RU2406972C1 - Способ измерения толщины зубьев зубчатого колеса - Google Patents

Способ измерения толщины зубьев зубчатого колеса Download PDF

Info

Publication number
RU2406972C1
RU2406972C1 RU2009134790/28A RU2009134790A RU2406972C1 RU 2406972 C1 RU2406972 C1 RU 2406972C1 RU 2009134790/28 A RU2009134790/28 A RU 2009134790/28A RU 2009134790 A RU2009134790 A RU 2009134790A RU 2406972 C1 RU2406972 C1 RU 2406972C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gear
tooth
rotation
thickness
teeth
Prior art date
Application number
RU2009134790/28A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Самуилович Беагон (RU)
Владимир Самуилович Беагон
Евгений Сергеевич Ерилин (RU)
Евгений Сергеевич Ерилин
Александр Львович Фогель (RU)
Александр Львович Фогель
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Институт Железнодорожного Транспорта"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Институт Железнодорожного Транспорта" filed Critical Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Институт Железнодорожного Транспорта"
Priority to RU2009134790/28A priority Critical patent/RU2406972C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2406972C1 publication Critical patent/RU2406972C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для автоматизированного контроля тяговых передач локомотивных колесных пар железнодорожного транспорта, в частности контроля зубчатых колес. Сущность: определяют число зубьев и осуществляют вращение зубчатого колеса, установленного на ступице диска с постоянной угловой скоростью за время одного его полного оборота. Измеряют толщину зубьев зубчатого колеса с использованием лазерного триангуляционного датчика. Для этого через равные интервалы времени измеряют расстояния лазерным датчиком до зубчатого колеса. Преобразуют временную координату в угловую координату поворота с использованием самого зубчатого колеса, после чего рассчитывают толщину Sn зуба зубчатого колеса. Технический результат: повышение точности измерения толщины зубьев зубчатого колеса. 2 ил.

