Измерения методом сравнения с мерой: Методические указания к лабораторной работе по дисциплине ''Метрология, стандартизация и сертификация''

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» ФИЛИАЛ ГУ КузГТУ В Г. ПРОКОПЬЕВСКЕ

Кафедра общепрофессиональных технических дисциплин

ИЗМЕРЕНИЯ МЕТОДОМ СРАВНЕНИЯ С МЕРОЙ Методические указания к лабораторной работе по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация» для студентов специальностей 150402, 151001, 190701

Составитель: Л. Ф. Кожухов

Утверждены на заседании кафедры Протокол № 6 от 15.04.08 г. Электронная копия находится в библиотеке филиала ГУ КузГТУ в г. Прокопьевске

Прокопьевск – 2008 1

Рецензент: д.т.н., декан механико-машиностроительного факультета ГУ КузГТУ В. Ю. Блюменштейн

2

СОДЕРЖАНИЕ Цель лабораторной работы ....................................................................4  Методика проведения занятия ..............................................................4  Техника безопасности ............................................................................5  1.  Общие сведения .................................................................................6  2.  Описание оборудования для использования метода сравнения с мерой..............................................................................6  2.1.  Индикаторы часового типа ..........................................................7  2.2.  Пружинные измерительные головки ..........................................9  2.3.  Плоскопараллельные концевые меры длины ..........................12  2.4.  Стойки и штативы ......................................................................15  2.5.  Индикаторная скоба ...................................................................17  2.6.  Рычажная скоба...........................................................................19  2.7.  Индикаторные нутромеры .........................................................20  2.8.  Прибор для определения радиального биения ........................24  3.  Форма отчета по работе ..................................................................32  4.  Контрольные вопросы .....................................................................33  5.  Рекомендуемая литература .............................................................34  Приложение 1 .......................................................................................35 

3

ЦЕЛЬ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ Целью лабораторной работы является ознакомление с методами измерения наружных и внутренних поверхностей методом сравнения с мерой1 и определения точности формы и их расположения. При помощи рычажной скобы, индикаторной скобы, индикаторного нутромера и прибора для измерения радиального биения определяются действительные размеры, а также отклонения формы и расположения поверхностей измеряемой детали. Путем сопоставления полученных результатов измерений с соответствующими допусками дается заключение о годности детали. Время выполнения лабораторной работы – 4 часа. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЗАНЯТИЯ В лабораторной работе используется метод сравнения с мерой, основанный на применении индикаторов часового типа, рычажнозубчатых измерительных головок, штативов и стоек, плоскопараллельных мер длины. Указанные средства измерения и приспособления используются для настройки измерений рычажной скобы, индикаторной скобы, индикаторного нутромера и прибора для измерения радиального биения. Задачами лабораторного занятия являются: ƒ закрепление знаний по методам сравнения с мерой; ƒ изучение конструкций приборов для измерения геометрических размеров изделий, использующих методы сравнения с мерой; ƒ установление порядка проведения измерений наружных и внутренних размеров с помощью индикаторных скоб, рычажных скоб, индикаторных нутромеров; 1

При разработке методических указаний использованы разработки КузГТУ: 1. Измерение цилиндрических отверстий методом сравнения с мерой. Методические указания к лабораторной работе по курсу «Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения» для студентов механических специальностей / Сост. Е.М.Константинова; Кузбасс. политехн, ин-т. – Кемерово. 1986. – 12 с. 2. Измерение наружных поверхностей методом сравнения с мерой и определение точности геометрической формы и расположения поверхностей. Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу «Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения». / Сост. Е.М.Константинова, Н.Г.Розенко; Кузбасс. политехн, ин-т. – Кемерово. 1986. – 9 с.

