ИЗМЕРЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ И КОНТРОЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1

 

 

Цель работы: Ознакомление с мерительным инструментом, возможность научиться пользоваться и производить измерения различными измерительными и контрольными инструментами, производить расчеты по определению истинных величин.

 

Основные сведения:

Для обеспечения требуемой посадки и взаимозаменяемости деталей машины необходимо измерить действительные размеры деталей. Высокое качество вы­полненной работы во многом зависит от точности применяемых контрольно-из­мерительных инструментов, а также от умения ими пользоваться.

Средства измерения, применяемые в машиностроении, по назначению можно разделить на универсальные и специальные. Специальные средства предназначены для измерения одного или нескольких параметров деталей определенного типа (типовых соединений деталей). По числу параметров, проверяемых при одной установке детали, различают одномерные и многомерные измерительные и контрольные средства, а по степени механизации процесса измере­ния - неавтоматические (ручного действия), механизированные, полуавтоматические и автоматические.

Решающими факторами, влияющи­ми на выбор измерительных средств, являются измеряемый размер, шерохо­ватость поверхности, погрешность изго­товления детали (поле допуска, класс или квалитет точности) и тип произ­водства (единичное, мелкосерийное, се­рийное, массовое). На точность измере­ний оказывают влияние погрешности и величины отсчета измерительных инст­рументов, а также методы измерения.

Измерительные инструменты. К этим инструментам относятся штангенциркули, предназначенные для измерения наружных и внутренних размеров (рис.1), штангенглубиномеры, служащие для контроля глубины отверстий и пазов, штангенрейсмосы.

Штангенциркули предназначены для измерения наружных и внутренних диаметров, длин, толщин, глубин и т. д. (рис. 1, а, б). Штангенциркули выпускают следующих трех типов: с двусторонним расположением губок для наружных и внутренних измерений и с линейкой для определения глубин (см. рис. 1, а) (цена деления нониуса состав­ляет 0,1 мм); с двусторонним расположением губок для измерения и для разметки (цена деления нониуса 0,05 или 0,1 мм); с односторонними губками для наружных и внутренних измерений с ценой деления нониуса 0,05 или 0,1 мм, с пределом из­мерения до 200 мм (с глубиномером) и до 2000 мм двенадцати типоразмеров.

 

 

Рис. 1. Штангенциркули:

a - с величиной отсчета 0,05 мм; б -с глубиномером;

1 -неподвижные измерительные губки; 2 -подвиж­ные измерительные губки; 3 -рамка; 4 -зажим рамки; 5 -рамка микрометрической подачи; 6 -за­жим рамки микрометрической подачи; 7 -штанга; 8 - гайка и винт микрометрической подачи рамки; 9 -нониус; 10 -линейка глубиномера

 

В штангенинструментах применяют отсчетное приспособление в виде линейки с основной шкалой, по которой перемещается линейка со шкалой нониуса. Погрешность измерения штанген­циркулем определяется шкалой нониуса. Нониусы изготовляют с ценой деления 0,1 и 0,05 мм (см. рис. 2).

Основная часть штангенциркуля - штанга с мил­лиметровыми делениями. Деления шкал нониуса отличают от целого числа деле­ний штанги на размер отсчета. Использование нониуса позволя­ет получить отсчет дробных частей мил­лиметра (0,1; 0,05 мм).

Длина нониуса с ценой деления 0,1 мм составляет 19 мм и разделена на 10 частей. Одно деление нониуса сос­тавляет 19/10=1,9 мм, что на 0,1 мм меньше целого числа миллиметров. При нулевом показании каждый штрих но­ниуса находится справа от ближайшего штриха штанги на расстоянии, равном величине отсчета (0,1 мм), умноженной на порядковый номер штриха нониуса, не считая нулевого (рис. 2).

 

Рис 3. Шкала штангенциркуля

 

При перемещении рамки до совпадения ка­кого-либо штриха нониуса со штрихом штанги размер между губками штан­генциркуля равен величине отсчета (0,1 мм), умноженной на порядковый номер этого штриха нониуса.

