DEGTYREV

Проверку прямолинейности с помощью лекальной линейки производят методом световой щели - прикладыванием рабочей грани линейки к измеряемой поверхности и оценкой "на глаз" величины просвета. Для приобретения навыков в оценке просвета обычно используют образец просвета (рис.3). Измеряемый просвет сравнивают визуально с набором образцовых просветов. "На глаз" можно с достаточной точностью (2 … 3 мкм) оценить просвет до 10 мкм.

Рис.3. Образец просвета: 1 - поверочная плита; 2 - плоскопараллельные концевые меры длины; 3 - лекальная линейка

Штангенинструменты являются наиболее распространенными измерительными инструментами для линейных измерений. Основные виды штангенинструментов: штангенциркули, штангенглубиномеры, штангенрейсмасы, штангензубомеры.

Штангенциркули предназначены для непосредственных измерений размеров внутренних и наружных поверхностей, а некоторые из них также для измерений высоты выступов и глубины впадин. Отдельные виды штангенциркулей используют для разметки.

В качестве отсчетного устройства штангенциркуль имеет две шкалы: нанесенную на штанге основную шкалу с делениями через 1 мм (редко - через 0,5 мм), а также шкалу нониуса (дополнительную), расположенную на подвижной рамке и предназначенную для точного отсчета долей миллиметра. Шкала нониуса позволяет заменить глазомерную оценку дробной части измеряемого размера более точной оценкой на основе совпадения штрихов (отметок) обеих шкал.

Шкала нониуса штангенинструментов - линейная и имеет сравнительно небольшое (10 или 20, редко 50) число интервалов. Нулевая отметка этой шкалы является указателем значения размера, отсчитываемого по основной шкале. Целая часть измеряемого размера (кратная 1 мм) берется по ближайшему меньшему (слева от нулевой отметки шкалы нониуса) штриху основной шкалы. Дробная часть размера (десятые и сотые доли миллиметра) зависит от того, какая отметка шкалы нониуса совпадает со штрихом основной шкалы (рис.4).

Используются следующие обозначения:

∙с - величина отсчета по нониусу, мм;

∙m - модуль (обязательно целое число);

∙а - интервал между делениями основной шкалы, мм;

∙b - интервал между делениями шкалы нониуса, мм;

∙п - число интервалов шкалы нониуса;

∙l - длина шкалы нониуса, мм.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Шаг отсчета по нониусу (ошибочно называемый ценой деления шкалы нониуса) определяется равенством: с = а / п. Интервал между делениями шкалы нониуса b = m∙a – с. Длина шкалы нониуса l = п∙b

Рис.4. Основные типы линейных нониусов: а - тип 1: a = 1 мм, m = 1, c = 0,1 мм; б - тип 2: a = 1 мм, m = 2, c = 0,1 мм; в -

тип 3: a = 1 мм, m = 2, c = 0,05 мм; г - тип 4: а = 1 мм, m = 1, с = 0,02 мм

Технические и метрологические характеристики штангенциркулей установлены ГОСТ 166-89 "Штангенциркули. Технические условия". Предел допускаемой погрешности штангенциркулей составляет:

∙при цене деления 0,05 мм: ±0,05 мм;

∙при цене деления 0,1 мм:

±0,05 мм для класса точности 1 в пределах 300 мм;

±0,1 мм для класса точности 1 в пределах 400 мм;

±0,1 мм для класса точности 2.

В основном применяют штангенциркули следующих типов (рис.5):

ШЦ-I с двусторонним расположением губок для измерения внутренних и наружных размеров и с линейкой глубиномера для измерения

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Рис.5. Типы штангенциркулей: а - ШЦ-I; б - ШЦ-II; в - ШЦ-III; г - ШЦК;

д - ШЦЦ. 1 - штанга; 2 - рамка; 3 - стопор; 4 - вспомогательная рамка; 5 - гайка микрометрической подачи; 6 - основная шкала; 7 - шкала нониуса; 8 - губки для измерений внутренних размеров; 9 - губки для измерений наружных размеров; 10 - губки для измерений внутренних и наружных размеров; 11 - губки для разметки; 12 - линейка глубиномера

высот выступов и глубин впадин (рис.5,а). Пределы измерений по шкале 0 - 125, 0 - 135 и 0 - 150 мм. Цена деления - 0,1 мм. Для штангенциркулей типа ЩЦ-I установлены два класса точности: 1 и 2;

ШЦ-II с двусторонним расположением губок для наружных и внутренних измерений и для разметки (рис.5,б). Пределы измерений по шкале 0 - 160, 0 - 200, 0 - 250 и 0 - 320 мм. Цена деления - 0,05 и 0,1 мм;

ШЦ-III с односторонним расположением губок для наружных и внутренних измерений (рис.5,в).

