（3-2）包括滚珠（3-2-1）、压缩弹簧（3-2-2）和套筒（3-2-3）；所述套筒（3-2-3）嵌装在下支杆（3）前端，套筒（3-2-3）两端为缩口结构；所述压缩弹簧（3-2-2）置于套筒（3-2-3）中，在压缩弹簧（3-2-2）两端设置滚珠（3-2-1）；所述滚珠（3-2-1）通过套筒（3-2-3）两端缩口限位。

3.根据权利要求1或2所述的支臂管件壁厚尺寸偏差测量装置，其特征是，所述弹簧顶紧组件（3-3）包括顶紧弹簧（3-3-1）、销轴（3-3-2）和锁紧套（3-3-3）；所述顶紧弹簧（3-3-1）套装在销轴（3-3-2）上，置于在下支杆（3）前端设置的槽孔中，在顶紧弹簧（3-3-1）两端分别设置顶紧执行端（3-3-1-1）和顶紧控制端（3-3-1-2）；所述锁紧套（3-3-3）以间隙配合方式套装在下支杆（3）外面，通过锁紧套（3-3-3）沿下支杆（3）轴向水平移动来控制顶紧弹簧（3-3-1）的工作状态。

4.根据权利要求3所述的支臂管件壁厚尺寸偏差测量装置，其特征是，所述中支块（4）设有支臂管件上下位置调整机构，所述支臂管件上下位置调整机构设置带调节钮的转轴（4-1）、锁紧钮（4-3）和偏心套（4-2），所述带调节钮的转轴（4-1）尾端穿过中支块（4）后与锁紧钮（4-3）装配，所述偏心套（4-2）以固定装配方式套装在带调节钮的转轴（4-1）上，待测量支臂管件（5）后端搭放在偏心套（4-2）上。

5.根据权利要求4所述的支臂管件壁厚尺寸偏差测量装置，其特征是，所述底座（7）为开口向下倒置槽钢结构，在其上端面固定安装滑轨（6）。

6.一种支臂管件形位偏差测量方法，其特征是，所述测量方法借助如权利要求1至5中任一项所述的测量装置实现支臂管件（5）壁厚偏差值全方位的测量，包括以下操作步骤：

a、推拉“U”型框架，使后面一组滑块（10）移动至滑轨（6）最后端；

b、将支臂管件（5）前端装入球轴承组件（9）的内孔中，支臂管件（5）后端放置在中支块（4）上；通过支臂管件上下位置调整机构调整支臂管件（5）后端上下位置，使支臂管件（5）呈水平放置状态，保证支臂管件（5 ）前后两端处于同一高度位置；

c、通过标准样块校准百分表（8）零位；

d、将下支杆（3）插入支臂管件（5）后端孔口位置，沿下支杆（3）推拉弹簧顶紧组件（3-3）中锁紧套（3-3-3），通过锁紧套（3-3-3）卡住顶紧弹簧（3-3-1）的顶紧控制端（3-3-1-2），使顶紧弹簧（3-3-1）的顶紧执行端（3-3-1-1）对支臂管件（5）施加向下的推力，保证下测头（3-1）贴合支臂管件（5）的内壁；

e、推拉“U”型框架，使百分表（8）的上测头（8-1）及下支杆（3）的下测头（3-1）位于支臂管件（5）的最左端；

f、向右缓慢推拉“U”型框架，观察百分表（8）读数变化，并记录百分表读数最大值和最小值，即为本次测量支臂管件（5）壁厚偏差数值；

g、转动支臂管件（5），重复上述步骤，对支臂管件（5）周向不同位置进行壁厚偏差测量；

h、比较若干次测量数据，得出支臂管件壁厚偏差数值。

7.根据权利要求6所述的支臂管件形位偏差测量方法，其特征是，在所述步骤b中，进行支臂管件（5）后端上下位置调整时，旋转带调节钮的转轴（4-1），使偏心套（4-2）随之转动，通过偏心套（4-2）外侧壁与支臂管件接触点的变化实现对支臂管件（5）后端上下位置的调节，再通过支臂管件（5）前端的球轴承组件（9）使支臂管件（5）调整至水平放置状态。

8.根据权利要求6所述的支臂管件形位偏差测量方法，其特征是，在所述步骤c中，标准样块厚度与待测量支臂管件（5）壁厚公称尺寸值一致，校准时，上测头（8-1）、下测头（3-1）分别与标准样块上下端面接触，且上测头（8-1）、下测头（3-1）中心连线与标准块上下端面垂直。