метрология. Методы и средства измерений, испытаний и контроля. Курсовой проект Методы и средства измерений, испытаний и контроля студент гр. 18УК1бп Ахмедов Д
 Скачать 0.67 Mb.
|
|
1.2.1 Многооборотные индикаторы Под измерительными головками принято понимать механические отсчетные устройства, преобразующие малые перемещения измерительного наконечника в большие перемещения стрелки и имеющие шкалу, по которой отсчитываются величины перемещения наконечника. В качестве отдельного прибора эти головки использоваться не могут, они должны быть установлены в каких-либо устройствах для отсчета перемещений. Обычно головки при измерении устанавливают в универсальные приспособления - штативы и стойки. Измерительные головки изготавливаются в одном корпусе, имеющем обычно специальную цилиндрическую поверхность для установки головки в приспособлении. Диаметр этой поверхности 8 или 28 мм. Многооборотные индикаторы типа МИГ имеют те же узлы, что индикаторы типа ИГ – корпус, циферблат, стрелка, арретир, присоединительная гильза, измерительный стержень, наконечник, указатель поля допуска изделия и винт точной установки механизма в нулевое положение. Арретир – рычаг для подъема измерительного стержня перед установкой изделия. На циферблате нанесено 200 делений круговой шкалы, здесь расположен также указатель числа оборотов стрелки. Полное число оборотов стрелки равно 5. Механизм многооборотного индикатора содержит две рычажных и две зубчатых передачи. Перемещение измерительного стержня 1 передается рычагу зубчатого сектора, который находится в зацеплении с трибом 4, вращает триб 13 и закрепленную на его оси стрелку. На оси зубчатого колеса8, зацепляющегося с трибом 4, установлен указатель числа оборотов стрелки и пружинный волосок . Весь механизм многооборотного индикатора собран на плате , которая пружинами прижимается к упору рычага и винту установки индикатора на ноль. Штифт обеспечивает движение измерительного стержня без поворота, а винт ограничивает нижнее положение стержня.  Рисунок – 1 Многооборотный индикатор Рычажно-зубчатые головки при измерениях устанавливают на стойки типа С-III и штативы типа Ш-I. При настройке индикаторов на размер по блоку концевых мер опускают кронштейн с индикатором по колонке стойки так, чтобы измерительный наконечник коснулся меры и стрелка установилась около нулевого положения. Затем поворотом шкалы стрелку устанавливают на ноль и проводят несколько раз арретирование (подъем и опускание) стержня, проверяя правильность настройки. По показаниям прибора находят как отклонения размера изделия от размера меры,так и его знак. Стойки и штативы для измерительных головок. Стойки предназначены для закрепления головок при измерении размеров деталей методом сравнения с ПКМД (мерой длины) и при контроле отклонений формы и расположения поверхностей изделий, стойки изготовляют четырех типов: C-I, C-II, C-III и С-IV. Они снабжены столом для установки на нем изделий и предназначены для проведения точных измерений. Штативы применяют в цеховых условиях для закрепления индикаторов часового типа.  Рисунок – 2. Типы стоек С – 1 и С – 11 (а и б); С – III (в); С – VI (г)  Рис 5. Типы стоек: С-1 и С-II (а и б); C-III (в) и C-IV (г) Стойка С-III (рис 2, в) предназначена для закрепления в кронштейне 1 измерительных головок или индикаторов часового типа 3 с присоединительным размером 8 мм. Колонка 2 — цилиндрическая. Штативы предназначены для закрепления измерительных головок с ценой деления 0,01 мм. Они имеют основание / (рис. 3, а, б) с вертикально установленной колонкой 2, по которой возможно перемещение муфты 3 со стержнем 4 и с закреплённой на его конце измерительной головкой 5. Штатив типа Ш-II имеет устройство (винт 6 микроподачи) для тонкой установки головки на размер. Для поднятия головки микровинт вращают по часовой стрелке, а для опускания — против. Штативы с магнитным основанием (рис. 6, а) отличаются от штативов Других типов постоянными магнитами, встроенными в основания штативов. Посредством этих магнитов штативы удерживаются на стальных и чугунных изделиях без дополнительного их закрепления. Сила отрыва штативов с магнитным основанием составляет 300—1000 Н. Включение магнитов в основании штатива проводится рычагом 7.  