Пределы измерений 0 - 300, 0 - 400, 0 - 500, 250 - 630, … 800 - 2000 мм. Цена деления - 0,05 и 0,1 мм.

Штангенциркули указанных типов имеют принципиально одинаковую конструкцию (см. рис.5). Базовыми деталями являются штанга 1 и рамка 2, которая имеет возможность перемещаться вдоль штанги. Рамка может быть закреплена на штанге с помощью стопора 3. Для более точной установки рамки относительно штанги (в основном при разметке) используется микрометрическая подача (рамка 4 и гайка 5): вспомогательную рамку 4 закрепляют на штанге, стопор 3 рамки 2 отпускают и вращением гайки 5 обеспечивают точное перемещение рамки 2 вдоль штанги. Штангенциркули имеют две шкалы: основная шкала 6 нанесена на штанге, шкала нониуса 7 - на рамке 2.

Каждый штангенциркуль имеет одну или две пары губок (губки 8 и 9 для типа ШЦ-I, губки 10 и 11 для типа ШЦ-II, губки 10 для типа ШЦ-III). Измерительные поверхности всех губок перпендикулярны основной шкале. Из каждой пары одна губка (неподвижная) находится на штанге, а другая (подвижная) - на рамке. У штангенциркуля типа ШЦ-I с рамкой связана линейка глубиномера 12.

Отличительные особенности конструкции штангенциркулей рассмотренных типов носят вспомогательный характер, облегчая их использование или расширяя области применения. Так, в

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

штангенциркуле ШЦ-II верхние губки 11 предназначены в основном для разметки поверхностей и измерения наружных размеров внутри узких проточек.

У штангенциркулей типов ШЦ-II и ШЦ-III нижние губки 10 имеют плоские измерительные поверхности для наружных измерений и цилиндрические - для внутренних. Расстояние между цилиндрическими измерительными поверхностями при сведенных губках обычно равно b = 10 мм; этот размер маркируется на лицевой плоскости одной из губок 10.

Наряду с рассмотренными типами все более широкое применение находят индикаторные штангенциркули типа ШЦК с круговой шкалой (рис.5,г) и штангенциркули типа ШЦЦ с цифровым отсчетным устройством (рис.5,д). Штангенциркули типа ЩЦК выпускаются с пределами измерений от 0 - 125 до 0 - 300 мм и ценой деления 0,02; 0,05 и 0,1 мм. Штангенциркули типа ЩЦЦ имеют пределы измерений от 0 - 125 до 320 - 1000 мм и цену деления 0,01 мм.

Гладкий микрометр является средством измерений размеров наружных поверхностей. Пределы измерений: 0 - 25, 25 - 50, 50 - 75, 75 - 100 мм и т.д. Цена деления - 0,01 мм. Устройство и метрологические характеристики микрометров приведены в описании лабораторной работы № 4.

Плоскопараллельная концевая мера длины - мера, имеющая форму прямоугольного параллелепипеда с двумя плоскими взаимно параллельными измерительными поверхностями. Концевые меры длины применяют как для измерений размеров, так и для поверки и калибровки средств линейных измерений. Конструкция и метрологические характеристики концевых мер длины приведены в описании лабораторной работы № 4.

Лабораторное задание

1.Ознакомиться с видами поверок и основными операциями процедуры поверки штангенциркуля.

2.Изучить устройство и характеристики основных типов штангенциркулей.

3.Произвести поверку штангенциркуля.

4.Оформить протокол поверки штангенциркуля.

Порядок выполнения работы

1.При домашней подготовке оформить раздел "Теоретические сведения". Сделать заготовку протокола поверки (форма табл.2).

