(08.04.2020) 927 Практическая работа №3

Практическая работа № 3.

Измерение линейных и угловых размеров

Цель работы: изучить конструкцию основных приборов для измерения линейных и угловых размеров.

Норма времени: 4 часа

Основные понятия

В отраслях машиностроения и приборостроения, а также при ремонте до 70...80% всех видов измерений составляют линейные измерения. Любой линейный размер может быть измерен различными измерительными средствами, обеспечивающими разную точность измерения. В каждом конкретном случае точность измерения зависит от принципа действия, конструкции и точности изготовления измерительного прибора, а также от ус- ловий его настройки и применения. Рассмотрим наиболее распространенные средства измерения.

Плоскопараллельные концевые меры длины. Меры длины концевые плоскопараллельные (ГОСТ 903890) предназначены для передачи размеров от эталона до изделия. Это основное назначение концевых мер длины осуществляется путем применения их для хранения и передачи единицы длины, поверки и градуировки различных мер и средств измерений, поверки калибров, а также для определения размеров изделий и приспособлений, точных разметочных и координатно-расточных работ, наладки станков и инструментов и т.д.

В соответствии с ГОСТ 903890 концевые меры длины имеют форму прямоугольного параллелепипеда с двумя плоскими взаимно параллельными измерительными поверхностями (рисункок1а).

За размер плоскопараллельной концевой меры длины принимается ее срединная длина l (рисунок 1б), которая определяется длиной перпендикуляра, проведенного из середины одной из измерительных поверхностей меры на про- тивоположную измерительную поверхность.

а б

а – внешний вид; б - определение размера l концевой плоскопараллельной меры дли-

ны

Рисунок 1 – Плоскопараллельные концевые меры длины

Концевые меры комплектуют в различные наборы по их числу и разме- рам номинальной длины. Номинальные размеры и градация размеров мер дли- ны, а также комплектация их в наборы осуществляются таким образом, чтобы можно было из минимального числа мер составить блок любого размера до третьего десятичного знака.

Штангенинструмент предназначен для абсолютных измерений линейных размеров наружных и внутренних поверхностей, а также для воспроизведения размеров при разметке деталей. К нему относятся штангенциркули (рисунок 2), штангенглубиномеры и штангенрейсмасы.

в

а – тип ШЦ-I; б – тип ШЦ-II; в – тип ШЦ-III; 1 – штанга-линейка; 2 – измерительные губки; 3 – рамка; 4 – винт зажима рамки; 5 – нониус; 6 – линейка глубиномера; 7 – рамка микрометрической подачи

Рисунок 2 – Конструкция штангенциркулей

Основными частями штангенинструментов являются штанга-линейка с делениями шкалы 1 мм и перемещающаяся по линейке шкала-нониус. По шкале-линейке отсчитывают целое число миллиметров, а по нониусу  десятые и сотые доли миллиметра. Для отсчета с помощью нониуса сначала определяют по основной шкале целое число миллиметров перед нулевым делением нониуса. Затем добавляют к нему число долей по нониусу в соответствии с тем, какой штрих шкалы нониуса ближе к штриху основной шкалы.

ГОСТ 16689 предусматривает изготовление и использование трех типов штангенциркулей: ШЦ-I двусторонние с глубинометром, ШЦ-II с глубинометром и ШЦ-III односторонние. Штангенглубиномеры принципиально не отличаются от штангенциркулей и применяются для измерения глубины отверстия и пазов. Штангенрейсмасы являются основными измерительными инструментами для разметки деталей и определения их высоты.

Угломеры с нониусом (ГОСТ 537888) предназначены для измерения угловых размеров и разметки деталей с точностью до 2'. Для измерения углов от 0 до 90° (рисунок 3а) на подвижную линейку 5 устанавливается добавочный угольник 4. Измерение углов от 90 до 180° производится без добавочного угольника 4 (рисунок 3б). Порядок отсчета на угловом нониусе угломера ана- логичен отсчету на линейном нониусе штангенциркуля.

а б

а – измерение углов от 0 до 90º; б – измерение углов от 90 до 180º; 1 – полудиск; 2 – зажимной винт; 3 – винт зажима угольника; 4 – добавочный угольник; 5 – подвижная линей- ка; 6 – неподвижная линейка; 7 и 8 – устройство микрометрической подачи; 9 – стопорный винт; 10 – нониус

Рисунок 3 – Конструкция угломера с нониусом

Микрометрические инструменты предназначены для абсолютных из- мерений наружных и внутренних размеров, высот уступов, глубин отверстий и пазов и т. д. К ним относятся гладкие микрометры (рисунок 4); микрометры со вставками, микрометрические глубиномеры; микрометрические нутромеры.

а б

а  кинематическая схема; б  принципиальная схема; 1  корпус; 2  неподвижная пятка; 3  стебель; 4  микрометрический винт; 5  барабан; 6  гайка микрометрической па- ры; 7  устройство стабилизации усилия измерений (трещотка); 8  контргайка

Рисунок 4  Гладкий микрометр

Принцип действия этих инструментов основан на использовании винто- вой пары (винт-гайка) для преобразования вращательного движения микромет- рического винта в поступательное. Основными частями микрометрических ин- струментов являются: корпус, стебель, внутри которого с одной стороны име- ется микрометрическая резьба с шагом 0,5 мм, а с другой  гладкое цилиндри- ческое отверстие, обеспечивающее точное направление перемещения винта. На винт установлен барабан, соединенный с трещоткой, обеспечивающей посто- янное усилие измерения (для микрометрических нутромеров трещотка не уста- навливается). Стопор служит для закрепления винта в нужном положении. От- счетное устройство микрометрических инструментов состоит из двух шкал: продольной и круговой. По продольной шкале отсчитывают целые миллиметры и 0,5 мм, по круговой шкале — десятые и сотые миллиметра. Микрометры из- готавливают в соответствии с ГОСТ 650790.

