Измерительная техника

«Наука начинается с тех пор, как начинают измерять»

Д. И. Менделеев

Измерительная техника является неотъемлемой частью материального производства. Без системы измерений, позволяющей контролировать технологические процессы, оценивать свойства и качество продукции, не может существовать ни одна область техники

Совершенствование методов средств и измерений происходит непрерывно. Их успешное освоение и использование на производстве требует глубоких знаний основ технических измерений, знакомства с современными образцами измерительных приборов и инструментов.

Средства измерений — технические средства, используемые при измерениях и имеющие нормированные метрологические свойства. Средства измерений делят на меры и измерительные приборы.

Мера— средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера, например концевая мера длины, гиря — мера массы. Однозначная мера воспроизводит физическую величину одного размера (например, концевая мера длины), а многозначная мера—ряд одноименныхвеличин различного размера (например, штриховая мера длины и многогранная призма).

Специально подобранный комплект мер, применяемых не только вот дельности, но и в различных сочетаниях с целью воспроизведения рядаодноименных величин различного размера, называется набором мер(например, наборы плоско параллельных концевых мер длины и наборы угловых мер).

Измерительные приборы— средства измерений, предназначенные для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. По характеру показаний измерительные приборы делят на аналоговые, цифровые, показывающие, регистрирующие, самопишущие и печатающие, а по принципу действия — на приборы прямого действия, приборы сравнения, интегрирующие и суммирующие приборы. Для линейных и угловых измерений широко используются показывающие приборы прямого действия, допускающие только от счет показаний.

По назначению измерительные приборы делят на универсальные — предназначенные для измерения одно именных физических величин различных изделий, и специализированные — служащие для измерения отдельных видов изделий (например, размеров зубчатых коле с) или отдельных параметров изделий (например, шероховатости, отклонений формы поверхностей).

По конструкции универсальные приборы для линейных измерений делят на:

1) штриховые приборы, снабженные нониусом (штангенинструменты);

12 стр., 5745 слов

Приборы измерения и контроля радиоактивности

... использоваться как в приборах для измерения уровней радиации на местности (рентгенометрах), так и в приборах для измерения степени заражения различных предметов (радиометрах). 3. ПРИБОРЫ РАДИАЦИОННОЙ РАЗВЕДКИ МЕСТНОСТИ К приборам, предназначенным для радиационной разведки местности, ...

2) приборы, основанные на применении микрометрических /винтовых пар (микрометрические инструменты);

3) рычажно-механические приборы, которые по типу механизма подразделяют на рычажные (мини метры), зубчатые (индикаторы часового типа), рычажно-зубчатые(индикаторы или микромеры), пружинные ; (микрокаторы и микаторы) ирычажно-пружинные (миникаторы); 4) оптико-механические (оптиметры, оптика торы, контактные интерферометры, длиномеры, измерительные машины, измерительные микроскопы, проекторы).

По установившейся терминологии простейшие измерительные приборы — штангенциркули, микрометры называют измерительным инструментом.

Для специальных линейных и угловых измерений в машиностроении также широко применяют измерительные приборы, основанные на других принципах работы, пневматические, электрические, оптико-механические с использованием лазерных источников свет а.

Для выполнения операций контроля в машиностроении широко используются калибры, которые представляют собой тела или устройства, предназначенные для проверки соответствия размеров изделий или их конфигурации установленным допускам. К ним относятся гладкие предельные калибры(пробки и скобы), резьбовые калибры, шаблоны и т. д.

Рассмотрим подробнее следующие измерительные приборы

1) Штангенциркулипредназначены для измерения наружных и внутренних размеров изделий. Они выпускаются четырех типов: ШЦ—I (рис. а);

  • ? ШЦТ—I (ШЦ—1 без верхних губок и с нижними губками, оснащенными твердымсплавом);
  • ШЦ—II (рис. б) и ШЦ—111 (ШЦ—П без верхних губок).