2.Записать в форму табл.2 характеристики поверяемого средства измерений, вид и внешние условия

поверки.

3.Произвести внешний осмотр инструмента. Результаты занести в форму табл.2.

4.Произвести опробование элементов штангенциркуля. Результаты занести в форму табл.2.

5.Занести в форму табл.2 оценки и результаты измерений основных технических и метрологических характеристик поверяемого штангенциркуля:

5.1.С помощью металлической измерительной линейки измерить длину вылета губок штангенциркуля. Номинальные значения длины вылета губок штангенциркулей приведены в табл.3. Длина вылета H губок 9 штангенциркуля ШЦ-I может быть уменьшена до 30 мм. Допускаемое уменьшение длины l губок 10 - на четверть их начальной длины.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Форма табл.2

Протокол поверки штангенциркуля

Характеристики поверяемого штангенциркуля:

Тип _______________

№ _______________

Пределы измерений ___________________ мм Цена деления _______ мм Вид поверки: _______________

Внешние условия поверки:

температура __________ °С; давление ___________ мм рт. ст.

1.Внешний осмотр: - оцифровка штрихов основной шкалы

- оцифровка штрихов шкалы нониуса

- следы коррозии - дефекты

- перекос края нониуса относительно штрихов основной шкалы

2.Опробование:

-плавность перемещения рамки вдоль штанги

-перемещение рамки под действием собственного веса

-зажим рамки в пределах диапазона измерений

-плавность

регулирования положения рамки

-мертвый ход микрометрической пары

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Таблица 3

Длина вылета измерительных губок штангенциркулей

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

5.2.Оценить визуально с помощью лекальной линейки отклонение от прямолинейности измерительных поверхностей губок и торца штанги. Допускаемые отклонения от прямолинейности: для губок штангенциркуля - 4 мкм (при цене деления 0,05 мм) или 7 мкм (при цене деления 0,1 мм); для торца штанги

(тип ШЦ-I) - 10 мкм.

5.3.Оценить визуально отклонение от параллельности измерительных поверхностей губок для наружных измерений по просвету между этими поверхностями при сдвинутых губках (отдельно при незатянутой и при зажатой рамке). Величина просвета не должна превышать 8 мкм (при цене деления 0,05 мм) или 12 мкм (при цене деления 0,1 мм).

5.4.Измерить расстояние между губками для внутренних измерений штангенциркуля типа ШЦ-I и отклонение от параллельности этих губок. Для этого установить на штангенциркуле по концевой мере размер 10 мм и измерить в двух крайних сечениях расстояние между губками 8 (см. рис.5,а) с помощью гладкого микрометра. Наибольшую разность между полученными результатами принять за отклонение от параллельности, которое не должно превышать 40 мкм. Предельные отклонения расстояния между губками: +70 и –30 мкм.

5.5.С помощью гладкого микрометра измерить размер b сдвинутых до соприкосновения губок и отклонение от параллельности образующих измерительных поверхностей губок для внутренних измерений штангенциркулей типов ШЦ-II и ШЦ-III при зажатой рамке. Измерения провести в двух крайних сечениях по длине губок. Размер b губок должен быть не менее 7 мм для штангенциркулей с верхним пределом измерений до

400 мм. Допускаемые отклонения размера от указанного в маркировке ±30 мкм. За отклонение от параллельности образующих измерительных поверхностей губок принять разность между наибольшим и наименьшим из полученных отсчетов. Допуск параллельности равен 10 мкм.

5.6.Измерить погрешность штангенциркуля ШЦ-I при измерении глубины, используя две плоскопараллельные концевые меры длины размером 20 мм класса точности не грубее 3-го. Допускаемые значения погрешности:

∙ ±50 мкм для штангенциркулей с ценой деления 0,05 мм при измерении длин до 400 мм; ∙ ±50 мкм для штангенциркулей класса точности 1 с ценой деления 0,1 мм при измерении длин до 300

мм;

∙ ±100 мкм для штангенциркулей класса точности 1 с ценой деления 0,1 мм при измерении длин до

1000 мм; ∙ ±100 мкм для штангенциркулей класса точности 2 с ценой деления 0,1 мм.