Целое число миллиметров отсчиты­вается по шкале штанги слева направо нулевым штрихом нониуса. Дробный размер (количество десятых долей мил­лиметра) определяется умножением ве­личины отсчета (0,1 мм) на порядковый номер штриха нониуса (не считая ну­левого), совпадающего со штрихом штанги.

Длина нониуса штангенциркуля с величиной отсчета 0,05 - 39 мм разде­лена на 20 частей. Одно деление нониу­са составляет 39/20=1,95 мм, что на 0,05 мм меньше целого числа милли­метров (рис. 5). Устройство шкалы нониуса и порядок отсчета измерений аналогичны предыдущему.

Рис 4. Шкала штангенциркуля

Нониус рассчитывают следующим образом. По заданной длине деления с основной шкалы, цене деления нониуса , числу γ; делений основной шкалы, соответствующему одному делению шкалы нониуса (модуль нониуса), определяют число п делений нониуса, длину деления b шкалы нониуса и длину шкалы нониуса:

п = ; b = γ с - ; = п b = п (γ с - )

Например, при = 0,1 мм, с= 1 мм и γ; = 2 число делений п = 10, длина деления b = 1,9 мм и длина шкалы = 19 мм. Погрешность измерения штангенинструментом при измерении размеров от 1 до 500 мм составляет 50 — 200 мкм.

 

 

Пример 1: Рассмотрим измерения штангенциркулем с длиной нониуса 0,1мм

 

Рис. 5

 

На рис.5, а) размер 0,3 мм полу­чен в результате умножения отсчета (0,1 мм) на порядковый номер штриха нониуса, т. е. третьего, совпадающего со штрихом штанги (3-й штрих указан крестиком). На рис. 5, б) размер 39,7 мм получен в результате сложения целого числа миллиметров, отсчитанного по шкале штанги, - 39 мм и дробной величины отсчета - 0,1 мм, умно­женного на порядковый номер штриха нониуса, т. е. седьмой (указан крестиком), показание штан­генциркуля равно: 39+0,1∙7=39,7 мм. На рис.5, в) размер 61,4 мм получен в результате сложения целого числа миллиметров - 61 мм и дробной величины отсчета 0,1∙ 4 = 0,4 мм.

Пример 2. Рассмотрим измерения штангенциркулем с длиной

нониуса 0,05 мм

Рис. 6

На рис. 6, а) размер 0,35 мм получен в результате умножения величины отсче­та (0,05 мм) на порядковый номер штриха нониу­са, т. е. седьмого, совпадающего со штрихом штанги (указан крестиком). На рис. 6, б) раз­мер 12,16 мм получен в результате сложения целого числа миллиметров, отсчитанного по шкале штанги, - 12 мм - и дробной величины отсче­та - 0,05 мм, умноженной на порядковый номер штриха нониуса, т. е. третий (указан крести­ком). Показание штангенциркуля равно: 12+0,05∙3= 12,15 мм. На рис.6, в) размер 71,85 мм получен следующим приемом: при чте­нии показаний штангенциркуля целое число мил­лиметров отсчитывают слева направо нулевым штрихом нониуса -71 мм. Затем находят штрих нониуса, совпадающий со штрихом шкалы штан­ги, в нашем случае 77-й. После этого к ближайшей слева цифре нониуса (25, 50 или 75), обознача­ющей сотые доли миллиметра, в нашем случае 75 или 0,75 мм, прибавляют результат умножения величины отсчета (0,05 мм) на порядковый номер короткого штриха нониуса, совпадающего со штрихом штанги, считая его от найденного длин­ного штриха, с цифрой в нашем случае - вто­рого (указан крестиком). Показание штангенцир­куля равно: 71+0,75+0,05∙2=71,85 мм.