    Основные части штангенциркулей: штанга 1, измерительные губки 2, рамка 3, зажим рамки 4, нониус 5, глубомерная линейка 6 и микрометрическая подача7 для установки на точный размер. При измерениях наружной стороной губок штангенциркулейШЦ—II размер Ь = 10 мм прибавля-

ется к отчет у.

2) Микрометры гладкие типа МК. предназначены для измерения наружных размеров изделий. Основные узлы микрометра(рис.2а): скоба /, пятка 2 и микрометрическая головка 4 —отсчетное устройство, ‘основанное на применении винтовой пары, которая преобразует вращательное движение микровинта в поступательное движение подвижной измерительной пятки. Пределы измерений микрометров зависят от размера скобы и составляют0—25; 25—50; …; 275— 300, 300—400; 400—500 и 500—600 мм.

Микрометры для размеров более 300 мм оснащены сменными (рис. 26) или переставными(рис. 2в) пятками, обеспечивающими диапазон измерений100 мм. Переставные пятки крепятся в требуемом положении фиксатором 5, а сменные пятки — гайками 6.

На рис. 1а показана микрометрическая головка, которой оснащают микрометры с верхним пределом измерений до 100 мм. Микрометрический винт / проходит через гладкое направляющее отверстие стебля 2 и ввинчивается в разрезную микрогайку 4, которая стягивается регулирующей гайкой 5 так, чтобы устранить зазоры в винтовой паре. На микровинте установочным колпачком 6 закреплен барабан 3. Палец 9, помещенный в глухое отверстие колпачка, прижимается пружиной 10 к зубчатой поверхности трещетки 7, которая крепится на колпачке винтом 8. При вращениитрещетка пере дает микровинту через палец крутящий момент, обеспечивающий заданное измерительное усилие 5—9 Н. Если измерительное усилие больше, тотрещетка проворачивается с характерными щелчками. Винт 12 ввинчивается во втулку 11 и фиксирует микровинт в требуемом положении. Микрометрические головки микрометров с нижним пределом измерений свыше 100 мм имеют несколько отличное устройство (рис. 2б).

12 стр., 5857 слов

«Технические измерения и приборы» : «Расчет сужающего устройства» » Мы с АГНИ

... точности измерения, учитывая при этом как степень важности удовлетворения тем или другим требованиям, ток и сложность измерительного устройства и условия его эксплуатации и поверки. Приборы, основанные ... чистоты измеряемого вещества и его смазывающей способности. В технических условиях на некоторые турбинные расходомеры установлен шестилетний межповерочный срок нормальной работы. 3. Малая зависимость ...

Микровинт / стопорится гайкой 13, которая зажимает разрезную втулку 14. Барабан 3 затягивается установочным колпачком 6 на конусную поверхность микровинта. Палец 9 прижимается к торцовой зубчатой поверхноститрещетки 7.

Микрометрические головки имеют шаг резьбы Р= 0,5 мм и длину резьбы 25 мм. При перемещении микровинта на шаг Р барабан совершает один оборот. На стебле микровинта нанесена шкала с делениями, равными шагу микровинта, и продольный отсчетный штрих. Для удобстваотсчета четные и не’ четные штрихи шкалы нанесены по разные стороны продольного штриха. На коническом срезе барабана нанесена круговая шкала с числом делении n = 50. Цена деления круговой шкалы микрометра с =Р/n = 0,5/50= 0,01 мм, цена деления основной шкалы а = Р = 0,5 мм Диапазон показаний микрометрической головки равен 25 мм

Перед измерением микрометры устанавливают в исходное (нулевое) положение, при котором пятка имикровинт прижаты друг к друг у или поверхностям установочных мер 3 (см. рис 2а) под действием усилия, обеспечиваемого трещеткой. При правильной установке нулевой штрих круговой шкалы барабана должен совпадать с продольным штрихом на стебле.

