Устройство для определения кинематической точности зубчатой передачи

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ ТОЧНОСТИ ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ(71) Заявитель Государственное учреждение высшего профессионального образования БелорусскоРоссийский университет(72) Авторы Геращенко Василий Васильевич Яскевич Михаил Яковлевич Башаримова Валентина Николаевна Вышняков Юрий Витальевич Геращенко Александр Васильевич Стулов Павел Сергеевич(73) Патентообладатель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(57) Устройство для определения кинематической точности зубчатой передачи, содержащее промежуточное и контролируемое колеса, образующие контролируемую передачу с ведущим и ведомым валами, эталонную передачу, электрическую систему преобразования в электрические сигналы величин углов поворота ведомых валов контролируемой и эталонной передач и блок сравнения, соединенные с блоком регистрации сигналов, фотоэлектрический преобразователь, при этом ведущий вал контролируемой передачи снабжен делительным диском с фиксатором, ведомый вал контролируемой передачи снабжен измерительным диском с радиальными прорезями, расположенными в щелевом проеме фотоэлектрического преобразователя, при этом число прорезей измерительного диска 2 выбрано из соотношения 21,где 1 - число делений делительного диска, - передаточное отношение контролируемой передачи, отличающееся тем, что электрическая система преобразования в электрические сигналы величин углов поворота ведомых валов контролируемой и эталонной передач и блок сравнения выполнены в виде 14388 1 2011.06.30 автоколебательного мультивибратора, дифференцирующей цепи с диодом на выходе, логического элемента И с двумя входами, первым входом соединенного с выходом автоколебательного мультивибратора, первого выходного резистора, соединенного с выходом логического элемента И, интерфейса с двумя каналами, микро ЭВМ, микропроцессора с внутренней памятью в виде первого и второго регистров общего назначения, связанного с интерфейсом посредством шины данных, суммирующего электронного счетчика, выходом подключенного к первому каналу интерфейса, а счетным входом соединенного с выходом первого резистора цифро-аналогового преобразователя электрических сигналов,подключенного к блоку регистрации, а входом - ко второму каналу интерфейса, при этом второй вход логического элемента И и вход дифференцирующей цепи с диодом на выходе соединены параллельно с выходом фотоэлектрического преобразователя, вход установки нуля суммирующего электронного счетчика - с выходом дифференцирующей цепи, а эталонная передача выполнена в виде первого регистра общего назначения микропроцессора с записанным в нем цифровым сигналом. Изобретение относится к машиностроению, а именно к измерительной технике и может быть использовано для измерения кинематических погрешностей зубчатой передачи. Известен прибор для контроля кинематических погрешностей зубчатых колес, содержащий промежуточное колесо, контролируемое и эталонное, которые образуют две сравниваемые зубчатые передачи одна - это колесо промежуточное - колесо контролируемое, а вторая - колесо промежуточное - колесо эталонное При этом точность контролируемого колеса определяется по рассогласованию углов поворота ведомых валов указанных передач, то есть колеса контролируемого и колеса эталонного при повороте промежуточного (ведущего) колеса на некоторый угол 1. Однако этот прибор не обеспечивает возможность оценки кинематической точности реальной пары зубчатых колес, а также необходимость применения эталонных колес с тем же числом зубьев, что и контролируемые. Объясняется это тем, что в известном приборе кинематические погрешности определяются по рассогласованию углов поворота ведомых валов контролируемой и эталонной передач. Известно устройство для контроля кинематической точности зубчатых передач, содержащее промежуточное и контролируемое колеса, образующие контролируемую передачу с ведущим и ведомым валами, эталонную передачу, электрическую систему преобразования в электрические сигналы величин углов поворота ведомых валов контролируемой и эталонной передач и блок сравнения, соединенные с блоком регистрации сигналов, фотоэлектрический преобразователь, соединенный с блоком сравнения, при этом ведущий вал контролируемой передачи снабжен делительным диском с фиксатором, ведомый вал контролируемой передачи снабжен измерительным диском с радиальными прорезями, расположенными в щелевом проеме фотоэлектрического преобразователя,эталонная передача выполнена в виде регулируемого источника постоянного напряжения,соединенного с блоком сравнения сигналов, который выполнен в виде вычитающего элемента на двух резисторах, при этом число прорезей измерительного диска 2 выбрано из соотношения 21,где 1 - число делений делительного диска- передаточное отношение контролируемой передачи 2. Недостатком известного устройства является недостаточная точность определения кинематической точности зубчатых передач. Объясняется это тем, что блок сравнения известного устройства выполнен в виде вычитающего элемента на двух резисторах, отличающихся недостаточной стабильностью своих характеристик, а также что эталонная 2 14388 1 2011.06.30 передача выполнена в виде регулируемого источника постоянного напряжения, выходное напряжение которого является аналоговой величиной, точность установки которой недостаточна. Кроме того, измерение погрешности любым вольтметром отличается недостаточной точностью. Возникает необходимость в совершенствовании устройства. Задачей изобретения является повышение точности определения кинематической погрешности зубчатых передач путем совершенствования устройства. Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для определения кинематической точности зубчатой передачи, содержащем промежуточное и контролируемое колеса, образующие контролируемую передачу с ведущим и ведомым валами, эталонную передачу, электрическую систему преобразования в электрические сигналы величин углов поворота ведомых валов контролируемой и эталонной передач и блок сравнения, соединенные с блоком регистрации сигналов, фотоэлектрический преобразователь, при этом ведущий вал контролируемой передачи снабжен делительным диском с фиксатором, ведомый вал контролируемой передачи снабжен измерительным диском с радиальными прорезями, расположенными в щелевом проеме фотоэлектрического преобразователя, при этом число прорезей измерительного диска 2 выбрано из соотношения 21,где 1 - число делений делительного диска- передаточное отношение контролируемой передачи,согласно изобретению, электрическая система преобразования в электрические сигналы величин углов поворота ведомых валов контролируемой и эталонной передач и блок сравнения выполнены в виде автоколебательного мультивибратора, дифференцирующей цепи с диодом на выходе, логического элемента И с двумя входами, первым входом соединенного с выходом автоколебательного мультивибратора, первого выходного резистора, соединенного с выходом логического элемента И, интерфейса с двумя каналами,микроЭВМ, микропроцессора с внутренней памятью в виде первого и второго регистров общего назначения, связанного с интерфейсом посредством шины данных, суммирующего электронного счетчика, выходом подключенного к первому каналу интерфейса, а счетным входом соединенного с выходом первого резистора, цифроаналогового преобразователя электрических сигналов, подключенного к блоку регистрации, а входом ко второму каналу интерфейса, при этом второй вход логического элемента И и вход дифференцирующей цепи с диодом на выходе соединены параллельно с выходом фотоэлектрического преобразователя, вход установки нуля суммирующего электронного счетчика - с выходом дифференцирующей цепи, а эталонная передача выполнена в виде первого регистра общего назначения микропроцессора с записанным в нем цифровым сигналом. Наличие автоколебательного мультивибратора, дифференцирующей цепи с диодом на выходе, логического элемента И с двумя входами, первым входом соединенного с выходом автоколебательного мультивибратора, первого выходного резистора, соединенного с выходом логического элемента И, интерфейса с двумя каналами, микроЭВМ, микропроцессора с внутренней памятью в виде первого и второго регистров общего назначения,связанного с интерфейсом посредством шины данных, суммирующего электронного счетчика, выходом подключенного к первому каналу интерфейса, а счетным входом соединенного с выходом первого резистора, цифроаналогового преобразователя электрических сигналов, подключенного к блоку регистрации, а входом - ко второму каналу интерфейса,при этом второй вход логического элемента И и вход дифференцирующей цепи с диодом на выходе соединены параллельно с выходом фотоэлектрического преобразователя, вход установки нуля суммирующего электронного счетчика - с выходом дифференцирующей цепи, а эталонная передача выполнена в виде первого регистра общего назначения микропроцессора с записанным в нем цифровым сигналом позволяет подать от автоколебательного мультивибратора на первый вход логического элемента И короткие прямоугольные 3 14388 1 2011.06.30 импульсы (фиг. 2), а на второй вход от фотоэлектрического преобразователя - прямоугольный импульс (фиг. 1) с длительностью, пропорциональной углу поворота измерительного диска, при этом за время, равное длительности импульса от фотоэлектрического преобразователя, на выходе логического элемента появится количество коротких импульсов (фиг. 3), пропорциональное углу поворота измерительного диска. Эти импульсы поступают на счетный вход электронного суммирующего счетчика, подсчитываются и преобразуются в код, который посредством интерфейса и шины данных записывается в первый регистр общего назначения микропроцессора. По программе происходит сравнение этого кода с кодом, записанным ранее во второй регистр общего назначения микропроцессора. Это происходит путем вычитания из кода, записанного в первый регистр,кода, записанного во второй регистр, результат вычитания в виде кода посредством шины данных и интерфейса выдается на вход цифро-аналогового преобразователя, преобразуется в аналоговую величину и регистрируется на выходе блока регистрации. Если испытуемая передача выполнена идеально точно, то регистрируется отсутствие погрешности, если же имеют место кинематические погрешности передачи, то регистрируется ее величина. На фиг. 1 изображена последовательность импульсов от фотоэлектрического преобразователя на фиг. 2 - последовательность коротких импульсов от автоколебательного мультивибратора на фиг. 3 - импульсы на счетном входе суммирующего электронного счетчика на фиг. 4 - схема устройства. Устройство для определения кинематической точности зубчатых передач содержит испытуемую зубчатую передачу, составленную из промежуточного 1 и контролируемого 2 колес, насаженных на ведущий 3 и ведомый 4 валы соответственно, установленный на ведущем валу 3 делительный диск 5 с числом делений 1, фиксатор 6 делительного