3. Штангенциркули, штангенглубиномемры, штангенрейсмасы

По сути своей штангенциркуль представляет собой усовершенствованную конструкцию масштабной линейки. Измеряемый предмет зажимается между губкой на штанге и подвижной губкой. Таким образом, наружный измеряемый размер определяется по расстоянию между измерительными губками, которые имеют плоские измерительные поверхности небольшой ширины.

К онструкция штангенглубиномера отличается от штангенциркуля тем, что нет неподвижной губки, а вместо подвижной губки на рамке 2, имеющей нониус 4, сделана траверса 3, являющаяся основанием (опорой) при измерении глубины. Остальные элементы конструкции аналогичны штангенциркулю. Нулевой отсчет в штангенглубиномере получается, когда торцы линейки 1 и основания 3 совпадают.

Основное назначение этого устройства – разметка деталей, но он может быть использован для измерения высоты деталей.

В конструкции штангенрейсмаса в замен неподвижной губки штангенциркуля находится достаточно массивное основание 4, с помощью которого штангенрейсмас устанавливают на плите. Рамка 2 с нониусом 3 имеет специальную державку 5 для крепления сменных устройств в виде разметочных ножек («чертилок») разных видов или же для установки специальных ножек, когда производят измерение высоты.

4. Параллакс

Параллакс (от греческого слова parallaxis—отклонение) —это видимое изменение относительного положения предметов вследствие перемещения глаза наблюдателя.

5. Принцип Аббе

Данный принцип заключается в следующем: линия измерения должна являться продолжением линии рабочих (снимающих размер) элементов измерительного прибора, т. е. необходимо, чтобы ось шкалы прибора располагалась на одной прямой с контролируемым размером проверяемой детали.

Практическая часть

• Средний действительный размер: мм

• Овальность в сечении I-I: мм

• Овальность в сечении II-II: мм

• Конусообразность в направлении а: мм

• Конусообразность в направлении б: мм

	26,85 мм		27 мм
	26,8 мм		26,6 мм
Средний действительный размер		26,8125мм
Овальность		I-I: 0.2 мм
		II-II: 0.1 мм
Конусообразность		а: 0,025 мм
		б: 0,2 мм
Длина образца l		72,4 мм

Вывод: Мы выяснили как правильно пользоваться штангенинструентами и измерили размеры диаметра погрешности формы.

Контрольные вопросы:

1. Способ поверки линеек и погрешность измерения ими.

Погрешность измерения линейкой складывается из погрешности нанесения делений, погрешности совмещения штрихов с краями измеряемой детали и погрешности от счета значения. Если погрешность нанесения штрихов на линейках обычно находится в пределах 0,1–0,2мм, в зависимости от длины, то погрешность отсчета доходит до 0,2–0,3 мм и более. В общем случае можно принять, что погрешность измерения находится в пределах 0,5 мм при условии острых краев измеряемой детали и тщательности измерения, но в большинстве случаев при измерении линейкой удовлетворяются погрешностью измерения в пределах 1 м.

Поверку линеек, т.е. определение погрешности нанесения штрихов, производят по образцовым измерительным линейкам, которые называют штриховыми метрами. Штриховой метр (рис. 1,б) представляет собой более жесткую конструкцию, чем обычные линейки. На скосах этого метра нанесены деления через 0,2 мм с погрешностью в пределах 0,05 мм. На специальных направляющих метра помещают две каретки с кронштейнами, на которых находятся лупы с 7-кратным увеличением. При поверке измерительной линейки штриховой метр устанавливают на поверяемую линейку и сравнивают шкалы обеих линеек. Погрешность такого сравнения не превышает 0,01 мм.

2. Какую отличительную черту имеют измерительные средства, называемые штангенинструентами?

Отличительной особенностью этих измерительных средств является то, что в качестве отсчетного устройства используется шкала измерительной линейки (штанга) с делениями через 1 мм, а отсчитывание частей деления на этой основной шкале производится с помощью вспомогательной (дополнительной) шкалы – нониуса.

3. Что такое нониус и каков принцип его работы?