4

ƒ рассмотрение порядка установки приборов (индикаторных скоб, рычажных скоб, индикаторных нутромеров) на нуль; ƒ получение практических навыков при измерении внутренних и наружных размеров и отбраковке негодных изделий. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ Перед началом работы студенту необходимо уяснить цель и задачи лабораторной работы; разобраться в теоретическом материале, в особенностях конструкции и основных технических характеристиках применяемых средств измерения. Уяснить порядок выполнения и правила безопасности при выполнении работы, представлять ожидаемые результаты. Работа выполняется бригадами по 4 студента. Перед началом работы бригада, выполняющая лабораторную работу, должна пройти собеседование по целям и задачам работы, ее основным теоретическим положениям, по порядку выполнения работы и правилам безопасности. После собеседования бригада получает комплект средств измерения, детали для проведения измерения. Измерения начинаются после устного разрешения преподавателя. Необходимо брать средства измерения, проводить измерения и размещать их в соответствующие отсеки полученного бокса с вниманием и осторожностью. Запрещается укладывать измеряемые детали и средства измерения на край стола, чтобы избежать их падения и травмирования обслуживающего персонала. Неиспользованные средства измерения должны быть уложены в соответствующий отсек бокса.

5

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Методом сравнения с мерой называется такой метод измерения, в котором измеряемую величину сравнивает с величиной, воспроизводимой мерой 2. Мерой называется средство измерения, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью (например, плоскопараллельная концевая мера длины). Однозначная мера – мера, воспроизводящая физическую величину одного размера (например, гиря 1 кг). Многозначная мера – мера, воспроизводящая физическую величину разных размеров (например, штриховая мера длины). Набор мер – комплект мер разного размера одной и той же физической величины, предназначенный для применения на практике как в отдельности, так и в различных сочетаниях (например, набор концевых мер длины). Номинальное значение меры – значение величины, приписанное мере или партии мер при изготовлении. Действительное значение меры – значение величины, приписанное мере на основании ее калибровки или поверки. 2. ОПИСАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТОДА СРАВНЕНИЯ С МЕРОЙ В лабораторной работе используются: индикаторы часового типа, пружинные измерительные головки, стойки и штативы, набор плоскопараллельных концевых мер длины, рычажная скоба, индикаторная скоба, индикаторный нутромер, штангенциркуль, прибор для измерения радиального биения, проверяемые детали.

2

Определения в разделе 1 приведены в соответствии с рекомендациями РМГ 29-99 [1]

6

2.1. Индикаторы часового типа Индикаторы часового типа предназначены для измерения линейных размеров методами непосредственной оценки и сравнения с мерой определения величины отклонений от заданной геометрической формы и взаимного расположения поверхностей. Измерения методом непосредственной оценки предназначены для измерения деталей, размер которых меньше предела измерений индикатора. Изготавливаются следующие виды индикаторов часового типа: ИЧ – с перемещением измерительного стержня параллельно шкале; ИТ – с перемещением измерительного стержня перпендикулярно шкале. Индикаторы ИЧ изготавливаются со следующими пределами измерений: 0-2 мм, 0-5 мм, 0-10 мм и 0-25 мм. Индикаторы ИТ изготавливаются с пределами измерений 0-2 мм. По исполнению корпуса индикаторы разделяются на обыкновенные, брызгозащищенные и пылезащищенные. Индикаторы изготавливаются двух классов точности: 0 и 1. Примеры условных обозначений индикаторов: индикатора ИЧ с пределами измерений 0-2 мм, обыкновенного исполнения, класса 0: Индикатор ИТ 02 кл. 0 ГОСТ 577-68, индикатора ИЧ с пределами измерений 0-10 мм, брызгозащищенного исполнения, класса 1; Индикатор ИЧ 10Б кл.0 ГОСТ 557-68, индикатора ИТ, пылезащищенного исполнения, класса 1: Индикатор ИТ П кл. 1 ГОСТ 557-68. На рис. 1, а изображен индикатор часового типа ИЧ10 с пределами измерений 0-10 мм и ценой деления 0,01 мм. В нем поступательному перемещению измерительного стержня 1 на 0,01 мм соответствует перемещение большой стрелки 2 на одно деление шкалы 3.