диска 5, измерительный диск 7, закрепленный на ведомом валу 4 контролируемой передачи и размещенный в щелевом проеме фотоэлектрического преобразователя 8, имеющий число прорезей 21, где- передаточное отношение контролируемой передачи, блок 9 регистрации, автоколебательный мультивибратор 10, дифференцирующую цепь 11 с диодом 12 на выходе, логический элемент И 13 с двумя входами, первым входом соединенный с выходом автоколебательного мультивибратора 10, выходной резистор 14,соединенный с выходом логического элемента И 13, интерфейс 15 с двумя каналами, микроЭВМ 16, микропроцессор 17 с внутренней памятью в виде регистров 18,19 общего назначения, связанный с интерфейсом 15 посредством шины 20 данных, суммирующий электронный счетчик 21, выходом подключенный к первому каналу интерфейса 16, а счетным входом соединенный с выводами выходного резистора 14, цифро-аналоговый преобразователь 22 электрических сигналов, подключенный к блоку 9 регистрации, а входом - ко второму каналу интерфейса 15, при этом второй вход логического элемента И 13 и вход дифференцирующей цепи 11 с диодом 12 на выходе соединены параллельно с выходом фотоэлектрического преобразователя 8, вход установки нуля суммирующего электронного счетчика 21 - с выходом дифференцирующей цепи 11, эталонная передача выполнена в виде первого регистра 18 общего назначения микропроцессора с записанным в нем цифровым сигналом, который соответствует отсутствию погрешностей в передаче. Дифференцирующая цепь 11 содержит два резистора 23, 24 и конденсатор 25. Автоколебательный мультивибратор 10 содержит два транзистора 26, 27, четыре резистора 28,29, 30, 31, два конденсатора 32, 33. Для определения кинематической точности зубчатой передачи, составленной из зубчатых колес 1 и 2, осуществляют повороты ведущего вала 3 передачи на равные углы посредством поворота делительного диска 5 с фиксатором 6, при этом угол поворота составляет 1360/(1), а ведомый вал 4 испытуемой передачи поворачивается на угол 2360 /(1). Вместе с ведомым валом поворачивается и закрепленный на нем измерительный диск 7 на тот же угол. На измерительном диске 7 выполнены радиальные прорези, число которых 21. Следовательно, при повороте делительного диска 5 на один 4 14388 1 2011.06.30 угловой шаг, равный 360/1, измерительный диск 7 повернется на один угловой шаг,равный 360/2. Если испытуемая передача точная, то равным углам поворота делительного 5 диска будут соответствовать одинаковые углы поворота измерительного диска 7. Если имеются кинематические погрешности передачи, то равным углам поворота делительного диска 5 будут соответствовать неодинаковые углы поворота измерительного диска 7. Измерительный диск 7 расположен в щели фотоэлектрического преобразователя 8. Если углы поворота измерительного диска 7 равные, то при каждом повороте на один шаг делительного диска 5 измерительный диск 7 перекрывает световой поток фотоэлектрического преобразователя на одну и ту же величину. При испытании зубчатой передачи на выходе фотоэлектрического преобразователя 8 формируется последовательность импульсов, длительность каждого из которых пропорциональна углу поворота измерительного диска 7, изображенных на фиг. 1, при этом эти импульсы поступают на второй вход логического элемента И 13 и параллельно на вход дифференцирующей цепи 11 с диодом 12. На выходе дифференцирующей цепи 11 с диодом 12 в самом начале прямоугольного импульса от преобразователя 8 формируется импульс, который подается на вход установки нуля электронного счетчика 21, и счетчик обнуляется. Одновременно с выхода автоколебательного мультивибратора 10 непрерывно поступает на первый вход логического элемента И 13 последовательность коротких импульсов(фиг. 2). Поэтому на выходе логического элемента И 13 появятся за время действия прямоугольного импульса от фотоэлектрического преобразователя 8 количество коротких импульсов, пропорциональное длительности импульса от фотоэлектрического преобразователя 8. Следовательно, количество коротких импульсов будет пропорционально углу поворота за один шаг измерительного диска, эти короткие импульсы подаются на счетный вход суммирующего счетчика 21 (фиг. 3). Короткие импульсы подсчитываются считчиком 21 и преобразуются в код на выходе счетчика 21. Сформированный код по сигналу от микропроцессора 16 записывается посредством интерфейса и шины данных в первый регистр 18 общего назначения микропроцессора, во второй регистр которого записан код в виде цифрового сигнала, соответствующий эталонной передаче. По программе происходят сравнения полученного кода с кодом, записанным ранее во второй регистр общего назначения микропроцессора. Это происходит путем вычитания из кода, записанного в первый регистр, кода, записанного во второй регистр, результат вычитания в виде кода посредством шины данных и интерфейса выдается на вход цифроаналогового преобразователя 22, преобразуется в аналоговую величину и регистрируется на выходе блока 9 регистрации. Если испытуемая передача выполнена идеально точно, то регистрируется отсутствие погрешности, если же имеют место кинематические погрешности передачи, то регистрируется ее величина. Применение предлагаемого изобретения позволит получить экономический эффект за счет повышения надежности зубчатых передач. Источники информации 1. Тайц В.А., Марков Н.Н. Нормы точности и контроль зубчатых колес. - М. Машгиз,1962. - С. 14 - 16. 2. Патент РБ 4341, МПК 701 М 13/02, 2002. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6