Шпаргалка: Технические измерения
По ГОСТу 11098 - 75 выпускаются скобы с отсчетным устройством типа СИ, оснащенные измерительными головками, и типа СР - со встроенным в корпус отсчетным устройством. По ГОСТу 11358 – 89 выпускаются индикаторные толщиномеры настольного типа ТН и ручные – типа ТР; по ГОСТу 7661 – 67 изготавливаются глубиномеры; по ГОСТу 11358 – 89 –стенкомеры; по ГОСТу 868 – 82, ГОСТу 9244 – 75 – индикиторные нутромеры.
На рис 4.11, а приведена схема индикаторного нутромера для измерения отверстий свыше 18 мм. Внутри трубки 5 перемещается шток 4, на который через рычаг 3 действует подвижная пятка, контактируемая с измеряемым кольцом 7, вторая пятка 6 - неподвижная. Шток 4 соединен со штоком измерительной головки 2. В нутромерах для измерения диаметров отверстий менее 18 мм нижний конец штока 4 выполнен в виде конуса, который действует на подвижные пятки, шарики или подпружиненные сферические поверхности разжимной цанги 8 (рис. 4.11, б).
Пружинные измерительные приборы. В пружинных приборах используются упругие передаточные
(измерительные) механизмы, не имеющие пар с внешним трением. Применение плоских пружин и мембран взамен обычных опор скольжения и вращения обеспечивает их надежную работу в условиях скопления пыли и большой влажности. В пружинных передачах приборов для преобразования малых перемещений измерительного наконечника в значительно большие перемещения указателя используют плоские, прямые, изогнутые или скрученные упругие металлические ленты. Цена деления шкал измерительных головок находится в пределах 0,02 – 10 мкм.
В настоящее время отечественной промышленностью выпускаются микрокаторы типа ИГП, микаторы типа ИПМ, миникаторы типа ИРП и оптикаторы типа 15301.
Базовой моделью пружинных приборов является измерительная пружинная головка (микрокатор) типа ИГП (рис. 4.12). Принцип действия микрокатора основан на зависимости между растяжением тонкой скрученной металлической ленты 5 и поворотом ее среднего сечения со стрелкой 17 относительно продольной оси и относительно шкалы.
С принципиальными схемами остальных пружинных приборов и их метрологическими характеристиками можно познакомиться в [42].
Оптико-механические приборы широко применяют в производственных лабораториях, а также в цеховых условиях при изготовлении изделий, требующих точных линейных и угловых измерений. Оптико-механические приборы разнообразны по конструктивному выполнению и принципу действия. К таким приборам относятся: рычажно-оптические, проекционные и измерительные микроскопы и машины, длиномеры, интерференционные приборы. Повышение точности отсчета и измерений этих приборов достигается либо сочетанием механических передаточных механизмов с оптическим автоколлимационным устройством (оптиметры), либо благодаря значительному увеличению измеряемых объектов или шкал (микроскопы, проекторы и др.), либо измерением параметров интерференционных картин.
Инструментальные и универсальные микроскопы предназначены для измерения длин, углов, элементов резьб, зубчатых передач, конусов и различных профилей изделий. Методы измерений - проекционный и осевого сечения в прямоугольных и полярных координатах.
Инструментальные микроскопы разделяются на малые (рис. 4.13, а) ММИ (малый микроскоп инструментальный) и большие (рис. 4.13, б).
Цена деления микрометрического устройства - 0,005 мм. Цена деления окулярной мерной головки - 1' и 3'. Пределы измерения угловых размеров 0 - 360о.
Наибольшую точность и пределы измерения в продольном направлении до 200 мм и в поперечном - до 100 мм имеют универсальные микроскопы УИМ-21 (рис. 4.15, а), УИМ-23 (рис. 4.15, б) и УИМ-24.
Оптиметры предназначены для линейных измерений контактным относительным методом. В их схеме используется принцип автоколлимации, оптического и механического рычага. Основным узлом оптиметра является трубка с ценой деления шкалы 0,001 мм, пределом измерения ±0,1 мм, увеличение 960х . Механическая часть прибора преобразует перемещение измерительного стержня в угловое перемещение зеркала, а оптическая трубка создает изображение шкалы, которое смещается относительно его исходного положения в зависимости от угла поворота зеркала. Оптиметры выпускают (в зависимости от установки трубки) с вертикальным и горизонтальным расположением оси (рис. 4.16).
Микролюкс, микрозил и оптотест являются разновидностями оптико-механических приборов, в которых используются механические и оптические рычаги в сочетании с качающимся зеркалом или указателем [34].