Порядок установки микрометров на нуль. а) закрепляютмикровинт стопором, б) отворачивают установочный колпачок на пол-оборота; в) барабан поворачивают относительно микровинта до совпадения нулевого штриха барабана с продольным штрихом на стебле; г) барабан закрепляют колпачком; д) освобождаютмикровинт и снова проверяют нулевую установку и т. д.

При измерении изделие помещают без переноса между пяткой и микровинтом и вращают трещетку до тех пор, пока она не станет проворачиваться. Ближайший штрих к краю барабана определяет число делений шкалы, заключающееся в измеряемом размере. К отсчетупо основной шкале прибавляют от счет по круговой шкале, равный произведению цены деления с = 0,01 мм на номер деления, который находится напротив продольного штриха на стебле. На рис. 2а от счет равен 14,18 мм.

3) измерительные головки — относятся к рычажно-механическим

приборам применяются для измерения размеров, а также отклонений от заданной геометрической формы. Зубчатые измерительные головки — индикаторы часовые сценой деления 0,01 мм — изготовляются следующих основных типов:

  • а) ИЧ-2, ИЧ-5 иИЧ-10—с перемещением измерительного стержня параллельно шкале и пределами измерений 0—2, 0—5 и 0—10 мм соответственно;
  • б) ИТ-2 — с перемещением стержня перпендикулярно шкале и пределами измерений 0—2 мм.

Индикаторы типаИЧ-5 и ИЧ-10 выпускаются с корпусом диаметра 60 мм, а индикаторы ИЧ-2 и ИТ-2 —с корпусом диаметра 42 мм (малогабаритные) .

Устройство и принципиальная схема нормального индикатора типа ИЧ по казаны на рис. 3. Основными узлами индикатора являются циферблат 1 со шкалой, ободок 2, стрелка 3, указатель числа оборотов стрелки 4, гильза 5, измерительный стержень 6 с наконечником 7, корпус 8, ушко 9 иго ловка стержня 10 (рис. 3, а).

6 стр., 2621 слов

Шкалы. Критерии надежности шкал. Классификация шкал

... времени на одной и той же группе (проверка стабильности) и "расщеплением" текста на две части с параллельной их проверкой в группе. Основными индикаторами качества шкалы могут выступать две ... кpайние состояния - начало и конец, максимум и минимум. Пpи нахождении кpайних точек и опpеделения континуума шкала гpадуиpуется, т.е. устанавливается ее дpобность с помощью делений. Континуум pазбивается на ...

Гильза и ушко служат для крепления индикатора на стойках, штативах и приспособлениях. Поворотом ободка 2, на котором закреплен циферблат, стрелку совмещают с любым делением шкалы. Заголовку 10 стержень отводят при установке изделия под измерительный наконечник.

Принцип действияидикатора состоит в следующем (рис. 3, б).

Измерительный стержень 6перемещается в точных направляющих втулках 18, за прессованных в гильзы корпуса. На стержне нарезан а зубчатая рейка 11, которая поворачивает триб 12с числом зубьев z =16. Триб ом в приборостроении называют зубчатое колесо с числом зубьев меньше или равным 18. Зубчатое колесо 13 (z =100), установленное на одной оси стрибом 12, пере дает вращение трибу 14 (z = 10).

На оси триба 14закреплена стрелка 3. В зацеплении с триб ом 14 находится также зубчатое колесо 15 (z=100), на оси которого закреплены указатель 4 и втулка 16 с пружинным волоском 17, другой конец которого прикреплен к корпусу. Колесо 15, находясь под действием волоска, обеспечивает работу всей передачи прибора на одной стороне профиля зуба и тем самым устраняет мертвыйход передачи. Пружина 19 создает измерительное усилие на стержне. Передаточное отношение зубчатого механизма подбирают таким образом, чтобы при перемещении измерительного стержня на расстояние L = 1 мм стрелка совершала полный оборот, а указатель поворачивался ‘на одно деление. Шкала индикатора имеет число деленийn=100. Цена деления шкалы циферблата c =l/n=/100=0,01 мм. В корпусе малогабаритных индикаторов нельзя разместить полные зубчатые колеса с числом зубьев z = 100, поэтому их заменили зубчатыми секторами. У торцевых индикаторов ИТ-2 (рис. 5) перемещение измерительного стержня передается рейке зубчатого механизма через двухплечийрычаг, имеющий передаточное отношение, равное единице. Это обеспечивает цену деления 0,01 мм. Обозначения на рис. 3 и 4 одинаковые.

