SU1677495A1

SU1677495A1 - Method for controlling quality of match in machine parts

Info

Publication number: SU1677495A1
Application number: SU884608912A
Authority: SU
Inventors: Альберт Викторович Королев; Юрий Григорьевич Кочетков
Original assignee: Саратовский политехнический институт
Priority date: 1988-11-25
Filing date: 1988-11-25
Publication date: 1991-09-15

Abstract

Изобретение относитс к машиностроению , к контролю качества сопр жени винтовых пар скольжени и качени . Целью изобретени вл етс повышение точности при контроле сопр жени винтовых пар. После приложени к одной из частей сопр жени осевой нагрузки, которую мен ют во времени от 0 до максимально рабочей, измер ют величину перемещени этой части и анализируют характер изменени полученной зависимости, сравнива ее с эталонной. 2 ил.The invention relates to mechanical engineering, to the quality control of the mating of slip and rolling screw pairs. The aim of the invention is to improve the accuracy in controlling the mating of screw pairs. After an axial load is applied to one of the parts of the junction, which varies in time from 0 to the maximum working one, the amount of movement of this part is measured and the nature of the change in the obtained dependence is analyzed, comparing it with the reference one. 2 Il.

Description

Изобретение относитс к машиностроению , к контролю качества сопр жени винтовых пар скольжени и качени .The invention relates to mechanical engineering, to the quality control of the mating of slip and rolling screw pairs.

Цель изобретени - повышение точности при контроле сопр жени винтовых пар.The purpose of the invention is to improve the accuracy in controlling the conjugation of screw pairs.

На фиг. 1 изображена схема измерени качества сопр жени винтовой пары; на фиг. 2 - эталонные и фактическа кривые зависимости величины деформации от нагрузки .FIG. Figure 1 shows a scheme for measuring the quality of the conjugation of a screw pair; in fig. 2 - reference and actual stress-strain curves.

Примером осуществлени способа вл етс контооль качества винтовой пары. Гайка 1 навинчиваетс на сопр гаемый с ней винт 2 и фиксируетс относительно оси винта в заданном положении. К одному из торцов гайки, противоположному тому, через который будет передаватьс нагрузка, подвод тс до соприкосновени с ним измерительными наконечниками измерительные приборы 3. В качестве измерительных приборов могут использоватьс стрелочные приборы (индикаторы, микрометрические головки и т.д.) или электрические приборы типа индуктивных, емкостных, тензометрических , пьезоэлектрических и других датчиков , св занных через усилители с самописцами , показывающими приборами или со средствами автоматики. Количество измерительных наконечников желательно иметь не менее трех, равномерно расположенных по окружности, чтобы результаты измерени не зависели от возможного перекоса гайки под нагрузкой относительно винта,An example of the method is the quality of a screw pair. The nut 1 is screwed onto the associated screw 2 and is fixed relative to the axis of the screw in a predetermined position. One end of the nut, opposite to the one through which the load will be transmitted, is brought into contact with measuring tips 3 with measuring tips 3. Pointer instruments (indicators, micrometer heads, etc.) or electrical devices may be used as measuring instruments. inductive, capacitive, strain gauge, piezoelectric and other sensors connected through amplifiers with recorders, indicating devices or automation means. The number of measuring tips it is desirable to have at least three, evenly spaced around the circumference, so that the measurement results do not depend on the possible bias of the nut under the load relative to the screw,

Положение измерительных приборов или датчиков 3 фиксируетс основанием 4, на котором они закреплены, и контргайкой 5. Основание 4, на котором закреплены приборы 3, можно выполнить в виде разрезного кольца, базирующимс по наружной поверхности винта и закрепл ющимс на этой поверхности аксиально расположенным винтом. Важно, чтобы жесткость контакта с винтом устройства, на котором закреплены приборы, была существенно выше жесткости контакта винта 1 и гайки 2. Стрелки приборов настраиваютс на нуль. После этого нагрузка Р постепенно возрастает. Происходит деформаци гайки относительСThe position of the measuring devices or sensors 3 is fixed by the base 4 on which they are fixed and by the lock nut 5. The base 4 on which the devices 3 are fixed can be made in the form of a split ring based on the outer surface of the screw and fixed on the surface of an axially located screw. It is important that the stiffness of the contact with the screw of the device on which the devices are fixed is substantially higher than the stiffness of the contact of the screw 1 and the nut 2. The arrows of the devices are adjusted to zero. After this, the load P gradually increases. There is a deformation of the nut relative to