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для автоматизированного контроля тяговых передач локомотивных колесных пар железнодорожного транспорта, в частности контроля зубчатых колес.
Известен способ исследования геометрии элементов зубчатых колес (А.С. № 1446447, G01B 5/20, 23.12.1988 г.), включающий вращение зубчатого колеса, установленного на ступице диска, установку двух датчиков на диск, один из которых выполнен с возможностью взаимодействия с исследуемым элементом, а второй - с цилиндрической поверхностью ступицы, и использование показаний датчиков для исследования деформативности элементов зубчатого колеса.
Недостатком данного способа является невозможность измерения толщины зубьев.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному является способ измерения толщины зубьев зубчатого колеса, включающий вращение зубчатого колеса, установленного на ступице диска, и измерение толщины зубьев зубчатого колеса с использованием подключенного к информационно-вычислительному блоку лазерного триангуляционного датчика, измеряющего расстояние до зубчатого колеса, и лазерный луч которого направлен по радиусу к центру оси вращения зубчатого колеса (US 4547674 A, G01B 11/24, 15.10.1985 г. - прототип).
В известном техническом решении триангуляционный лазерный датчик установлен вне диска на расстоянии, соответствующем динамическому диапазону лазерного датчика. Лазерный луч триангуляционного датчика направляют на поверхность зуба. Изображение светового пятна фокусируется на фотодиодной решетке внутри датчика. Микропроцессор анализирует сигналы решетки и выдает расстояние. Данные с триангуляционного датчика сравниваются с данными преобразователя угол-код в компьютере, и вычисляются нужные параметры.
Недостатком данного метода является снижение точности измерения из-за погрешности измерения угла поворота зубчатого колеса в момент снятия отсчета триангуляционным датчиком.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение точности измерения толщины зубьев зубчатого колеса.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе измерения толщины зубьев зубчатого колеса, включающем вращение зубчатого колеса, установленного на ступице диска, и измерение толщины зубьев зубчатого колеса с использованием подключенного к информационно-вычислительному блоку лазерного триангуляционного датчика, измеряющего расстояние до зубчатого колеса, и лазерный луч которого направлен по радиусу к центру оси вращения зубчатого колеса, предварительно определяют число зубьев зубчатого колеса, после чего зубчатое колесо вращают с постоянной угловой скоростью за время одного его полного оборота, и через равные интервалы времени измеряют расстояние от лазерного триангуляционного датчика до зубчатого колеса, преобразуют временную координату в угловую координату поворота с использованием самого зубчатого колеса, и определяют толщину Sn зуба по формуле
Figure 00000001
n - номер зуба;
r - радиус окружности, на которой производят измерение толщины зуба n зубчатого колеса, пересекающей боковые поверхности зуба n и имеющей центр в точке, совпадающей с осью вращения зубчатого колеса;
Figure 00000002
- угол поворота зубчатого колеса, при котором лазерный луч пересекает первую по ходу движения зубчатого колеса боковую поверхность зуба n в точке окружности с радиусом r;
Figure 00000003
- угол поворота зубчатого колеса, при котором лазерный луч
пересекает вторую по ходу движения зубчатого колеса боковую поверхность зуба n в точке окружности с радиусом r;
β - угол наклона зуба,
причем углы поворота
Figure 00000002
и
Figure 00000003
зубчатого колеса вычисляют по отношению, величины времени от начала измерения к величине периода оборота зубчатого колеса.
Вращение зубчатого колеса с постоянной угловой скоростью за время одного его полного оборота, и измерение с помощью лазерного датчика расстояния до зубчатого колеса через равные интервалы времени, а также использование в качестве преобразователя угол-код самого зубчатого колеса позволяет повысить точность вычисления угла поворота зубчатого колеса, а соответственно и толщины зуба зубчатого колеса.
На фиг.1 показан общий вид устройства для проведения измерений толщины зубьев зубчатого колеса.
На фиг.2 приведена временная зависимость сигнала триангуляционного лазерного датчика.
Устройство, используемое для осуществления заявленного способа (см. фиг.1), может включать в себя диск 1, выполненный с возможностью вращения вокруг оси 2, и на ступице которого установлено зубчатое колесо 3. Устройство снабжено лазерным триангуляционным датчиком 4, подключенным к информационно-вычислительному блоку (на чертежах не показан). В качестве лазерного триангуляционного датчика 4 могут быть использованы, например, триангуляционные датчики серии РФ603 45/50, имеющими минимальное время между отсчетами 0,5 мсек. Вращение диска 1 осуществляют с помощью ролика 5. Лазерный датчик 4 устанавливают на таком расстоянии от зубчатого колеса 3, чтобы при вращении вершины и впадины зубчатого колеса 3 находились в динамическом диапазоне лазерного датчика 4, а лазерный луч датчика 4 был направлен по радиусу к центру оси вращения зубчатого колеса 3 и диска 1.
Способ измерения толщины зубьев зубчатого колеса осуществляется следующим образом.
С помощью ролика 5 равномерно вращают вокруг оси 2 зубчатое колесо 3, установленное на ступице диска 1. С помощью триангуляционного лазерного датчика 4 через равные интервалы времени измеряют расстояние до зубчатого колеса 3. Лазерный датчик 4 измеряет расстояние до исследуемой поверхности в системе координат, связанной с датчиком 4. Начало координат этой системы находится на некотором расстоянии от корпуса датчика 4. Датчик 4 находится на таком расстоянии от зубчатого колеса 3, чтобы вершины и впадины зубчатого колеса попадали в динамический диапазон датчика 4. Падающий луч лазера направлен по радиусу. Плоскость триангуляции параллельна оси вращения зубчатого колеса 3. Отсчеты берутся в дискретные моменты времени. Точное время пересечения определенного уровня от вершины зуба вычисляют с помощью интерполяции.
Измеренные значения записывают в память компьютера. Для преобразования временной координаты в угловую координату поворота используют само зубчатое колесо 3. Для этого необходимо знать число зубьев зубчатого колеса 3, а также соблюдать условие - угловая скорость его вращения не должна изменяться за время одного полного оборота. Анализируя прохождение необходимого числа зубьев, равное числу зубьев зубчатого колеса 3, определяют время его поворота на целый оборот - 360 градусов. Тогда, толщина зуба на заданной высоте от вершины зуба определяется по соотношению времен прохождения данной части зуба и времени полного оборота, с учетом известного радиуса зубчатого колеса 3 или проведением его измерения.
Для разных типов зубчатых колес задают следующие стандартные параметры, известные для данного типа зубчатого колеса: число зубьев - z, модуль - m, угол наклона зуба (линии зуба) - β.
Номинальный радиус окружности, проходящий через вершины зубьев (см. фиг.1), исходя из указанных выше параметров, равен
Figure 00000004
Радиус окружности, на которой измеряется толщина зуба n зубчатого колеса, равен
r=rа-hc, мм,
где hc - расстояние от вершины зуба до плоскости, в которой определяется толщина зуба, мм;
В общем случае радиус окружности, на которой измеряется толщина зуба n, зубчатого колеса, пересекающей боковые поверхности зуба n и имеющей центр в точке О, совпадающей с осью вращения зубчатого колеса равен
Figure 00000005
, мм,
где Н - высота от точки В начала координат лазерного триангуляционного датчика до центра в точке О, совпадающей с осью вращения зубчатого колеса, до, мм;
Figure 00000006
- расстояние от точки В начала координат лазерного триангуляционного датчика до вершины n-го зуба, мм.
Толщину Sn зуба зубчатого колеса вычисляют по формуле
Figure 00000007
, мм
где n - номер зуба;
r - радиус окружности, на которой производят измерение толщины зуба n зубчатого колеса;
Figure 00000002
- угол поворота зубчатого колеса, при котором лазерный луч пересекает первую (правую) по ходу движения зубчатого колеса боковую поверхность зуба n в точке окружности с радиусом r;
Figure 00000003
- угол поворота зубчатого колеса, при котором лазерный луч пересекает вторую (левую) по ходу движения зубчатого колеса боковую поверхность зуба n в точке окружности с радиусом r;
β - угол наклона зуба, град.
Угол поворота
Figure 00000002
и
Figure 00000008
зубчатого колеса соответственно относительно первой (правой) и второй (левой) по ходу движения зубчатого колеса боковой поверхности зуба вычисляют по отношению величины времени от начала измерения к величине периода оборота зубчатого колеса по формуле
Figure 00000009
, град
Figure 00000010
, град
где n - номер зуба;
n0 - номер зуба, принятого за нулевой;
z - число зубьев зубчатого колеса;
fn - значение времени в момент измерения расстояния лазерным датчиком до точки, лежащей соответственно на первой (правой) или второй (левой) по ходу движения зубчатого колеса боковой поверхности зуба n, сек;
Figure 00000011
,
Figure 00000012
- значение времени в момент измерения расстояния лазерным
датчиком до точки, лежащей соответственно на первой (правой) или второй (левой) по ходу движения зубчатого колеса боковой поверхности зуба n0, сек;
Figure 00000013
,
Figure 00000014
- значение времени в момент измерения расстояния лазерным датчиком до точки, лежащей соответственно на первой (правой) или второй (левой) по ходу движения зубчатого колеса боковой поверхности z-го зуба, сек.
Можно также вычислить среднюю толщину зуба зубчатого колеса на радиусе окружности r, которая равна
Figure 00000015
, мм
Таким образом, заявленный способ позволяет одновременно упростить процесс измерения и контроля зубьев и повысить точность измерения геометрических размеров зубьев зубчатого колеса.