Индикаторы часового типа выпускаются двух классов точности: 0 и1.

Измерительные головки устанавливают на стойках или штативах, которые по казаны на рис. 5. Тип выбираемой стойки и штатива определяется ценой деления головки: C-I— до 0,5мкм (рис. 5, а), C-II—от 1 до 5 мкм (рис. 5, б), C-III и Ш-I—от I до10 мкм (рис. 5, в, д), C-IV и Ш-II— 10 мкм и выше(рис. 5, г, е).

Штативы применяют при измерениях на поверочных плитах, в центрах и на станках.

При измерениях индикаторами часового типа используют стойки типа C-IV и Ш-II (см. рис. 5).

Настройку индикаторов на размер при относительных измерениях осуществляют в определенном порядке.

1. Закрепляют индикатор на стержне стойки или вдержавке штатива зажимным винтом.

2. На стол стойки или плиту под измерительным наконечником индикатора помещают блок концевых мер, размер которого равен номинальному размеру изделия.

3. Опускают индикатор по колонке так, чтобы наконечник соприкоснулся с поверхностью меры и стрелка отклонилась от нулевого положения. Предварительное отклонение стрелки называют «натягом прибора». Значение на тяга должно быть больше, чем допускаемые отклонения размера изделия от номинального значения. Обычно дают стрелке сделать один оборот. При работе с универсальным штативом для создания натягапользуются винтом микроподачи.

6 стр., 2961 слов

Крнтрольно-измерительные приборы (линейка,штангенциркуль)

... называют измерительным инструментом. Для специальных линейных и угловых измерений ... измерительным наконечником индикатора помещают блок концевых мер, размер которого равен номинальному размеру изделия. 3. Опускают индикатор ... 5, глубомерная линейка 6 и ... измерениях индикаторами часового типа ис­пользуют стойки типа C-IV и Ш-II (см. рис. 5). На­стройку индикаторов на размер при относительных измерениях ...

4. Зафиксировав положение индикатора, шкалу устанавливают на нулевое положение, поворачивая ободок.

5. Поднимая и опуская измерительный стержень за головку, проверяют постоянство показаний индикатора. Если наблюдается отклонение стрелки от нуля, настройку повторяют.

6. Отведя стержень, снимают блок мер.

При измерении меру заменяют изделием, и наконечник опускают на его поверхность. От счет по шкале индикатора показывает отклонение размера изделия от размера меры в сотых долях миллиметра. При абсолютных измерениях, порядок настройки тот же. Базой для настройки служит поверхность предметного стола стойки или поверочной плиты. По указателю определяют число миллиметров в размере.

Область применения индикаторов расширяется благодаря использованию приспособлений. Струбцина для установки на валы (рис. 6, а) имеет скобу 3 с губкой2, которая перемещается винтом 1. К струбцине привинчивается стержень4 с хомутом 5 для крепления державки 6 с индикатором 7. Прямой(рис. 6, б) и угловой (рис. 6, б) рычаги применяют при измерениях в труднодоступных местах. Рычаги 9 под действием измерительного стержня 12индикатора поворачиваются вокруг оси 10 кронштейнов 11, прикрепленных к гильзе индикатора, и упираются сферическими наконечниками 8в поверхность изделия.