Рисунок – 3. Штативы типа ШМ-II (а), Ш-II (б) и примеры закрепления в них индикаторов часового типа (в) 1.2.2 Оптиметры Оптиметрами принято называть контактные оптико-механические приборы для измерения линейных размеров сравнением с мерой (рис. 1.1) с преобразователем в виде рычажно-оптического устройства, которое малые перемещения измерительного наконечника преобразует в большие наблюдаемые перемещения шкалы.  Рисунок 4 Оптиметр вертикальный окулярный ОВО-1 Оптиметры состоят из измерительной головки, трубки оптиметра и устройства для установки трубки и базирования измеряемой детали. 1. Окулярная трубка оптиметра (рис. 4). Элементы оптико-механической схемы трубки разделяют на группы: осветительную, преобразовательную и отсчетную. Осветительная группа состоит из внешнего зеркала 1 (рис. 5) и осветительной призмы 2. Преобразовательная группа содержит угловую призму 4, объектив 5, внутреннее зеркало 6, измерительный стержень 8. В верхнем торце стержня 8 запрессован шарик, на который опирается нижняя поверхность зеркала 6, а на нижний участок стержня 8 надевается измерительный наконечник. В пластину 9 сверху запрессованы два опорных шарика, на которые опирается также нижняя поверхность зеркала 6. Линия, соединяющая вершины этих двух шариков, является осью поворота зеркала 6 при перемещениях стержня 8 вдоль оси присоединительной трубки В. Расстояниеl между осью шарика в торце стержня 8 и общей осью опорных шариков в пластине 9 является механическим плечом рычага передачи трубки оптиметра. Отсчетная группа состоит из стеклянной пластины 3 и окуляра 7. Пластина 3 имеет две зоны а и б, по разные оси горизонтальной трубки А   Рисунок – 5. Оптическая схема окулярной трубки оптиметра) Зона а окрашена. В краске вычищено окно, в котором нанесена шкала из 200 делений (±100). Ось этой шкалы смещена относительно оси горизонтальной трубки А на расстояние б; в зоне б также имеется окно, в котором нанесен неподвижный штрих-указатель. Ход лучей. Поток лучей, посланный призмой 2 на пластину 3 в зону а, проходит сквозь окно и несет дальше изображение шкалы. Затем лучи падают на угловую призму 4, преломляются в ней под углом 90° и попадают вместе с изображением шкалы в объектив 5. Здесь происходит автоколлимация лучей. При автоколлимации лучи, а с ними и изображение шкалы проходят через объектив 5, падают на зеркало 6, отражаются обратно в объектив 5 и выносят из него изображение шкалы по другую сторону фокусной оси. Затем лучи с изображением шкалы преломляются в призме 4 и падают на пластину 3, но уже в зоне б. Здесь мы видим в увеличенном виде через окуляр 7 изображение шкалы, наложенное на штрих-указатель. Перемещение х стержня 8 вызывает соответственный поворот на угол а зеркала 6, а значит, и пропорциональное ему перемещение изображения шкалы у относительно неподвижного штриха-указателя. II. Устройства для установки трубки и базирования измеряемой детали. По расположению линии измерения оптиметры разделяют на вертикальные и горизонтальные. Благодаря единому присоединительному размеру (28 мм) трубки их взаимозаменяемы. Различие состоит в устройствах базирования измеряемых деталей. а) Вертикальные оптиметры представляют собой станковые приборы, в которых базирующим устройством являются стойки. Ось присоединительной трубки оптиметра располагается вертикально. б) Горизонтальные оптиметры представляют собой станковые приборы на которых присоединительная трубка оптиметра расположена горизонтально. В настоящее время применяют горизонтальный оптиметр ИКГ с валом и ОГО-1 со станиной 3. Основные виды и технические характеристики оптиметров следующие: цена деления 1 мкм; диапазон показаний ±100 мкм. Остальные — см. таблица 12 Таблица 12. Технические характеристики
III. Расчет передаточного числа трубки оптиметра Окулярная головка. Схема головки представляет собой оптико-механическую рычажную передачу, в которой оптическое плечо рычага состоит из потока лучей (см. рис. 1.2), падающего на зеркало , и потока, отраженного на пластину 3 в зависимости от положения зеркала 6. Механическое плечо — расстояние l между осью измерительного стержня и осью шарнира зеркала. Передаточное число ир определяется отношением величины смещения у (см. рис. 1.2) луча при повороте зеркала на угол а к перемещению измерительного стержня на величину х:  x=tg 2б, где а — угол поворота зеркала при перемещении стержня на длину х: y=F tg 2б, где F — фокусное расстояние объектива, т. е. длина оптического плеча рычага. Отсюда  ,Перемещение х весьма мало по сравнению с величиной l, поэтому можно заменить tgб ≈ б и tg 2б ≈ 2б, тогда  Полная величина