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浅谈螺栓球角度测量仪的设计与测量

发布时间:2016-11-17 阅读:0次

  近年来,建筑行业一种新型的网架结构很快得到普及。其特点是零件容易加工,安装灵活方便,造型别致。网架结构是应用力学原理,把重力按一定的角度进行分散作用,它是靠钢管和螺栓球节点连接实现的。螺栓球是这一结构的重要零件,其加工质量直接影响网架结构的力学性能。 

  螺栓球的质量控制有六项指标:
1.球毛坯直径;
2.球的圆度;
3.螺栓球螺孔端面与球心距;
4.同一轴线上两螺孔端面平行度;
5.相邻两螺孔轴线间夹角;
6.螺孔端面与轴线的垂直度。我们可以看出:相邻两螺孔轴线间夹角要求±30',这个参数很重要,但用传统的方法测量很烦琐,为此我们设计了螺栓球角度测量仪。该测量仪除可测量角度外,配合一些工具也可以测量螺栓球的其它参数。 

  在国家标准中,螺栓球直径规格一般是从100mm至260mm。螺孔个数多少不等,一般3-9个孔。每个螺孔的轴心线都通过球心。螺栓球上的螺孔位置,在图纸上是采用角坐标空间标注的。螺栓球角度测量仪也是采用角坐标方法读数。测量仪的两个坐标分别通过球心的水平坐标(X坐标)和球心的垂直坐标(Z坐标),并通过测量仪定位杆的移动定位,读出测量仪的转动角度实现测量。  

  测量仪的底座1上设置了转盘2,这两个部件的作用是形成一个平面角度转动系统。转动轴系可以采用滚珠结构,转动精度比较高,承载能力也能达到要求。同时在底座上安装了分度值为2'的游标3,还设置了锁紧手轮5。在水平转盘2外圆周上镶有分度值为30‘的360o的度盘。整个水平转盘系统精度指标控制在3'~4'。在水平转盘2上固定了弧形臂架6,在臂架上镶有齿轮和齿条,转动导向手轮8,通过齿轮齿条作用,带动定位杆部件7一起在弧臂架上移动。另外在弧形臂架和定位杆部件上也镶有度盘4和游标3,其通过螺栓球心的水平轴线为0刻度,向上为正刻度,向下为负刻度,测量范围为±75°,精度控制在3'~4'。上下螺纹芯杆9分别可在圆弧臂架和基座上里外拉动,并可固定。要求两螺纹芯杆在同一轴线上,并且芯杆轴线方向刻有圆周指标线毫米刻度。 

  测量时,首先在下螺纹芯杆上拧上螺栓球10,并加以固定,然后拧入上芯杆,并且调整上下芯杆的指示刻度一样大小。这样做的目的是,通过标准芯杆端面定位,使得螺栓球的水平轴线通过弧形臂架的实际0刻度线。这种调整在同一规格批量测量下,下芯杆可以不动,也不用调整了。具体读数时,首先转动转盘和弧形臂架上的定位杆部件,使定位杆插入第一个螺孔A1内,此定位杆前端带有1:10锥度,靠与内螺纹的牙顶接触定位,此方法定位已给定精度指标。这时可以读得水平转角α1和Z方向转角β1;接着可以用同样方法,将定位芯杆插入与第一个螺孔相邻的第二个螺孔A2内定位。再读得水平转角α2和Z方向转角β2。|α2-α1|=α,所得结果α即为第一个螺孔轴线与第二个螺孔轴线在水平面上的投影角,此角也是图纸上标注的角度。若α、β1、β2与图纸标注一样,则可认为所测角度合格了。若有偏差,还需进行计算。求出实测角度的空间角值和图纸上标注的空间角值γ,要求不超过±30'。计算公式为γ=arccosα.cosβ。其中α为两螺孔轴线在水平面投影角;β为垂直于水平面的平面上的投影角(β=|β2-β1|)。 

  螺栓球角度测量仪的总体设计误差为6'~8',完全满足测量精度要求。若有条件也可以增加一些装置,实现自动测量,微机数据处理。不仅使数据处理速度更快、更准确,而且可以留下测量记录以备查阅。
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