Claims (1)

  1. Способ измерения толщины зубьев зубчатого колеса, включающий вращение зубчатого колеса, установленного на ступице диска, и измерение толщины зубьев зубчатого колеса с использованием подключенного к информационно-вычислительному блоку лазерного триангуляционного датчика, измеряющего расстояние до зубчатого колеса и лазерный луч которого направлен по радиусу к центру оси вращения зубчатого колеса, отличающийся тем, что определяют число зубьев зубчатого колеса, после чего зубчатое колесо вращают с постоянной угловой скоростью за время одного его полного оборота, и через равные промежутки времени измеряют расстояние от лазерного триангуляционного датчика до зубчатого колеса, преобразуют временную координату в угловую координату поворота с использованием самого зубчатого колеса, и определяют толщину Sn зуба по формуле
    Figure 00000016
    где
    n - номер зуба;
    r - радиус окружности, на которой производят измерение толщины зуба n зубчатого колеса, пересекающей боковые поверхности зуба n и имеющей центр в точке, совпадающей с осью вращения зубчатого колеса;
    Figure 00000002
    - угол поворота зубчатого колеса, при котором лазерный луч пересекает первую по ходу движения зубчатого колеса боковую поверхность зуба n в точке окружности с радиусом r;
    Figure 00000003
    - угол поворота зубчатого колеса, при котором лазерный луч пересекает вторую по ходу движения зубчатого колеса боковую поверхность зуба n в точке окружности с радиусом r;
    β - угол наклона зуба,
    причем углы поворота
    Figure 00000002
    и
    Figure 00000008
    зубчатого колеса вычисляют по отношению величины времени от начала измерения к величине периода оборота зубчатого колеса.
RU2009134790/28A 2009-09-17 2009-09-17 Способ измерения толщины зубьев зубчатого колеса RU2406972C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009134790/28A RU2406972C1 (ru) 2009-09-17 2009-09-17 Способ измерения толщины зубьев зубчатого колеса

