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淺談螺栓球角度測量儀的設計與測量

【 來源: 】 【 發布時間:2011-11-25 】 【 字體:

近年來,建筑行業一種新型的網架結構很快得到普及。其特點是零件容易加工,安裝靈活方便,造型別致。網架結構是應用力學原理,把重力按一定的角度進行分散作用,它是靠鋼管和螺栓球節點連接實現的。螺栓球是這一結構的重要零件,其加工質量直接影響網架結構的力學性能。 螺栓球的質量控制有六項指標:1.球毛坯直徑;2.球的圓度;3.螺栓球螺孔端面與球心距;4.同一軸線上兩螺孔端面平行度;5.相鄰兩螺孔軸線間夾角;6.螺孔端面與軸線的垂直度。我們可以看出:相鄰兩螺孔軸線間夾角要求±30',這個參數很重要,但用傳統的方法測量很煩瑣,為此我們設計了螺栓球角度測量儀。該測量儀除可測量角度外,配合一些工具也可以測量螺栓球的其它參數。

  在國家標準中,螺栓球直徑規格一般是從100mm至260mm。螺孔個數多少不等,一般3-9個孔。每個螺孔的軸心線都通過球心。螺栓球上的螺孔位置,在圖紙上是采用角坐標空間標注的。螺栓球角度測量儀也是采用角坐標方法讀數。測量儀的兩個坐標分別通過球心的水平坐標(X坐標)和球心的垂直坐標(Z 坐標),并通過測量儀定位桿的移動定位,讀出測量儀的轉動角度實現測量。測量儀的結構原理如圖所示。

  測量儀的底座1上設置了轉盤2,這兩個部件的作用是形成一個平面角度轉動系統。轉動軸系可以采用滾珠結構,轉動精度比較高,承載能力也能達到要求。同時在底座上安裝了分度值為2'的游標3,還設置了鎖緊手輪5。在水平轉盤2外圓周上鑲有分度值為30‘的360o的度盤。整個水平轉盤系統精度指標控制在 3'~4'。在水平轉盤2上固定了弧形臂架6,在臂架上鑲有齒輪和齒條,轉動導向手輪8,通過齒輪齒條作用,帶動定位桿部件7一起在弧臂架上移動。另外在弧形臂架和定位桿部件上也鑲有度盤4和游標3,其通過螺栓球心的水平軸線為0刻度,向上為正刻度,向下為負刻度,測量范圍為±75°,精度控制在 3'~4'。上下螺紋芯桿9分別可在圓弧臂架和基座上里外拉動,并可固定。要求兩螺紋芯桿在同一軸線上,并且芯桿軸線方向刻有圓周指標線毫米刻度。

  測量時,首先在下螺紋芯桿上擰上螺栓球10,并加以固定,然后擰入上芯桿,并且調整上下芯桿的指示刻度一樣大小。這樣做的目的是,通過標準芯桿端面定位,使得螺栓球的水平軸線通過弧形臂架的實際0刻度線。這種調整在同一規格批量測量下,下芯桿可以不動,也不用調整了。具體讀數時,首先轉動轉盤和弧形臂架上的定位桿部件,使定位桿插入第一個螺孔A1內,此定位桿前端帶有1:10錐度,靠與內螺紋的牙頂接觸定位,此方法定位已給定精度指標。這時可以讀得水平轉角α1和Z方向轉角β1;接著可以用同樣方法,將定位芯桿插入與第一個螺孔相鄰的第二個螺孔A2內定位。再讀得水平轉角α2和Z方向轉角 β2。|α2-α1|=α,所得結果α即為第一個螺孔軸線與第二個螺孔軸線在水平面上的投影角,此角也是圖紙上標注的角度。若α、β1、β2與圖紙標注一樣,則可認為所測角度合格了。若有偏差,還需進行計算。求出實測角度的空間角值和圖紙上標注的空間角值γ,要求不超過±30'。計算公式為 γ=arccosα. cosβ。其中α為兩螺孔軸線在水平面投影角;β為垂直于水平面的平面上的投影角(β=|β2-β1|)。

  螺栓球角度測量儀的總體設計誤差為6'~8',完全滿足測量精度要求。若有條件也可以增加一些裝置,實現自動測量,微機數據處理。不僅使數據處理速度更快、更準確,而且可以留下測量記錄以備查閱。

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