4) Оптико-механические приборы(оптиметры, оптика торы, контактные интерферометры, длиномеры, измерительные машины, микроскопы и проекторы) предназначены для высокоточных измерений размеров и отклонений геометрической формы изделий дифференциальным методом. Конструктивно они представляют собой измерительные трубки (головки), устанавливаемые на стойках. В измерительном механизме трубок оптиметров и оптика торов сочетаются механический и оптический рычаги, поэтому такие приборы иногда называютрычажно-оптическими.

Принцип действия оптического рычага показан на рисунке

?

зеркало 1падает луч свет а 2 и отражается на шкалу прибора 3. Если зеркало наклонить на угол а, то отраженный луч сместится по шкале на величину I, пропорциональную расстоянию L шкалы от зеркала: I = 2aL. Механический рычаг связывает измерительный стержень прибора с поворачивающимся зеркалом. Оптическая система — совокупность оптических узлов и деталей (линзы, призмы, зеркала, объективы, окуляр и т. д.), преобразует малые повороты зеркала в удобные для от счета перемещения светового потока с изображением указателя по шкале прибора.

По положению линии измерения оптиметры делят на вертикальные (0В) и горизонтальные (ОГ), а по способу от счета показаний—на окулярные (ОВО, ОГО) и экранные (ОВЭ, ОГЭ).

Основные характеристики оптиметров по ГОСТ 5405—75

Типы прибора

Показатели

ОВО-1,

ОГО-1,

ОВЭ-02

ОВЭ-1

ОГЭ-1

Диапазон измерения, мм

0—100

0—200

0—500

Цена деления, мкм

0,2

1,0

1,0

Пределы измерения по шкале, мм

±0,025

±0,1

±0,1

Допускаемая основная погрешность

ность, мкм, на участке шкалы, ми:

7 стр., 3098 слов

Методы измерения и измерительные приборы

... как правило, считываются в цифровой форме, например, со светодиодных индикаторов. Измерительные приборы бывают показывающими, регистрирующими или комбинированными. Метод измерения - прямых измерениях Большинство измерительных средств основано на прямых измерениях, например измерение температуры термометром, ...

от 0 до ±0,015

±0,07

свыше ±0,015

±0,1

-—

от 0 до ±0,06

±0,2

  • ±0,2

свыше ±0,06

±0,3

±0,3

Вариация показаний, мкм

?(,02

0,1

0,1

5) Линейки поверочные изготовляются следующих типов: ЛД — лекальныес двухсторонним скосом (рис. 7, а); ЛТ—лекальные трехгранные (рис. 7,6); ЛЧ—лекальные четырехгранные (рис.7, в); ШП — с широкой рабочей поверхностью прямоугольного сечения (рис. 7, г); ШД—с широкой рабочей поверхностью двух таврового сечения (рис. 7, и); ШМ—с широкой рабочей поверхностью, мостики (рис. 7, е); УТ—угловые трехгранные(рис. 7, ж).

Лекальныелинейки выпускаются двух классов точности: 0 и1. Лекальные линейки предназначены для контроля прямолинейности. Лезвие линейки накладывают на поверхность изделия . Сзади, на уровне глаз контролера, помещают источник свет а и наблюдают просвет между линейкой и изделием. Размер просвета определяют по «образцу просвета» При хорошейосвещенности и определенном навыке просвет размером 3—5 мкм можно оценить с погрешностью±1 мкм. Непрямо линейность равна наибольшему просвету hmax.. (рис.8, а) . Линейки с широкой рабочей поверхностью применяют для поверки прямолинейности и для поверки плоскостности узких поверхностей Размеры l X Ь линеек различных типов имеют следующие значения: для линеек типа ШП 205Х5—630Х10 мм;