Нониус как вспомогательная шкала имеет небольшое число интервалов (10-20) по сравнению с основной шкалой.

Принцип построения нониуса заключается в том, что интервалы его шкалы нанесены «растянутыми» относительно основной шкалы и отличаются от интервалов основной шкалы на величину отсчета, число деталей нониуса точно укладывается в определенное число делений основной шкалы.

При расчете интервала шкалы нониуса используется понятие «модуль» у, с помощью которого устанавливается взаимосвязь между интервалами основной шкалы и шкалы нониуса.

Коэффициент у характеризует соотношение между значениями интервалов шкалы и нониуса.

Величина отсчета по нониусу для штангенинструмента у нас в стране принята 0,1 и 0,05 мм. Ранее выпускали измерительные средства с отсчетом 0,02 мм, но исследования показали, что погрешности при таком отсчете не меньше погрешностей, как и при отсчете 0,05 мм. Не исключено, что в дальнейшем останется только отсчет 0,1 мм.

4. Номенклатура штангенинструмента.

Наиболее распространенными универсальными средствами измерения такого типа являются штангенциркули, штангенглубиномеры и штангенрейсмасы. Отличие их конструктивных форм в зависимости от назначения заключается в конфигурации измерительных поверхностей и их взаимном расположении.

5. Основные причины погрешности штангенинструмента.

Погрешность измерения штангенинструментом возникает в основном от двух причин — это, в первую очередь, погрешность отсчета, вызванная параллаксом, а для штангенциркуля еще и погрешность от нарушения принципа Аббе.

6. Что такое параллакс, причины его появления и какие требования нужно предъявлять к конструкции измерительного средства, чтобы уменьшить погрешность от параллакса?.

Параллакс (от греческого слова parallaxis — отклонение) —это видимое изменение относительного положения предметов вследствие перемещения глаза наблюдателя. Это изменение положения предметов имеет место при отсчете, когда основная шкала и шкала нониуса расположены не в одной плоскости. Шкала нониуса располагается над основной шкалой (пластинка или часть рамки, где нанесен нониус, имеет толщину), поэтому совпадение штрихов может казаться по-разному, в зависимости от того, под каким углом наблюдатель производит отсчет.

7. В чем заключается принцип Аббе и какие требования необходимо предъявить к конструкции измерительного средства, чтобы был соблюден принцип Аббе или уменьшено влияние при несоблюдении этого принципа?

Принцип Аббе заключается в том, что при измерении размера методом сравнения с мерой погрешность измерения будет меньше, если меру и измеряемый размер располагать на одной прямой (последовательно, а не параллельно).В штангенциркуле не соблюдается принцип Аббе, поскольку шкала и нониус располагаются на линии, параллельной линии измерения на детали (в штангенглубиномере принцип Аббе соблюдается). Погрешность возникает из-за того, что припараллельном расположении трудно обеспечить перпендикулярность измерительных поверхностей штангенциркуля к линии шкалы как при изготовлении, так и при использовании из-за непрямолинейности направляющих (при перемещении рамки по штанге). При измерении цилиндрических или сферических деталей, когда контакт происходит у концов измерительных губок штангенциркуля, усилие поджима создает момент сил, который выбирает зазор между рамкой и штангой. Этим нарушается перпендикулярность измерительных поверхностей, которая вносит погрешность в результат измерения. На рис. 7 показано, как под действием усилия измерительные губки длиной L поворачиваются на величину , зависящую от зазора  между штангой и рамкой из-за непрямолинейности базовой поверхности. С некоторым приближением (если принять подобные равнобедренные треугольники как прямоугольные) погреш-ность от такого перекоса можно выразить как .

Полученное выражение показывает, что для уменьшения влияния перекоса надо стремиться делать как можно меньше соотношение L/l, т.е. по возможности короче измерительные губки и длиннее рамку. Погрешности, связанные с нарушением принципа Аббе, имеют место во всех случаях, когда в приборе перемещается измерительный узел, а отсчет производится по линии, параллельной линии перемещения.