钟表式百分表不耐用的关键
liaoyanyan0915 · 2007-09-19 19:49 · 61519 次点击
百分表是齿轮传动式测微量具。由于它的外形与钟表相似,又称为钟表式百分表。
百分表的结构较简单,易于制造和修理。由于它的传动机构是齿轮系,故外廓尺寸小、重量轻、传动机构惰性小、传动比较大、可采用圆周刻度,并且有较大的测量范围,不仅能做比较测量,也能做绝对测量。由于上述一些优点,百分表在工厂中应用极广。它的缺点是回程较大,精度提高受到本身结构的限制,不宜做精度很高的测量工作。
百分表由于应用范围广,使用频繁,故修理量也大。它的修理是一种很细致的工作。修理时,要认真地检查和科学地分析,以便准确地采用调修措施。切不可卤莽从事,否则会成返工现象和修理事故。
我们在百分表的修理工作中,发现常见的问题有:测杆移动不灵活、卡住、乱轴折断、牙齿断裂、测杆弯曲等,这些问题严重地影响着百分表的耐用度。为了帮助量具设计与制造部门进一步解决这一重要问题,我们分析了这些问题产生的原因,认为基本上可以归纳成以下2点:
一、测杆导向装置设计不当;
二、测杆行程的限制装置的位置设计不妥。
以常见的分度值为0.01mm,0—10mm百分表为例,见(图1)
百分表得导杆有两个作用:
1.保证齿条在工作中不会发生扭转,即起导向作用;
2.确定测杆行程的大小这一设计本身就是个问题。因为在百分表使用中,如果在工作不细心,测头与被测面的接触又可能是冲击式的,因而在测杆上的导杆与在壳体上的导向框就会发生碰撞。当碰撞力过大时,会使导杆发生径向变形时,扭动齿条偏转一个角度,齿条就会出现偏位的现象。这时齿条咬合的齿轮亦发生扭转,严重时甚至能导致齿轮产生弯曲变形(如图2所示),造成齿条与齿轮咬合不良,成为示值误差、测杆移动不灵、卡住等问题的主要原因。
齿条偏位齿轮变形
特别示当测杆出现移动不灵或卡住现象时,再用外力强推测杆,就又可能造成轮轴折断合崩齿事故。
根据现有的百分表设计数据计算,如果不发生卡住现象,在一般情况下碰撞测杆的冲击加速度是不可能使轮齿崩毁的。百分表的传动系统最常见的是二级传动,(如图3所示)其传动原理如下:当测杆被工件抬高1毫米时,齿条上升1.6齿。由于z2是16齿,所以齿条推动齿轮z2转动1/10转。与z2同轴的大齿轮z3是100齿,所以z3转过
100×(1/10)=10齿
小齿轮z1是10齿,经z3带动后,z1以及固定在其轴上的长指针正好转一周。因为刻度盘位100等分,故当测杆移动1毫米时,长指针走100个分度。由此可知,指针转过一个分度,就相当于测杆移动0.01毫米。
上述关系也可以用数学式来表示。
设齿条的节距为t,则齿条移动1毫米所走过的齿数(也即16齿齿轮走过的齿数)等于z=1/t。16齿齿轮每个齿相对的弧度为2π/z2,故此时1/t个齿转过的弧度为2π/z2×1/t。这个弧度乘上大齿轮z3于中心小齿轮z1的传动比,就式z1转过的弧度。根据齿条移动1毫米,指针1圈的设计要求知,这个弧度应该为2π(360°),因此
(2π/z2×t)•z3/z1=2π
百分表传动系统示意图
由于指针轴在轴线方向上存在一定的传动量,百分表处于不同方位时,指针也随之窜动,可能产生摩擦。所以在安装指针时,应该使百分表在各种不同的空间位置的情况下,指针于指针、指针于表盘、指针于表蒙摩擦的才会减少。测杆形成的限制装置安装在靠近档帽的一方,测头定位处之形成了一个长柱,在这种情况下长柱是经不起强烈的冲击的,因而很容易使测杆发生弯曲,而测杆弯曲又是造成轮轴断裂合崩赤的事故,而这些现象多发生在强度较小的齿条部位。我们在修理测杆变弯曲这一情况的时候工序十分的复杂,将测杆垫在软金属上用铜锤矫直,再就是再表体上敲击测杆,同时还要不断实验测杆于导孔配合的情况,知道消除卡死现象为止。在敲击的同时要非常注意不能碰坏齿条和测杆的配合面。
就上述百分表存在的问题提出以下几条改进意见:
1、导杆应只能起一个作用——导向作用。
2、增长导杆的长度和硬度,将测杆的扭转现象控制在最小的范围内;
3、对测杆的行程改用——限制测头活动的范围;
4、进一步增加表的密封性,防止灰尘进入表体内。