Индикаторы часового типа (ГОСТ57768) применяют для относитель- ных измерений: проверки радиального и торцевого биения, отклонения формы детали (овальность, конусность, бочкообразность, вогнутость и пр). Они со- держат стержень 4 с нарезанной зубчатой рейкой 6, зубчатые колеса 2, 3, 5 и 7, спиральную пружину 1, стрелку 8. Возвратно-поступательное перемещение измерительного стержня 4 преобразуется в круговое движение стрелки 8 (рису- нок 5).

1 — спиральная пружина; 2, 3, 5 и 7 — зубчатое колесо; 4 — стержень; 6 — зубчатая

рейка; 8 и 9 — стрелка

Рисунок 5 – Индикатор часового типа (а) и его схема (б)

Один оборот стрелки соответствует перемещению измерительного стержня на 1 мм. Целые миллиметры отсчитываются по шкале при помощи стрелки 9. Шкала прибора имеет 100 делений, цена деления индикатора равна 0,01 мм.

Индикаторы часового типа выпускают двух классов точности (0 и 1) в двух модификациях: индикаторы типа ИЧ с перемещением измерительного стержня параллельно шкале и индикаторы типа ИТ с перемещением из- мерительного стержня перпендикулярно шкале. Выпускаются также индикаторы часового типа с цифровым (электронным) отсчетом.

Интерферометры относятся к весьма точным оптико-механическим приборам. Они применяются для проверки концевых мер длины, размеров и формы особо точных изделий и основаны на использовании явления интерференции световых волн. Интерферометры для линейных измерений делятся на контактные (ИКПВ — вертикальные, ИКПГ — горизонтальные) и бесконтактные. Контактные интерферометры имеют одинаковые интерференционные трубки с возможностью регулирования цены деления от 0,05 до 0,2 мкм.

В трубке интерферометра (рисунок 6) свет от лампы 1 направляется конденсором 2 через диафрагму 3 на разделительную полупрозрачную пластину 6.

Часть лучей, пройдя через полупрозрачную пластину 6 и компенсатор 11, отразится от зеркала 12, закрепленного на верхнем конце измерительного стержня 13, и через компенсатор 11 вновь вернется к полупрозрачной пластине 6. Другая часть пучка света, отразившись от рабочей поверхности разделительной полупрозрачной пластины 6, попадает на поворотное зеркало 5 и после отражения также возвратится к полупрозрачной пластине 6. Таким образом, на рабочей поверхности полупрозрачной пластины обе части пучка света интерферируют при небольшой разности хода. Объектив 7 проектирует интерференционную картину полос равной толщины в плоскость сетки 8. Интерференционные полосы и нанесенную на сетку шкалу наблюдают через окуляр 10. Интерференционные полосы равной толщины образуются в результате поворота зеркала 5 на небольшой угол относительно поверхности зеркала 12. При освещении белым светом, на фоне шкалы видна одна черная (ахроматическая) полоса и по обе стороны от нее несколько окрашенных полос убывающей интенсивности. Черная полоса служит указателем при отсчетах по шкале, имеющей по 50 делений в обе стороны от нуля, который смещается пропорционально перемещению измерительного стержня 13.

Приборы для измерения линейных размеров с пневматическим пре- образованием обладают высокой точностью, позволяют производить дистанци- онные измерения в труднодоступных местах, позволяют измерять размеры лег- кодеформируемых деталей. Конструкция расходомера типа «Ротаметр» показана на рисунке 7. Он имеет коническую стеклянную трубку 3 по которой снизу под рабочим давлением 100...200 кПа проходит воздух, поднимающий поплавок 4. Верхняя плоскость поплавка является указателем для отсчета по шкале 5, гра- дуированной в микрометрах. Высота подъема поплавка зависит от скорости прохождения воздуха, которая тем больше, чем больше зазор между торцом из- мерительного сопла 6 и поверхностью объекта измерения 7. Таким образом, каждому значению зазора S соответствует определенное по высоте положение поплавка в трубке. Точность рассмотренных выше приборов во многом зависит от постоянства рабочего давления воздуха.

Приборы для измерения линейных размеров с электромеханическим преобразованием (рис.8) характеризуются наличием единого источника энергии — электрического тока. Широкое распространение в измерительной технике нашли электрические преобразователи, индуктивные, емкостные, электронные ифотоэлектрические приборы. Они отличаются высокой точностью, позволяют вести дистанционные измерения, имеют сравнительно небольшие габаритные размеры. В индукционных приборах – рисунок 8, используется свойство ка- тушки индуктивности изменять свое реактивное сопротивление при изменении величины воздушного зазора в магнитопроводе. Один из элементов магитопровода 2 – якорь 3 выполняют подвижным, а его положение относительно неподвижной части магнитопровода 2 будет определять величину изменения магнитного сопротивления цепи, а следовательно, и реактивного сопротивления катушки 1.

Контрольные вопросы

1. Для каких целей используют концевые меры длины?

2. С помощью каких средств измерений можно автоматизировать процесс измерения линейных размеров?

3. С какой точностью можно определить размер с помощью индикатора часового типа?

Задания

1. Изучите конструкцию приборов для измерения линейных и угловых размеров.

2. Письменно составить конспект изученного материала.

3. Письменно ответить на контрольные вопросы.