Микрометрические измерительные инструменты основаны на использовании винтовой пары (винт — гайка), которая преобразовывает вращательное движение микровинта в поступательное. Цена деления таких инструментов — 0,01 мм. Микрометрические пары используют в конструкциях многих измерительных приборов.

Приборостроительные заводы выпускают следующие микрометрические инструменты: микрометры гладкие для измерения наружных размеров (рис. 7, а); нутромеры для определения внутренних размеров; глубиномеры; специальные микрометры — листовые, трубные, зубомерные, с резьбовыми вставками и др. На измерительные поверхности микрометров часто напаивают пластинки из твердого сплава, что значительно повышает их износостойкость. Измерительная сила у микрометра равна 500 ±200 сН.

 

 

 

 

Рис. 7. Микрометр

1- скоба, 2-пятка, 3-микрометрический винт; 4-стопор;

5-втулка-стебель; 6-барабан; 7-трещетка.

 

Микрометрические измерительные инструменты имеют винтовую пару (рис. 7), микрогайка которой обычно жестко скреплена с корпусом 5 снабженным основной шкалой, а микровинт 3 скреплен с барабаном 6, имеющим круговую шкалу (нониус). Отсчетное устройство состоит из двух шкал: продольной и круговой. Продольная шкала имеет два ряда штрихов, расположенных по обе стороны горизонтальной линии и сдвинутых относительно друг друга на 0,5 мм. Оба ряда штрихов образуют, таким образом, одну продольную шкалу с ценой деления, равнойшагу микровинта. Круговая шкала обычно имеет 50 делений (при шаге винта 0,5 мм), при повороте на одно деление барабана нониус перемещается вдоль оси на 1/50 шага, т.е. 0,5: 50 = 0,01 мм. При чтении показаний микрометра целые миллиметры отсчитывают по краю скоса барабана по нижней шкале, полумиллиметры – по числу делений верхней шкалы стебля. Сотые доли миллиметра определяют по конической части барабана по порядковому номеру (не считая нулевого) штриха барабана, совпадающего с продольным штрихом. Выпускают микрометры с цифровым отсчетом результата измерения. Погрешность измерения микрометрами зависит от верхнего предельного измерения и может составлять от ±3 мкм (для микрометров с диапазоном измерения 0—25 мм) до ±10 мкм (для микрометров с диапазоном измерения 400—500 мм).

Пример 3:Рассмотрим измерения микрометром

 

 

Рис.8

На рис.8, а) размер 0,24 мм полу­чен в результате умножения отсчета (0,1 мм) на порядковый номер штриха нониуса, совпадающего со штрихом шкалы барабана (24 -й штрих указан крестиком). На рис. 8, б) размер 0,63 мм получен в результате сложения целого числа миллиметров, отсчитанного по шкале штанги, - 0 мм и дробной величины отсчета - 0,5 мм прибавленного к порядковому номеру штриха нониуса, т. е. 13 (указан крестиком), показание микрометра равно: 0+0,5+0,13=0,63 мм. На рис.8, в) размер 7,77 мм получен в результате сложения целого числа миллиметров - 7 мм и дробной величины отсчета 0,5 прибавленной к величине штриха нониуса равного 27 указан крестиком), при этом показания микрометра равно: 7+0,5+0,27=7,77 мм. На рис.8 г) размер 8,18 мм получен в результате сложения показаний микрометра: 8+0,18=8,18 мм.

 

Угломеры предназначаются для измерения углов. Угломер в с величиной отсчета по нониусу 2´ (2 минуты) предназначен для измерения наружных углов от 0 до 180⁰. Угломер имеет полукруглое основание (полудиск 1) со шкалой, соединенное со съемной линейкой 7 и подвижной линейкой 5, вращающейся на оси 2 вместе с сектором 4. Точность установки подвижной линейки осуществляется при помощи микрометрической подачи 3 вращением гайки и фиксированием стопором..

 

 

Рис. 9 Угломер

 

1 -основание (полудиск); 2-сектор; 3-микрометрическая подача;

4-нониус; 5-линейка подвижная; 6-уголник; 7- линейка съемная.