передаточного числа трубки будет равна: uт=upVок, где Vок - увеличение окуляра. Для трубки оптиметра (F=200мм; l = 5мм; Vок=12x) получим ит=2*200*12/5=960. т. е. перемещение наконечника увеличивается на отсчетном устройстве в 960 раз. Для обеспечения цены деления головки 0,001 мм шкала на пластине 3 (см. рис. 1.2) имеет интервал 0,08 мм, а с учетом увеличения окуляра в 12х видимый интервал составляет 0,96 (0,08 * 12), а общее передаточное число ит = 960/0,96= 1000. IV. Погрешности измерения. При измерении на оптиметрах в погрешности входят те же составляющие, что и для других измерительных средств с отсчетными головками осевого действия К составляющим погрешностям следует отнести: 1. Погрешность, вносимую при отсчете показаний, — не более 0,1 мкм и погрешность из-за параллакса трубки оптиметра — не более 0,1 мкм. 2. Погрешность расположения измерительной поверхности плоского наконечника относительно плоскости стола (на вертикальном оптиметре) или отклонений от параллельности наконечников (на горизонтальном оптиметре) и отклонений от соосности 0,3— 0,4 мкм. К этой погрешности может прибавиться еще погрешность из-за смещения наконечника при передвижении кронштейнов по колонке или валу; она доходит до 0,4 мкм. 3. Погрешность из-за нестабильности работы подвижной части стола до 0,2 мкм у горизонтального оптиметра. 4. Погрешность от концевых мер длины. 5. Погрешность из-за температурных деформаций. Погрешность измерения наружных размеров вертикальным оптиметром в пределах от 0,3 до 1,0 мкм при определенных условиях. Погрешность измерения горизонтальным оптиметром в пределах от 0,4 до 2,0 мкм также при определенных условиях. При измерении внутренних размеров погрешность измерения горизонтальным оптиметром составляет от 1,5 до 9 мкм для размеров до 500 мм. Поверку оптиметров с ценой деления 1 мкм производят по концевым мерам 3-го разряда. 1.2.3 Микрометр рычажный Рычажным микрометром – называется измерительное средство с корпусом в виде скобы с двухточечной схемой измерения, в котором перемещение одной из точек определяется с помощью резьбовой пары, т. е. винта и гайки, а другой—с помощью стрелочного отсчетного устройства (измерительной головки). При этом механизм стрелочного отсчетного устройства может быть либо встроен в корпус скобы, либо установлен в виде сменной измерительной головки.  Рисунок – 6 Микрометр рычажный. Тип МР, модель 02120 Назначение Микрометры предназначены для абсолютных и относительных измерений линейных размеров. В условиях массового производства приборо- и машиностроения. Они объединяют в себе свойства обычного микрометра для измерения длин и скобы с отсчетным устройством для контроля отклонений деталей от заданного размера. Микрометры типа МР имеют рычажно-зубчатое отсчетное устройство, встроенное в корпус. Контактные поверхности отсчетного устройства армированы твердым сплавом. Они установлены в корундовых опорах. Измерительные поверхности микрометров выполнены из твердого сплава. Теплоизоляционные накладки исключают влияние тепла рук на результаты измерений. Для отвода подвижной пятки микрометры оснащены арретиром. По заказу к микрометрам с пределом измерения до 50 мм изготовляется приспособление для контроля резьбы методом трех проволочек. Метрологические характеристики
Устройство и принцип работы В рычажном микрометре при двухточечной схеме измерения обе измерительные поверхности связаны с отсчетными устройствами (рис.9 а). При этом величина перемещения измерительной поверхности 1 связана с микровинтом 3 и отсчетом по макропаре, а измерительная поверхность 12 связана с механизмом отсчетного устройства.  Рисунок – 7 Микрометр рычажный: а- схема; б – конструкция микрометра с диапазоном измерения 0-25 мм; в -микрометр настольный со стрелочной отсчетной головкой; г- микрометр рычажный для размеров свыше 500 мм. При определении размера детали, находящейся между двумя измерительными поверхностями (1 и 12), необходимо алгебраическое суммирование показаний по макропаре и по стрелочному отсчетному устройству. Микрометрическая пара рычажного микрометра, как и обычного микрометра, состоит из микровинта 3, гайки.5, стебля 2 со шкалой вдоль оси, барабана 4 с делениями на скосе. Конструкция макропары отличается тем, что в ней отсутствует устройство для стабилизации измерительного усилия, поскольку в нем нет необходимости, так как силовое замыкание обеспечивается усилием, создаваемым в механизме стрелочной