О VIAbout VI

22

4545

СЛSL

но винта. При каждом значении нагрузки снимаютс показани приборов, усредн ютс и сравниваютс с допустимым. Это сравнение осуществл етс графическим способом (фиг, 2) путем определени положени кривой фактической зависимости деформации а от нагрузки Рн с кривыми допустимых предельных зависимостей. Если вместо стрелочных приборов 3 используютс датчики, то сравнение фактической деформации винта и гайки с допустимой может осуществл тьс аэтоматическм с подачей соответствующих световых, звуковых или иных сигналов, что существенно упрощает контроль. Процесс контрол заканчиваетс , когда нагрузка на гайку достигает значени максимально возможной нагрузки Рмакс при эксплуатации (фиг, 2),but screw. At each value of the load, the readings of the instruments are taken, averaged and compared with the allowable. This comparison is carried out graphically (Fig. 2) by determining the position of the curve of the actual dependence of the deformation a on the load PH with the curves of the permissible limit dependences. If sensors are used instead of dial gauges 3, then the actual deformation of the screw and nut with the allowable one can be made automatically with the corresponding light, sound or other signals, which greatly simplifies the control. The monitoring process ends when the load on the nut reaches the maximum possible load Pmax during operation (Fig 2)

Указанный диапазон изменени нагрузки необходим, чтобы достаточно достоверно вы вить характер зависимости деформации от нагрузки. Расширение диапазона изменени нагрузки дополнительную информацию не дает, а трудоемкость измерений может возрасти, Значени нагрузки должны быть близкими к максимальным , так как они в основном определ ют работоспособность сопр жени , но ее значение выше максимально возможной рабочей нагрузки тер ет смысл и может вызвать повреждение сопр жени .The indicated range of load variation is necessary in order to sufficiently reliably reveal the nature of the dependence of strain on load. Expansion of the range of variation of the load does not provide additional information, and the laboriousness of the measurements may increase. The load values should be close to the maximum, since they mainly determine the operability of the interface, but its value above the maximum possible workload loses meaning and can cause damage to the interface. wives

Эталонные зависимости деформации от нагрузки могут быть рассчитаны по формулам теории упругости, либо могут быть получены статистической обработкой результатов специальных исследований.Standard dependencies of deformation on load can be calculated by the formulas of the theory of elasticity, or can be obtained by statistical processing of the results of special studies.

Предлагаемый способ целесообразно использовать дл анализа вли ни на работоспособность соединени различных факторов . Например, можно вы вить вли ние на точность сопр жени погрешности формы профил винта и гайки и погрешность шага резьбы. Известно, что в общем виде деформаци а сопр жени от нагрузки Р носит характер параболической зависимости с произвольным показателем степениThe proposed method is expediently used to analyze the effect on the operability of a compound of various factors. For example, it is possible to exert an influence on the accuracy of the conjugation of the error in the shape of the profile of the screw and nut and the error in the thread pitch. It is known that in the general form of strain a of load P, has the character of a parabolic dependence with an arbitrary exponent

а (1)a (1)

где п - показатель степени, характеризующий геометрическую форму сопр гаемых поверхностей (цилиндрическую, сферическую , параболическую и т.д.);where n is an exponent characterizing the geometric shape of the mating surfaces (cylindrical, spherical, parabolic, etc.);

А - коэффициент, характеризующий свойства материалов деталей и относительные размеры сопр гаемых поверхностей.And - the coefficient characterizing the properties of materials of parts and the relative dimensions of the mating surfaces.

Так, если сопр гаемые поверхности имеют начальный линейный контакт и плотно прилегают одна к другой по всему проф- илю, то зависимость деформации от нагрузки выражаетс примерно линейнойSo, if the mating surfaces have an initial linear contact and fit tightly to one another over the entire profile, then the dependence of the deformation on the load is expressed approximately linearly.

пологой зависимостью п 1. Это наиболее благопри тный случай. Однако вследствие наличи погрешностей угла профил резьбы контакт витков может получитьс кромочный . В таком случае зависимость деформации от нагрузки будет параболической с показателем степени п 0,5. Это самый неблагопри тный случай.gently addictive n 1. This is the most favorable case. However, due to the presence of errors in the angle of the thread profile, the contact of the turns can be edged. In this case, the dependence of the strain on the load will be parabolic with an exponent n 0.5. This is the most unfavorable case.

Дл предотвращени кромочного контакта боковой профиль витков винта или гайки делают выпуклым. 8 этом случае зависимость деформации от нагрузки соответствует параболической с показателем степени rj 2/3. Таким образом, построив эзвисимость деформации сопр жени от нагрузки, можно определить характер сопр жени : кромочный, линейный, точечный или какой- либо промежуточный.To prevent the edge contact, the side profile of the screw or nut turns is made convex. In this case, the dependence of the strain on the load corresponds to a parabolic with the exponent rj 2/3. Thus, by constructing the load deformation strain, one can determine the nature of the edge: linear, point, or some kind of intermediate.