5.7.Определить величину погрешности штангенциркуля при измерении наружных размеров в трех (при цене деления 0,1 мм) или шести (при цене деления 0,05 мм) точках, равномерно расположенных по длине основной шкалы и шкалы нониуса (конкретные значения размеров задает преподаватель).

6. Сделать заключение по результатам поверки, поставить подпись и дату.

Требования к отчету

Отчет должен содержать:

1)название и цель работы;

2)основные теоретические сведения;

3)эскиз поверяемого штангенциркуля с указанием его элементов;

4)перечень средств поверки, их метрологические характеристики;

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

5) оформленный протокол поверки с заключением по результатам поверки.

Контрольные вопросы

1.Поясните термин "единство измерений".

2.Что такое поверка?

3.Назовите виды поверок.

4.Какие основные операции включает процедура поверки штангенциркуля?

5.Назовите средства поверки штангенциркуля.

6.Каковы назначение и характеристики измерительной линейки?

7.Каковы назначение, виды и характеристики лекальных линеек?

8.Назовите основные элементы штангенциркуля. Каково их назначение?

9.Объясните принцип построения линейного нониуса.

10.Назовите элементы линейного нониуса.

11.Приведите пример отсчета по шкалам штангенинструмента.

12.Назовите основные элементы гладкого микрометра. Каково их назначение?

13.Приведите пример отсчета по шкалам микрометра.

14.Каково назначение плоскопараллельных концевых мер длины?

15.Назовите характеристики точности плоскопараллельной концевой меры длины.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Лабораторная работа № 5. Градуировка средства измерений деформации

Цель работы: ознакомление с методами и средствами электрических измерений неэлектрических величин; проведение градуировки средства измерения деформаций.

Продолжительность работы: 2 часа.

Оборудование и средства измерительной техники: лабораторная установка; измеритель деформации

(цифровой ИТЦ-01 или аналоговый ИД-70) или тензостанция ТДА-3; регистрирующий прибор; балочка равного сопротивления.

Теоретические сведения

Большая часть измеряемых физических величин относятся к неэлектрическим: кинематические и силовые параметры, параметры трения и изнашивания, температура, давление и т.п. Наилучшим образом определение значений неэлектрических величин осуществляют путем электрических измерений. В таких случаях неэлектрическая величина Хнэ, преобразованная в электрический сигнал Хэ, описывается однозначной зависимостью Хэ = f(Хнэ). Электрический сигнал Хэ при этом может быть зафиксирован (измерен), преобразован и передан на любые расстояния.

Преобразование Хнэ в Хэ осуществляется с помощью измерительного преобразователея (ИП) - устройства, используемого при измерении, которое обеспечивает на выходе величину, находящуюся в определенном соотношении с входной величиной. Основное назначение ИП - преобразовывать информацию об измеряемой величине. Измерительный преобразователь в составе средства измерений, на который непосредственно воздействует явление, физический объект или вещество, являющееся носителем величины,

называют чувствительным элементом (или первичным измерительным преобразователем).

Конструктивно выделенный первичный ИП принято называть датчиком. Измерительные преобразователи, установленные в измерительной цепи после первичного ИП, называют вторичными, или промежуточными.

Принцип преобразования, схема и конструкция ИП зависят как от измеряемой величины, так и от требуемой формы сигнала измерительной информации, ее отображающего. Принцип построения ИП связан с преобразованием одного вида энергии, воспринимаемого от объекта измерений или содержащегося во вторичных сигналах, в другой вид. Для передачи, обработки и регистрации вторичных сигналов используют электрические, оптические, пневматические и другие виды их представления.

Среди методов электрических измерений неэлектрических величин широкое применение получил метод тензометрии, основанный на изучении и измерении деформации твердых тел. Использование метода тензометрии позволяет измерять целый ряд механических величин (силу, момент, напряжение, давление, перемещение, ускорение и т.д.).

Измерительные преобразователи, с помощью которых реализуется метод тензометрии, называют тензорезисторами (другое название -тензодатчики). В основе работы таких датчиков лежит свойство проводника (или полупроводника) изменять электрическое сопротивление при его деформации. В пределах

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com