отсчетной головки. Отсчет показаний по макропаре производится, как и у обычного микрометра. Стрелочное отсчетное устройство при относительно небольшом диапазоне измерения (обычно не более чем до 150 мкм) устанавливается в корпусе скобы (рис. 9 а, б), для больших диапазонов измерений в качестве отсчетного устройства используется рычажно-зубчатая головка с ценой деления 0,002 мм, или индикатор часового типа с ценой деления 0,01 мм. При встраивании механизма в корпус скобы раньше создавалась передача, состоящая из одного рычага и однозубчатой пары, теперь в отечественных приборах используется механизм от измерительных головок. Так, на рис.2.8 а, б показана схема и конструкция рычажного микрометра, в который встраивается механизм рычажно-зубчатой головки (см. рис. 2.4) состоящей из рычажной и зубчатой передач. Стержень 11 измерительной поверхностью 12 перемещается в своих направляющих, и эти перемещения передаются через рычаг 10, на сектор 9 и зубчатое колесо 8, на оси которого, установлена стрелка 7. Для арретирования измерительной поверхности 12 имеется устройство, которое отводит стержень 11 при нажатии на кнопку 6. При работе с рычажным микрометром обычно перемещением микровинта добиваются положения, при котором совпадают штрихи на стебле и барабане, соответствующие целому значению размера. При этом стрелка отсчетного устройства находится в положении, при котором можно отсчитать значение размера по его шкале. После этого отсчитывают целое значение размера по микропаре до значений 0,01 мм, а по стрелочному отсчетному устройству с ценой деления 0,002 мм — для размеров приблизительно до 500 мм и 0,01 мм — для размеров свыше 500 мм. Отсчитываемое значение по стрелочному отсчетному устройству или прибавляется, или отнимается от показаний по макропаре (алгебраическое суммирование) в зависимости от знака отклонения на стрелочном отсчетном устройстве. Стойка универсальная  Рисунок 8. Стойка универсальная Тип 15СТ Стойка предназначена для закрепления в ней гладких и рычажных микрометров, индикаторных скоб и других подобных им приборов для использования их в качестве настольных. Стойка состоит из основания 1 и державки 2, в которой размещаются подвижная 3 и неподвижная 4 губки, стягиваемые гайкой 5 при закреплении прибора. Закрепляемый в стойке микрометр может поворачиваться в горизонтальной плоскости без перемещения стойки. Подготовка микрометра к работе Микрометр извлеките из футляра, протрите цилиндрические части пятки и микровинта, и особенно тщательно измерительные поверхности чистой тканью, смоченной в бензине, и окончательно сухой тканью. Порядок работы Микрометр с ценой деления 0,002 мм — точный инструмент и требует к себе бережного отношения. При пользовании микрометром необходимо соблюдать следующее: Проверьте перед измерением микрометром нулевое положение и при необходимости установите его. Поместив концевую меру длины (применяется для микрометров с диапазонами измерения 25—50. 50—75. 73—100 мм) между измерительными поверхностями пятки и микровинта и вращайте последний в направлении уменьшения размера до тех пор, пока стрелка отсчетного устройства не совместится с нулевым делением шкалы. Застопорите микровинт стопором и отпустите винт. Установите барабан так чтобы начальный штрих шкалы барабана совпадал с продольним штрихом стебля, причем начальный штрих шкалы стебля должен быть виден целиком, на расстояние от торца конической части барабана до ближайшего края штриха не должен превышать 0,1 мм. Закрепите барабан винтом и отпустите стопор. Поместите измеряемую деталь при измерениях методом непосредственной оценки между измерительными поверхностями пятки и микровинта и вращайте последний в направлении уменьшения размера до тех пор, пока стрелка отсчетного устройства не совместится с нулевым делением шкалы. Совместите ближайший штрих на барабане с продольным штрихом на стебле, снимите окончательный отсчет – миллиметры и сотые доли миллиметра по шкале барабана, микрометры – по шкале отсчетного устройства. Перемещайте микровинт при измерениях только вращением его в направлении уменьшения размера. Поместите концевую меру длины (образцовую деталь) при измерениях методом сравнения между измерительными поверхностями пятки и микровинта и вращайте последний в направлении уменьшения размера до тех пор, пока стрелка отсчетного устройства не совместится с нулевым делением шкалы. Застопорите микровинт стопором и