7

Рис. 1. Индиккатор чассового тип па а) вннешний виид; б) приинципиалььная схем ма индикат тора чассового тип па

Шкалаа индиккатора имеет и 1 дел 100 лений, следова с ательно,, полны ый обоорот болльшой стрелки с и соотвеетствуетт перемещению ю измер рительн ного стержня с я на 1 мм. м В заависимоости от пределоов измеерений по п шкалле при ибора боольшая стрелкаа делаетт 5 или 10 оборротов. К Каждый й полны ый обоорот болльшой стрелки с и 2 сооттветству ует поввороту н на одно о делени ие малленькой й стрелкки по шкале ш укказателяя поворротов 4,, следоввательн но, цен на делен ния шкаалы указзателя оборото о ов равнаа 1 мм. Шкалаа индикаатора вместе в с ободкком 5 поодвижн ная, мож жет повворачиватьсяя относи ительноо корпууса приб бора таак, что п против большоой юбой штрих ш ш шкалы. Эта оссостреелки пррибора можно устаноовить лю бен нность использ и зуется при п усттановке приборра на н нуль. Неекоторы ые инд дикаторы снабж жаютсяя стопоррным усстройсттвом 6, п при пом мощи кок торого шкаала мож жет бытть закрееплена в каком-либо п положен нии и теем сам мым преедохран нена от случайн с ного повворота. Для рааботы индикатоор укррепляетсся в раззличныхх стойкаах, штаттивах, нутроме н ерах и пр. п Креплен ние прои изводиттся либоо за специально ое ушкоо корпууса 7, ли ибо за нен под движно связанн ную с корпусо к ом гильззу 9. Иззмеритеельный наконеечникк 10 вви инчиваеется в торец т иззмеритеельногоо стержн ня, кото орый мом жетт быть поднят п р рукой заа головкку 11. Принци ипиальн ная схема инди икатораа часовоого типаа изобр ражена на н рисс. 1, б. На Н измеерительн ном стеержне 1 нарезааны зуб бья. При и измеррении и детали и линей йное перремещение изм мерителльного сстержняя 1 вызы ываетт поворрот малого зуб бчатого колеса 12 и большогго колесса 13, си8

дящего на той же оси. Зубчатое колесо 13 входит в зацепление с колесом 14, на оси которого укреплена большая стрелка индикатора. Зубчатое колесо 15 с пружинным волоском 16 находится в сцеплении с шестерней 14, благодаря чему зубчатая передача индикатора, находясь под действием волоска, работает по одной стороне профиля зуба и тем самым устраняется возможность появления мертвого хода (люфта). С помощью пружины 17, закрепленной одним концом к измерительному стержню 1 и другим – к корпусу прибора, создается измерительное усилие. Величина измерительного усилия не должна превышать 1,5 Н. При измерении методом сравнения с мерой наконечник индикатора приводят в соприкосновение с поверхностью так, чтобы стрелка его сделала 1-2 оборота. Таким образом, индикатору дается «натяг», чтобы в процессе измерения индикатор мог показывать как положительные (увеличение), так и отрицательные (уменьшение) отклонения от начального положения. Придерживая одной рукой индикатор за корпус, поворачивает другой рукой ободок 5 вместе со шкалой 3 (рис. 1, а) так, чтобы большая стрелка индикатора установилась против штриха «0». При измерении целое число миллиметров определяют по перемещению стрелки указателя оборотов, а число сотых долей миллиметра – по смещению большой стрелки по шкале 3. 2.2. Пружинные измерительные головки Пружинные измерительные головки являются наиболее точными рычажно-механическими приборами, использующимися при измерениях метод сравнения с мерой. Они выпускаются трех основных типов: 1) ИГП – микрокаторы; 2) ИПМ – микаторы (малогабаритные); 3) ИРП – миникаторы. В качестве чувствительного элемента в этих приборах (рис. 2, а; 3, а; 4, а) используется специальная ленточная пружина 2, завитая спирально от середины в разные стороны и закрепленная по концам на плоских пружинах. К середине пружины приклеена стрелка 3. Перемещение измерительного стержня 7 вызывает изменение длины пружины 2 и поворот ее средней части. Смещение стрелки относи9

тельно шкалы прибopa пропорционально перемещению измерительного стержня. Преимущества пружинных передач: высокая чувствительность ленточных пружин, обеспечивающая большую точность измерений; отсутствие внешнего трения и минимальная разность прямого и обратного хода.