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009134790/28A RU2406972C1 (ru) 2009-09-17 2009-09-17 Способ измерения толщины зубьев зубчатого колеса

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2406972C1 true RU2406972C1 (ru) 2010-12-20

Family

ID=44056707

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009134790/28A RU2406972C1 (ru) 2009-09-17 2009-09-17 Способ измерения толщины зубьев зубчатого колеса

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2406972C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103246293A (zh) * 2013-04-27 2013-08-14 长春理工大学 齿轮激光测量中光束过心调整方法
CN108072322A (zh) * 2016-11-10 2018-05-25 克林格伦贝格股份公司 带光学传感器的坐标测量装置以及对应的方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103246293A (zh) * 2013-04-27 2013-08-14 长春理工大学 齿轮激光测量中光束过心调整方法
CN103246293B (zh) * 2013-04-27 2015-12-09 长春理工大学 齿轮激光测量中光束过心调整方法
CN108072322A (zh) * 2016-11-10 2018-05-25 克林格伦贝格股份公司 带光学传感器的坐标测量装置以及对应的方法
CN108072322B (zh) * 2016-11-10 2021-03-05 克林格伦贝格股份公司 带光学传感器的坐标测量装置以及对应的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107588742A (zh) 一种基于线结构光的圆柱齿轮齿廓偏差测量方法
EP3508394B1 (en) System and method for monitoring locomotive wheel size
US8598509B2 (en) Optical encoder
CN105277129B (zh) 一种激光测距传感器动态无接触轨距测量系统
EP1980824A1 (en) Absolute position length-measurement type encoder
CN108050946B (zh) 一种基于线结构光的齿轮齿厚测量方法
CN104024790B (zh) 带螺纹的管的端部形状测量方法
CN108981614A (zh) 一种用圆光栅及自准直仪测量主轴回转误差的装置及方法
CN106289087B (zh) 一种消除齿轮双面啮合测量仪中标准齿轮引入误差的方法
RU2406972C1 (ru) Способ измерения толщины зубьев зубчатого колеса
JP5824342B2 (ja) リニアエンコーダ
JP5345568B2 (ja) 鉄道軌道の曲率・曲線半径測定方法
CN113447670A (zh) 一种单目线阵视觉追踪条纹编码标志的转速测量方法及系统
JP2012247346A (ja) 長尺材の測長方法及び装置
CN107588737B (zh) 一种基于线结构光的圆柱齿轮齿距偏差测量方法
KR100628351B1 (ko) 멀티라인 레이저를 이용한 차륜형상 측정장치
CN106247989A (zh) 一种导轨滚转角现场标定及测量装置及方法
CN107063923B (zh) 一种检测液体密度的系统、方法及应用
CN105783738A (zh) 一种增量式小量程位移传感器及测量方法
CN103994722B (zh) 基于自聚焦原理的光栅精密测量结构及测量方法
CN103993530B (zh) 一种基于角度量测的轨道沉降量测装置及量测方法
CN103278107B (zh) 激光扫描光栅补偿测量齿轮形貌的装置及方法
CN112815882A (zh) 一种高精度晶体定向角度测量装置及工作方法
CN204422207U (zh) 一种回转运动传动精度的检测装置
CN211697544U (zh) 一种综合平台定位系统

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200918