Вертикальный оптический длиномер ИЗВ предназначен для наружных линейных измерений по шкале (абсолютным методом) от 0 до 100 мм и от 0 до 250 мм. Цена деления шкалы 1 мм. Цена наименьшего деления микроскопа со спиральным нониусом 0,001 мм. Увеличение отсчетного микроскопа 62х. Измерительная сила 1,2 - 2,5 Н.
Для точных наружных и внутренних линейных измерений больших длин, расстояний между осями непосредственно по точным линейным шкалам (абсолютным методом) или сравнением с образцовыми мерами (относительным методом) применяют измерительные машины. Измерительные машины ИЗМ подразделяют по верхним пределам измерения: до 1000 мм (ИЗМ-1), до 2000 мм (ИЗМ-2), до 4000 мм (ИЗМ-4) и до 6000 мм (ИЗМ-6). Пределы измерения внутренних размеров от 13,5 до 150 мм. Цена деления шкал: метровой - 100 мм, стомиллиметровой - 0,1 мм, трубки оптиметра - 0,001 мм. Увеличение трубки оптиметра – 960х.
Характерной особенностью развития современной измерительной техники является переход от экранных к цифровым отсчетным устройствам.
Пневматические приборы могут реагировать на изменение зазора между деталью и выходным соплом, а также на непосредственное изменение диаметра. Они могут быть низкого (до 0,5 МПа) и высокого (свыше 0,5 МПа) избыточного давления, манометрического и ротаметрического типа, дифференциального и недифференциального исполнения.
Дифференциальные средства менее чувствительны к колебаниям давления и обладают лучшими метрологическими возможностями. На рис. 4.17 представлена схема пневматического дифференциального прибора манометрического типа. От пневмосети воздух через фильтр 1, стабилизатор давления 2 с манометром 3 и входные сопла 4 и 10 поступает к выходным соплам 6 и 9, установленным над измеряемыми деталями 7 и 8. Чувствительным элементом является дифференциальный манометр 5, показания которого зависят от разности зазоров S1 и S2 и, следовательно, от разности d1 и d2. Если одно из сопл, например 10, заменяется вентилем противодавления 11, через который воздух выходит в атмосферу, производится измерение одного размера, например d1. По такой схеме созданы приборы моделей 318 и 319. В приборе имеется дополнительный оптический рычаг, в качестве манометра использованы сильфоны.
Схема ротаметрического прибора высокого давления дана на рис. 4.18. Воздух через вентиль 1 и блок 2 фильтра со стабилизатором давления поступает к конической трубке 3, в которой находится поплавок 8, и к вентилю 7 параллельного пропуска воздуха. Пройдя коническую трубку 3 и дроссель 4, потоки объединяются и по раздельным каналам поступают к измерительной оснастке 5 и вентилю 6, через который воздух выходит в атмосферу. В зависимости от размера детали меняется положение поплавка 8 в трубке 3, на которой нанесена шкала. По данной схеме построены длиномеры модели 320.
В длиномерах низкого давления (рис. 4.19) чувствительным элементом является водяной манометр 4, соединенный с водяным стабилизатором давления 3. При изменении зазора между оснасткой 6 и измеряемой деталью меняется положение водяного столба в манометре 4 относительно шкалы 5. Воздух к оснастке 6 поступает через кран 1, блок фильтра со стабилиза-
тором давления 2 и входное сопло 7. Аналогичная схема для длиномеров модели 330.
Технические характеристики пневматических приборов приведены в [42]. В комплект вместе с пневматическими приборами входят пробки пневматические (ГОСТ 14864 - 78) и кольца установочные (ГОСТ 14865 - 78). Для очистки и стабилизации воздуха выпускаются фильтры, стабилизаторы давления и блоки фильтров со стабилизаторами.
4.2. Угловые измерения
Во многих изделиях машиностроения применяют узлы и детали, качество работы которых зависит от точности их угловых размеров. Такими узлами и размерами являются, например, подшипники с коническими роликами, направляющие типа "ласточкин хвост", концы шпинделей металлорежущих станков, концы инструментов, углы оптических призм и т. д.
Величину угла при измерении определяют следующими методами:
1) сравнением с жесткой мерой (угловые меры, угольники, шаблоны, конические калибры, многогранные призмы);
2) сравнением со штриховой мерой (различные виды круговых и секторных шкал, гониометры);
3) тригонометрическими методами (по значениям линейных размеров).
Жесткие угловые меры предназначены для передачи размера плоского угла от эталонов к образцовым и рабочим угловым мерам, поверки и градуировки угломерных приборов и специальных угловых мер (шаблонов), а также для непосредственного измерения угловых изделий.