Если упругие свойства материалов деталей сопр жени известны, то по расположению кривой зависимости деформаций от нагрузки вдоль оси деформации можно судить об относительных размерах контактирующих поверхностей (величина ихIf the elastic properties of materials of parts of the interface are known, then by the location of the strain dependence of strain on the load along the strain axis, one can judge the relative sizes of the contacting surfaces (their magnitude

относительной выпуклости, вогнутости, конусности , непр молинейности и т.д.). Например , если крива соответствует параболе с п 2/3, то это свидетельствует о точечное начальном контакте сопр гэемых поверхностей. Однако степень относительной выпуклости этих поверхностей выше. Такому сопр жению в меньшей степени угрожает кромочный контакт при возможных перекосах сопр гаемых деталей вrelative convexity, concavity, taper, non linearity, etc.). For example, if the curve corresponds to a parabola with n 2/3, then this indicates a point-like initial contact of the matching surfaces. However, the degree of relative convexity of these surfaces is higher. Such contact is less threatened by edge contact with possible distortions of the mating parts in

процессе эксплуатации, но при отсутствии перекоса давление на площадке контакта будет выше,operation, but in the absence of skew pressure on the contact area will be higher

Зна характер зависимости деформации сопр жени от нагрузки, несложно поThe nature of the dependence of the deformation of the interface on the load is easy to

известным формулам достоверно определить характер распределени и величину контактных напр жений, размеров площадок контакта и, таким образом, предсказать работоспособность сопр жени . На фиг. 2,known formulas reliably determine the nature of the distribution and magnitude of the contact stresses, the size of the contact areas and, thus, predict the efficiency of the interface. FIG. 2,

например, показаны зависимости величины максимальных контактных напр жений Тмакс. относительной площадки контакта S/Зн (отношение фактической площадки контакта и площади боковой поверхностиfor example, the dependences of the maximum contact voltage Tmax are shown. relative contact area S / Зн (the ratio of the actual contact area and the side surface area

витков гайки) и числа контактирующих витков т, рассчитанных по результатам измерени деформации гайки и винта с трапецеидальной резьбой со средним диаметром 48 мм.turns of the nut) and the number of contacting turns t, calculated from the results of measuring the deformation of the nut and screw with a trapezoidal thread with an average diameter of 48 mm.

По результатам измерени устанавливают зависимостьAccording to the measurement results establish the dependence

а- 4,24- 10 3ра.5(2)a- 4.24-10 3p.5 (2)

Следовательно, контакт витков кромочный , неблагопри тный (п 0,5). По даннымConsequently, the contact of the turns is edging, unfavorable (n 0.5). According to

А и п с учетом материала винта (сталь) и гайки (бронза) на основе известных зависимостей стро т зависимость напр жений Тмакс , относительной площади контакта и числа контактирующих витков т. Как видно, в рабочем диапазоне нагрузок контактные напр жени велики, а относительна площадь контакта мала. Следовательно, сопр жение некачественное.A and p, taking into account the material of the screw (steel) and the nut (bronze), based on the known dependencies, build the dependence of the stresses Tmax, the relative contact area and the number of contact turns m. As can be seen, in the working load range the contact stresses are large, contact is small. Consequently, the mating is of poor quality.

Последующа проверка числа контакти- рующих витков и размеров п тна контакта по кромке показывает, что расчеты произведены правильно. Придание боковой поверхности витков небольшой выпуклости в дальнейшем позвол ет предотвратить кро- мочный контакт и повысить качество сопр жени . Поэтому предлагаемый способ контрол позвол ет осуществить оптимизацию геометрических параметров сопр жени кинематических пар в широком A subsequent check of the number of contact turns and the size of the contact patch along the edge shows that the calculations were performed correctly. Giving the side surface of the coils a slight bulge in the future helps to prevent short contact and improve the quality of the pairing. Therefore, the proposed method of control allows optimization of the geometric parameters of the conjugation of kinematic pairs in a wide

диапазоне условий их работы, а следовательно , существенно повысить их работоспособность .range of conditions of their work, and therefore significantly improve their performance.

Claims

Claims The method of controlling the quality of mates in machine parts is that an axial load is applied to one of the mate parts, the amount of movement of this part is measured depending on the load, the resulting relationship is compared with the reference one, and the quality of the link is determined; characterized in that, in order to increase the accuracy in controlling the screw pair, the load is varied in time discretely or continuously in the range from 0 to the maximum working one and the nature of the variation in the resulting relationship with the load changes is analyzed.

J

B

sa

fig1

2