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千分尺示值偏差分析及修正方法研究

编辑:金沙官网        发布日期:2018-07-02        点击量:636

详细分析了千分尺示值偏差产生的原因,着重分析了丝杆螺距不均匀对示值偏差的影响,先容了示值偏差的三种类型及修正方法。

千分尺示值偏差分析及修正方法研究

千分尺示值偏差产生的原因

千分尺是测量机械零件几何尺寸的计量器具之一,其示值偏差的产生主要与零配件制造的不标准、零配件在使用中磨损以及装配不到位等原因有关。转速仪器检测:机械式转速表、数字式转速表、转速检定装置。

1.影响千分尺示值偏差的因素

影响千分尺示值偏差的因素有以下几方面:

①螺旋副的丝杆不均匀磨损;

②测量面平面性超差;

③丝杆轴向窜动;

④测杆径向摆动;

⑤刻线不精确;

⑥测力过大或过小。

根据计量检修工作中获得的大量数据,可以给出各种因素对千分尺示值偏差产生的影响,结果见表1。由表1可以看出,其中丝杆不均匀磨损是影响示值偏差的最主要原因,也是千分尺常见的故障之一,所以本文对丝杆不均匀磨损造成的示值偏差进行详细分析。

2.千分尺丝杆螺距偏差对示值偏差的影响

千分尺螺旋副的传动偏差对示值偏差有着直接的影响,它决定于丝杆和螺母在旋接长度上的螺距偏差,而这个偏差与丝杆和螺母本身的螺距偏差以及二者的配合情况有关。

1)螺旋副的偏差

螺旋副产生的螺距偏差有以下三种情况:

①螺母螺距正确,丝杆螺距有偏差时,螺旋副的螺距偏差只决定于丝杆;

②丝杆螺距正确,螺母螺距有偏差时,螺旋副的螺距偏差只决定于螺母;

③丝杆和螺母均有偏差时,如果二者偏差方向相反,则螺旋副螺距偏差为其和,方向相同则为其差。

修理中发现,千分尺螺旋副的丝杆和螺母的磨损情况不一样,螺母是均匀磨损,而丝杆上各部分的磨损不均匀,经常使用的部位磨损过多,使用少的部位磨损较少。由图1可看出,在均匀磨损的情况下螺距h是不变的(图1(a));而不均匀磨损才产生螺距偏差Δh(图1(b))。因此,千分尺螺旋副的偏差大多属于第一种情况。

图1螺纹磨损时螺距的变化

2)丝杆螺距偏差对千分尺示值偏差的影响

由螺旋传动原理可知,丝杆螺距与测杆位移有下列关系:

式中:S为测杆在旋转轴线上的位移;h为丝杆螺距;φ为丝杆转角。

若丝杆螺距偏差为Δh,那么测杆位移也将相应变化(即千分尺示值偏差)ΔS,

(1)式即可写成

(3)式是螺距偏差与测杆位移的变化关系式。式中,ΔS和Δh前面的正负号分别表示测杆位移和螺距的增大和减小。

(3)式可看出,若丝杆转角(既微分筒转过角度或示值)不变,则螺距变大时,测杆位移也增大。

当丝杆未磨损时,螺距为h,这时丝杆逆时针转一周(φ/(2π)=1),螺纹牙廊上的点1就跑到点2位置,活动测杆刚好移动一个螺距S=h=0.5 mm(图3(a));但当丝杆磨损后,螺距为h+Δh,丝杆同样转一周时(微分筒仍指零位),螺纹牙廊上的点3跑到点2位置,测杆移动量则为S+ΔS=h+Δh。假若Δh=0.01 mm,那么ΔS=Δh=0.01 mm(图3(b))。这时若将测杆顺时针回旋到图3(a)的位置,微分筒的指针值则由0变为-0.01mm,即示值偏差为-0.01 mm(图3(c))。同理可知,当螺距变小,测杆移动量也变小,示值偏差则为正。


示值偏差的三种类型及修正方法

千分尺的示值偏差,是各种故障和缺陷的综合反应。前面讲过,除微分丝杆的磨损是一个重要的因素外,测量面的平面性,测杆的轴向窜动和径向摆动以及结构上的各种缺陷均会造成偏差。因此,只有消除了以上因素的影响后,才能对微分丝杆进行修理。丝杆的修理采用丝杆与螺母对研的方法,从而消除丝杆的不均

图3丝杆磨损后产生示值偏差的情况匀磨损而造成的螺距偏差,在研磨前应检查各点示值偏差的分布情况,以便找出磨损部位和确定研磨量。振动仪器检测:机械振动台、数字振动台、振动测试仪、测振仪。

1.各点偏差均为负值,其数值相差不多

由于丝杆螺距各点均有磨损,而丝杆根部的螺纹没有磨损或磨损较小,在修理过程中研磨丝杆根部,使其具有其它部位同样的磨损,这样就能全面的、等量的使各点负偏差变正,直到完全合格。

研磨时,应注意找准丝杆根部要研磨的部位,取下微分筒,只将丝杆旋入尺架螺孔中,直到两测量面接触,这时看丝杆根部露出螺母的螺纹有几牙,旋出丝杆,再旋入研磨工具的螺孔中,使丝杆根部仍然露出几牙,找准丝杆需要研磨的部位。重庆计量校准开展全市计量器具新产品的定型鉴定、型式评价及全性能试验,计量器具的司法鉴定、仲裁检验、科技成果鉴定工作;研磨时在丝杆上涂研磨剂,用手来回旋转。为了避免研磨到工作段和提高效率,旋出不得超出2转,旋入一般不超过3~4转。

2.各点偏差均为正值,其数值相差不多

这种情况与第一种情况相反,即丝杆根部磨损较多,工作部位磨损较少,在修理时,除根部外,丝杆普遍研磨,并在正偏差大的地方多研磨。

3.各点偏差有正有负或符号相同,大小相差较大

当偏差为正值时,螺距较小,磨损较少;偏差为负时则相反。为了达到丝杆的均匀磨损,其示值超差的地方多研磨,直到合格为止。如果正、负偏差示值均很大,或偏差示值相差悬殊,首先研零位,使负误差中绝对值最大的一个修到小允差。这时由于各点示值普遍变大,所以原来是正值的变得正误差更大,原来绝对值较小的负值可能变成正误差。根据检定结果,研磨具有正误差的各点,直到所有正误差均不超出示值误差为止。研磨这种的误差类型的丝杆时,与本身螺母对研,这样便于由微分筒刻度找准所需研磨的部位;另一面也可矫正丝杆与螺母配合缺陷,研光工作牙廊,使螺母与丝杆很好地贴合,从而减小牙廊不平对螺距的影响。


结束语

千分尺类量具是几何量计量的基础仪器设备设备,广泛用于我院科研试飞、经营实体的生产工作中。因使用频次比较高,必须对其进行定期的检定、及时的修理,方能确保其状态良好、性能满足预期的使用要求。对千分尺类量具的修理,要求准确判断超差原因、细心维护修理,因此,在掌握并熟练运用相关理论常识的同时,需要不断积累修理经验。本文是在总结了大量修理经验的基础上成文的,目的在于不断提高维修技能,提高计量检修效率,做好服务科研生产的基础工作。

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