  • линеек типа ШД 630Х4—4000 X 30 мм;
  • линеек типа ШМ 400 X 50 — 3000 X 110 мм. Линейки выпускаются трех классов точности: 0, 1 и 2. При контроле прямолинейности методом «линейных отклонений» рис.8, б линейку 1 укладывают рабочей поверхностью на две одинаковые концевые меры 3 размером b0, установленные на проверяемой поверхности 2. Для уменьшения погрешностей измерений из-за прогибов линейки опоры располагают в точках наименьшего прогиба (точки Эр и), которые отмечены рисками на боковой поверхности линеек, Точки Эр и лежат на расстоянии 0,233lот концов линейки. На боковой поверхности линейки наносят мел ом отметки на расстояниях, равных 0,1l. Вот меченных точках 0, 1, 2, …, 10 измеряют расстояние Ьi, между поверхностями линейки и изделия, вводя между ними блоки концевых мер или щупы 4. По результатам измерений, определяют разность hi=(bо — bi).

    Построив график, как показан о на рис. 8, в через точки h0 иhi проводят прямую линию О А. Отклонение от плоскостности поверхности hmax находят как расстояние от линии О А до наиболее удаленной точки профиля.

Решения об отнесении технического устройства к средствам измерений и об становлении интервалов между поверками принимает Госстандарт России.

Измерения должны осуществляться в соответствии с аттестованными в установленном порядке методиками.

Порядок разработки и аттестации методик выполнения измерений определяетсяГосстандартом России. Конкретные методы измерений определяются видом измеряемых величин, их размерами, требуемой точностью результата, быстротой процесса измерения, условиями, при которых проводятся измерения, и рядом других признаков.

Каждую физическую величину можно измерить несколькими методами, которые могут отличаться друг от друга особенностями как технического, так и методического характера. В отношении технических особенностей можно сказать, что существует множество методов измерения, и по мере развития науки и техники, число их все увеличивается. С методической стороны все методы измерений поддаются систематизации и обобщению по общим характерным признакам. Рассмотрение и изучение этих признаков помогает не только правильному выбору метода и его сопоставлению с другими, но и существенно облегчает разработку новых методов измерения.

8 стр., 3874 слов

Измерение шероховатости поверхности

... измерения шероховатости поверхности присущи свои особенности, и выбор того или иного метода должен определяться конкретными задачами, стоящими перед исследователем. Одной из основных характеристик любого метода является чувствительность по ...

Для прямых измерений можно выделить несколько основных методов: метод непосредственной оценки, дифференциальный метод, нулевой метод и метод совпадений.

При косвенных измерениях широко применяется преобразование измеряемой величины в процессе измерений.

?

?

?

Рис. 3. Индикатор часовой типа ИЧ

?

Рис. 4Индикатор торцовый типа ИТ-2

?

Рис. 5. Стойки и штативы

а—г-сгойки типа C-I; C-Ii; C-III; C-IV; д— е—штативы типа Ш-1, lll-tf;

1— основание, 2— предметный стол для установки изделия; 3—колонка;

4—кронштейн; 5—винт крепления измерительной головки; 6—маховик перемещения кронштейна (кремальера), 7—винт зажима кронштейна;

5— гайка; 9— стержень; /О—хомут; //—зажим ной винт; 12—держав ка;

1З—винт крепления державки; 14—пружинное кольцо; 15—винт микроподачи для точной установки измерительной головки на размер

?

? Рис. 7. Линейки проверочные

Рис. 8. Методы контроля

прямолинейности /

?

План

1. Средства измерений

2. Штанкгнциркуль

3. Микромктр

4. Индикаторы часовые

5. Оптико-механические приборы

6. Линейки поверочные

7. Приложения

Использованная литература

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/izmeritelnaya-tehnika/

1. Васильев А. С. «Основы метрологии и технические измерения» 1980 г.

2. Закон «Об обеспечении единства измерений» от 28.04.2001 г.

3. Махоня И. Т. «Справочник инструментальщика по техническим из мере

ни ям» 1984 г.

Рис.1 Микрометрические головки

Рис.2 Микрометр

Рис.6 Приспособлнния к индикаторам