произведите измерение деталей с помощью арретира. Результатом измерения является алгебраическая сумма размера концевой меры (базовой детали) и показания отсчетного устройства. Закрепите микровинт стопором плавно без пережима. Зажимайте микровинт в подставке без пережима, предварительно подложив мягкий материал. Типоразмеры и основные технические характеристики. Рычажные микрометры обычно изготовляют для размеров до 2000 мм. Микропара имеет отсчет 0,01 мм. Для размеров обычно до 150 мм стрелочное отсчетное устройство встраивают в скобу. Это устройство имеет цену деления 0,002 мм с пределом измерения не менее 0,06 мм (±0,03 мм). Остальные типоразмеры имеют съемное отсчетное устройство с ценой деления 0,002 мм для размеров до 500 мм и 0,01 мм для остальных размеров (до 2000 мм). Если для размеров обычно до 150 мм диапазон измерения определяется диапазоном микровинта, т. е. 25 мм, то с увеличением размеров измеряемых деталей диапазон измерения составляет 50, 100 и 200 мм. Это достигается тем, что подвижные пятки могут переставляться. Для этой цели все рычажные микрометры для размеров свыше 25 мм снабжаются одной или несколькими (для большого диапазона измерений) установочными мерами, дающими возможность устанавливать микрометр на размер внутри диапазона измерения. Измерительное усилие рычажных микрометров находится в пределах 6—10 Н в зависимости от диапазона измерений, при этом колебание усилия может быть в пределах ± (100—200) сН. Погрешность измерения Погрешность измерения рычажными микрометрами зависит от погрешности микропары и отсчетной стрелочной головки. Погрешность отсчета у рычажных микрометров по микропаре приблизительно в 2 раза меньше, чем у гладкого микрометра, так как при правильном пользовании рычажным микрометром необходимо совмещать штрихи барабана и стебля, а не отсчитывать степень несовпадения. Для малых диапазонов измерения погрешность измерения при цене деления отсчетного устройства 1 мкм составляет 3 мкм, а для больших диапазонов доходит до 1 мкм, т. е. в общем виде погрешность измерения составит от 1,5 до 3 цен деления. Принципиальная схема рычажного микрометра позволяете производить измерения, пользуясь одновременно и микропарой и стрелочным отсчетным устройством. Можно настраивать микрометр по установочной мере 13 и пользоваться только стрелочным устройством, а можно настраивать по блоку концевых мер на размер при котором измеряемые отклонения будут отличатся на несколько делений от настроенного. Последний способ использования рычажного микрометра не отличается в принципе от использования измерительных головок при методах измерения сравнением с размером концевых мер. Измерение рычажным микрометром можно осуществлять различными приемами — отсчитывать по микропаре и стрелочной головке, можно настраивать по концевым мерам и пользоваться при отсчете только стрелочной головкой (погрешность микропары исключается). Используя концевые меры различной точности и другие приемы, можно получить погрешность измерения, например, для размеров 0-25 мм в пределах от 0,5 до 4 мкм, а для размеров 3—500 мм — от 3 до 50 мкм. При этом наименьшие погрешности получаются при многократном измерении одного и того же размера с целью уменьшения влияния случайной погрешности измерения в основном отсчетной головкой. При однократных измерениях погрешность может быть от 2 до 4 мкм для размеров 0—400 мм и от 7 до 50 мкм для размеров до 400—500 мм. г. Поверка рычажных микрометров Поверку рычажного микрометра производят по концевым мерам длины. В принципе эта поверка не отличается от поверки микрометров гладких и от поверки измерительных головок. Поверку микрометров производят с помощью концевых мер длины. При этом выясняется погрешность измерения микрометром размера детали с плоскими поверхностями. В связи с этим отдельно поверяют плоскостность и параллельность измерительных поверхностей с помощью плоскопараллельных стеклянных пластин. Условия эксплуатации Температура окружающей среды (205)С при относительной влажности не более 80. Изменение температуры окружающей среды в течении 1 часа – не более 0,3)С. Техническое обслуживание Не подвергайте микрометр резким ударам. Не разрешайте лицам, не имеющим отношения к ремонту разбирать мирометр. Правила хранения Хранить микрометр в футляре при температуре от плюс 1С до плюс 40С при относительной влажности воздуха не более 80. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||