專利名稱：新型滾輪法測量頭結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及測量裝置，更具體地說是利用滾輪法對大直徑進行測量的裝置。
背景技術(shù)：
大型機械設(shè)備，如水輪機、汽輪機、大型發(fā)電機組、大型軸承圈等，常需對大直進行高精度測量。大直徑測量必須解決以小測大、在線測量等一系列問題。目前所采用的方法有大型量具測法、л尺測量法、弓高弦長測量法、經(jīng)緯儀測量法、超聲波測量法、激光瞄準定位塊法等等。但這些方法有的測量準確度達不到要求，有的測量效率較低，難以在生產(chǎn)實踐中推廣應用。相比較而言，滾輪法更具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、能實現(xiàn)高效率測量等優(yōu)勢。滾輪法的測量原理是利用已知直徑為d的標準滾輪與被測工件作無滑動的對滾，精確測量被測工件轉(zhuǎn)過N圈時標準滾輪的相應轉(zhuǎn)角 然后由下式求得被測工件的直徑DD＝d×/(N×360)。
但是，現(xiàn)有的滾輪法直徑測量系統(tǒng)由于存在“打滑”的問題，以及滾輪因受壓而變形的影響，其測量很難達到高準確度水平。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是避免上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足之處，提供一種新型滾輪法測量頭結(jié)構(gòu)，以避免“打滑”，并修正因滾輪受壓變形所造成的測量誤差，提高測量精度。
本實用新型解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本實用新型包括與被測工件摩擦嚙合的標準滾輪、滾輪支承架、用于支承滾輪支承架的直線滾動導軌副，以及包括預緊彈簧在內(nèi)的加力機構(gòu)。
本實用新型結(jié)構(gòu)特點是所述標準滾輪為防滑型，防滑型標準滾輪是在滾輪的外周開設(shè)圈槽，槽中放置有防滑膠圈。
本實用新型的結(jié)構(gòu)特點還在于在所述加力機構(gòu)中設(shè)置測力傳感器，測力傳感器為標準滾輪與被測工件之間的正壓力測力傳感器。
與已有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果體現(xiàn)在1、打滑現(xiàn)象是滾輪法測量的一個致命弱點，它直接影響著滾輪法的測量精度。打滑現(xiàn)象的產(chǎn)生主要原因是因為滾輪與被測工件之間的摩擦力不夠，可以通過增大兩者之間的正壓力來避免這一現(xiàn)象。但若是兩者間的正壓力增大，會使得滾輪的受壓變形量同時增大，這將帶來一定的測量誤差。同時，若是兩者間的正壓力過大，則無法帶動滾輪形成對滾。本實用新型通過增大滾輪與被測工件之間的摩擦系數(shù)可以有效地解決這一問題，從結(jié)構(gòu)方面來考慮，本實用新型中防滑型的滾輪結(jié)構(gòu)是提高滾輪法測量精度的一個方便而有效的方法。
2、除了打滑現(xiàn)象外，滾輪受壓變形也是影響滾輪法測量精度的一個重要方面。由于滾輪與被測工件間需要一定的正壓力以保證對滾，這個正壓力就會使?jié)L輪產(chǎn)生微小的徑向變形。設(shè)被測直徑是滾輪直徑的k倍，即D＝kd。若滾輪直徑在對滾時產(chǎn)生了微小變形量Δd，根據(jù)誤差傳遞，所造成的測量誤差ΔD＝k×Δd，顯然，被測工件的直徑越大，k就越大，測量誤差也就隨之增大。本實用新型在加力機構(gòu)中設(shè)置測力傳感器，通過實驗先擬得變形與壓力之間的數(shù)學關(guān)系，再在實際測量中測得滾輪所受壓力，進而可以實時修正滾輪變形所帶來的測量誤差，保證測量精度。


圖1為本實用新型測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實用新型測量頭結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本實用新型標準滾輪結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
參見圖1，被測工件1為被測軸，針對被測工件1分別設(shè)置由被測軸轉(zhuǎn)數(shù)N的測量裝置2、測量頭裝置4控制及測量電路3構(gòu)成的測量系統(tǒng)。
參見圖2，測量頭的具體構(gòu)成包括與被工件1形成摩擦嚙合的標準滾輪5、滾輪支承架6、用于支承滾輪支承架6的直線滾動導軌副7，以及包括預緊彈簧8在內(nèi)的加力機構(gòu)。