 

Угол между крайними штрихами шкалы нониуса, равный 29⁰, разделен на 30 частей. Угол между соседними штрихами нониуса равен 60х29:30=58´, что на 2´ меньше 1⁰.

Перед применением угломер протирают и проверяют нулевое положение: нулевые штрихи основания и нониуса должны совпадать. Целое число градусов отсчитывают по шкале основания слева на право нулевым штрихом нониуса. После этого находят штрих нониуса, совпадающий со штрихом шкалы основания, и ближайшую к нему слева цифру нониуса. К этой цифре прибавляют результат умножения величины отчета на порядковый номер совпадающего штриха нониуса, считая его от найденной цифры нониуса. Для измерения углов от 0⁰ до 90⁰ угломер соединяют с угольником, а для измерения углов от 90⁰ до 180⁰ угломер применяют без угольника и к его показаниям прибавляют 90⁰.

 

 

Рис.10 Устройство нониуса

Пример 4: Измерение угломером и определение

 

 

Рис. 11

 

На рис.11, а размер 0⁰34´мм получен в результате умножения величины отсче­та (2´ мм) на порядковый номер штриха нониу­са (указан крестиком), совпадающего со штрихом шкалы основания. На рис. 11, б раз­мер 38⁰26´ мм получен в результате целого числа миллиметров, отсчитанного по шкале основания 38⁰ на порядковый номер штриха нониуса, 26´(указан крести­ком). Показание угломера равно: 38⁰+26´= 38⁰26´мм.

Механические измерительные приборы. Индикаторы бывают часового и рычажного типов; шире применяются индикаторы часового типа, которые в сочетании с нутромерами, глубиномерами и другими инструментами используются для измерения внутренних и наружных размеров, параллельности, плоскостности. К ним относятся приборы с зубчатой передачей — индикаторы часового типа (рис.9).

Рис.12 индикатор часового типа

 

1-корпус; 2- стопор; 3-циферблат; 4-ободок; 5-стрелка; 6-указатель;

7-гильза; 8-измерительный стержень; 9-наконечник; 10- рабочий

конец; 11-головка

Индикаторы часового типа основаны на использовании специального передаточного механизма, который преобразует незначительные перемещения измерительного стержня в увеличенные и удобные для отсчета перемещения стрелки по шкале. Зубчатая рейка, нарезанная на измерительном стержне 8, сцепляется с зубчатым колесом Ζ₁, на оси которого неподвижно сидит колесо Ζ₂. При измерении линейное перемещение измерительного стержня в точных направляющих втулках вызывает поворот колес Ζ₂ и Ζ₁ и соответственно зубчатого колеса Ζ₃, с закрепленной на его оси большой стрелкойиндикатора. Колесо Ζ₄, на оси которого неподвижно посажена втулка с пружинным волоском, находится в зацеплении с колесом Ζ_3. Пружинный волосок обеспечивает работу передачи по одной стороне профиля зуба, что устраняет мертвый ход. Один оборот большой стрелки 5 индикатора соответствует перемещению измерительного стержня 8на 1 мм. Целые миллиметры отсчитывают по шкале 6 с помощью стрелки указателя 6, сидящей на оси колеса Ζ₄. Доли миллиметров отсчитывают по перемещению стрелки 5.

Рис. 13. Кинематическая схема индикатора часового типа с

ценой деления 0,01 мм

 

Погрешность измерения индикаторов часового типа — от ±2 до ± 10 мкм. Однако благодаря большому пределу измерений их часто при­меняют в измерительных устройствах и приспособлениях. Из многочисленных разновидностей приборов, имеющих рычажно-зубчатую передачу, рассмотрим только наиболее употребительные, к ним относится индикаторный нутромер. Этот прибор предназначен для внутренних измерений деталей. Принцип работы и устройство такое же как и индикатора, но при настройке нутромера и измерениях показания определяются иначе.