參見圖3，本實施例中的標準滾輪5為防滑型，防滑型標準滾輪5是在滾輪的輪面上沿其圓周方向開設(shè)溝槽，槽中放置有防滑膠圈9?？梢圆捎脴藴始癘”型橡膠密封圈。對于直徑為Φ110、寬為18的標準滾輪，可以在其輪面上沿圓周方向開設(shè)兩道溝槽，溝槽內(nèi)放置Φ103×3.55的“O”型防滑膠圈，其高度稍微高出標準滾輪接觸輪面。另外，為了保證被測工件軸與標準滾輪轉(zhuǎn)動軸之間互相平行，以消除滾輪與轉(zhuǎn)動軸安裝時存在的同軸度誤差，將標準滾輪5與其轉(zhuǎn)動軸11設(shè)置為一整體結(jié)構(gòu)。
此外，圖2所示，具體實施中，可以在預緊機構(gòu)中設(shè)置測力傳感器10。測力傳感器10應該為標準滾輪5與被測工件1之間的正壓力測力傳感器。圖2中示出的調(diào)節(jié)螺釘12可用于適當調(diào)整正壓力值的大小。
工作過程中通過加力機構(gòu)施加滾輪與被測工件之間必須的正壓力，以產(chǎn)生足夠的摩擦力來帶動滾輪對滾，與滾輪同軸安裝的圓光柵精確測量滾輪的轉(zhuǎn)角，滾輪及滾輪支承架通過支承在直線滾動導軌副中的浮動性，以防止被測工件跳動對測量結(jié)果的影響。
由于膠圈具有彈性，通過加力裝置保證標準滾輪被測工件直接接觸，因而膠圈可有效地增加標準滾輪與被測工件之間的摩擦力，避免打滑。
未加膠圈時，正壓力為F下標準滾輪與被測工件之間的摩擦力f1＝k1F，其中，k1為鋼-鋼的摩擦系數(shù)，一般為0.10-0.20。
加上膠圈之后的摩擦力f2＝k1F2+k2F1其中，k2為膠圈-鋼的摩擦系數(shù)，一般為0.50-0.70，F(xiàn)1為膠圈全部壓縮進所需的正壓力，F(xiàn)2為此時標準滾輪與被測工件之間的正壓力，顯然F＝F1+F2。
那么增加的摩擦力為 Δf＝f2-f1＝(k2-k1)F1。
實驗結(jié)果顯示，當施加的正壓力F1＝11.4N時，膠圈全部被壓縮，此時標準滾動與被測工件開始接觸。實際測量時，若標準滾輪與被測工件的正壓力為50N，兩者之間的摩擦力為f1＝50×0.15＝7.5N，加上膠圈以后增大的摩擦力為Δf＝0.5×11.4＝5.7N。
具體實施中，溝槽寬度及深度的設(shè)計，要使得施加正壓力后，膠圈能被全部擠壓在溝槽內(nèi)，以確保標準滾輪與被測工件的直接接觸。
除了打滑現(xiàn)象外，標準滾輪受壓變形也是影響滾輪法測量精度的一個重要方面。可以通過實驗，預先建立起標準滾輪所受壓力與其徑向變形之間的數(shù)學模型，利用本實施例中的測力傳感器10，實時測得標準滾輪5所受壓力，從而獲得標準滾輪變形量的大小。
此外，通過本實施例中測力傳感器10設(shè)置的測力裝置，還可以在測量中控制被測工件與標準滾輪之間的正壓力大小。標準滾輪是依靠摩擦力實現(xiàn)與被測工件對滾的，而摩擦力與兩者間的正壓力有關(guān)，正壓力不能太小，也不能過大，必須控制在一定的范圍內(nèi)，在設(shè)置測力裝置以后，根據(jù)測力傳感器的讀數(shù)即可方便地做到這一點。
權(quán)利要求1.新型滾輪法測量頭結(jié)構(gòu)，包括與被測工件(1)摩擦嚙合的標準滾輪(5)、滾輪支承架(6)、用于支承滾輪支承架(6)的直線滾動導軌副(7)，以及包括預緊彈簧(8)在內(nèi)的加力機構(gòu)；其特征是所述標準滾輪(5)為防滑型，防滑型標準滾輪(5)是在滾輪的輪面上沿其圓周方向開設(shè)溝槽，溝槽中放置有防滑膠圈(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型滾輪法測量頭結(jié)構(gòu)，其特征是所述防滑膠圈(9)為“O”型橡膠密封圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型滾輪法測量頭結(jié)構(gòu)，其特征是在所述加力機構(gòu)中設(shè)置測力傳感器(10)，所述測力傳感器(10)為標準滾輪(5)與被測工件(1)之間的正壓力測力傳感器。
專利摘要新型滾輪法測量頭結(jié)構(gòu)，包括與被測工件摩擦嚙合的標準滾輪、滾輪支承架、用于支承滾輪支承架的直線滾動導軌副，以及包括預緊彈簧在內(nèi)的加力機構(gòu)。其特征是所述標準滾輪為防滑型，是在滾輪的外周開設(shè)圈槽，槽中放置有防滑膠圈；其特征還在于在加力機構(gòu)中設(shè)置測力傳感器。本實用新型一方面通過增大滾輪與被測工件間摩擦系數(shù)以避免“打滑”，提高測量精度。另一方面，依據(jù)壓力與變形的關(guān)系曲線，在加力機構(gòu)中設(shè)置測力傳感器，實時測得滾輪所受壓力，進而修正滾輪變形帶來的測量誤差，保證測量精度。
文檔編號G01B5/08GK2612927SQ0322097
公開日2004年4月21日 申請日期2003年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月4日
發(fā)明者余曉芬, 許彥鑫, 曾漢平, 丁曉牧, 金施群, 陳曉懷 申請人:合肥工業(yè)大學, 安徽省長江計量所