Рис. 2. Пружинная измерительная головка ИГП: а – схема; б – внешний вид

Рис. 3. Пружинная измерительная головка ИПМ: а – схема; б – внешний вид

Рис. 4. Рычажно-пружинная головка ИРП а – схема; б – внешний вид

10

Микрокаторы 01 ИГП, 02 ИГП, 05 ИГП, 1ИГП, 2 ИГП, 5 ИГП и 10 ИГП имеют цену деления от 0,1 до 10 мкм с верхним пределом измерений от ±4 до ±300 мкм; их применяют для высокоточных измерений размеров методом сравнения с мерой, а также отклонений формы изделий со стойками C-I и С-II и приспособлениями, имеющими присоединительный диаметр 28 мм. При настройке на нулевое положение по блоку концевых мер используется микроподача стола стойки. Выпускают также микрокаторы ИГПУ и ИГПР с уменьшенным и регулируемым измерительным усилием, ИГПГ с герметизированным корпусом и ИГПВ виброустойчивые. У микрокаторов (рис. 2, а) ленточная пружина 2 закреплена на угольнике 1 и консольной пружине 4, установленной на угловом выступе. Изменяя положение пружины 4 с помощью винтов, которыми она крепится к выступу, регулируют натяжение ленточной пружины и устанавливают прибор на нуль. Измерительный стержень 7 подвешен на мембранах 6 и жестко связан с угольником. Перемещение стержня вызывает поворот угольника вокруг точки а и растяжение пружины. Измерительное усилие создается пружиной 5. Пружинная передача микрокатора (рис. 2, б) размещена в корпусе 1, к которому присоединена измерительная гильза 5. Положение шкалы 2 регулируется в пределах ±5 делений винтом 4 для установки прибора на нуль. Указатели 3 поля допуска перемещаются рычажками, расположенными на задней стороне корпуса. На конце гильзы с помощью хомута 6, зажимаемого винтом 7, установлен арретир 8, соединенный с измерительным наконечником 9 со сферической поверхностью. Фиксатором 10 измерительный стержень зажимают при транспортировании. Пример обозначения при заказе головки с ценой деления 1 мкм: Головка измерительная 1ИГПВ ГОСТ 6933-81 Микаторы 02 ИПМ, 05 ИПМ, 1 ИПМ и 2 ИПМ (рис. 3, б) имеют цену деления от 0,2 до 2 мкм и диапазон измерений от ±10 до ±100 мкм и могут быть использованы в качестве отсчетных устройств в различных приборах и приспособлениях. Назначение узлов и деталей и их обозначение на рис. 3 такие же, как на рис. 2. Ввиду небольшого диаметра (8 мм) гильзы 5 (рис. 3, б) измерительный стержень перемещается в шариковых направляющих 6 (рис. 3, а) и шарнирно свя11

зан с рычагом 1, к которому прикреплен конец пружины 2. Миникаторы ИРП (рис. 4) имеют цену деления 1 и 2 мкм, диапазон измерений ±40 и ±80 мкм и предназначены для измерений в труднодоступных местах изделий. Они представляют собой рычажно-пружинные головки бокового действия с перемещением измерительного стержня перпендикулярно к плоскости шкалы. Перемещение стержня 7 (рис. 4, а) через рычаг 6, подвешенный на плоской мембране 5 и поворачивающийся относительно оси 8, передается угольнику 1 пружинной передачи. Миникаторы (рис. 4, б) применяются в державке с микроподачей для удобства установки на размер. Державку закрепляют на стержне 2. Цена деления миникаторов составляет 1 мкм при длине измерительного наконечника 1, равной 72 мм и 2 мкм при длине 30 мм. При настройке пружинных измерительных головок на размер по блоку концевых мер кронштейн с измерительной головкой опускают по колонке стойки так, чтобы измерительный наконечник коснулся меры и стрелка установилась около нулевого положения. Затем поворотом шкалы стрелку устанавливают на нуль и проводят несколько раз арретирование (подъем и опускание) стержня, проверяя правильность настройки. 2.3. Плоскопараллельные концевые меры длины Плоскопараллельные концевые меры длины (рис. 5) изготавливаются в виде плиток с параллельными плоскостями, расстояние между которыми и является размером, представляемым данной мерой. Концевые меры длины изготовляют с наивысшей точностью, доступной современной технике. Меры выпускаются по ГОСТу 9038-90 из стали марок X, ШХ15, ХГ, 12ХГ и из твердого сплава, а также из кварца классов точности 00; 01; 0; 1; 2; 3. Пример условных обозначений набора концевых мер длины стальных №1 класса 2:

12

Концевые меры длины стальные №1 класса 2 ГОСТ 9038-90 Нерабочие поверхности

Рабочие поверхности Рис. 5. Плоскопараллельные концевые меры длины

Плоскопараллельные концевые меры длины используются для передачи размера от эталона длины до изделия и являются основным средством сохранения единства мер в машиностроении. С их помощью проверяются, градуируются и устанавливаются на размер измерительные приборы и инструменты, работающие на принципе метода сравнения с мерой. Измерительные (рабочие) поверхности концевых мер доведены и обладают способностью прочно сцепляться друг с другом при надвигании измерительной поверхности одной плитки на измерительную поверхность другой плитки. Эта способность концевых мер сцепляться измерительными поверхностями, называемая притираемостью, позволяет составлять блоки из нескольких концевых мер разных размеров для получения требуемого размера. При составлении блока из концевых мер следует стремиться, чтобы в блок входило возможно меньшее количество мер. Составлять блок более чем из пяти концевых мер не рекомендуется. При составлении блока для размера до 100 мм плиток, входящих в блок, должно быть 4 штуки. Перед составлением блока делают его предварительный расчет, подбирая в первую очередь концевые меры, имеющие тысячные доли миллиметра, затем сотые доли и т.д. Например, при составлении блока размером 93,475 мм из набора 83 плиток производят следующий расчет:

13

Набираемый размер

93,475 мм

Первая плитка

1,005 мм Остаток

92,470 мм

Вторая плитка

1,470 мм Остаток

91,000 мм

Третья плитка

1,000 мм Остаток

90,000 мм

Четвертая плитка

90,000 мм

Таким образом, для составления блока размером 93,475 мм необходимо взять плитки размером 1,005; 1,47; 1 и 90 мм. Составление блока сводится к следующему. Концевые меры, предназначенные для блока, предварительно очищают от смазки, промывают авиационным бензином по ГОСТу 1012-72 и вытирают насухо чистой полотняной салфеткой. Затем накладывают одну меру на вторую примерно на треть длины рабочей поверхности и, плотно прижимая пальцами, подвигают вдоль большой оси до полного контакта рабочих поверхностей. Если после этого с помощью легкого усилия не удается разъединить собранный блок, концевые меры считаются притертыми. После притирки 2-х концевых мер к ним притирают третью и т.д. При работе с концевыми мерами длины необходимо соблюдать следующие правила: 1) не брать рабочие поверхности промытых концевых мер руками, а только чистой салфеткой; 2) концевые меры размером свыше 5,5 мм кладутся на стол нерабочими поверхностями; 3) не притирать рабочую поверхность концевой меры к нерабочей, что вызывает появление царапин на рабочих поверхностях. Последовательность при составлении блока обычно следующая. Вначале притираются между собой концевые меры малых размеров. Собранный из них блок притирается к мере среднего размера и затем уже к плитке большего размера. После окончания 14

работ блок разбирается, концевые меры промываются авиационным бензином, тщательно протираются, смазываются и кладутся в соответствующие ячейки футляра набора. Запрещается пользоваться концевыми мерами для измерения изделий с грубыми и грязными поверхностями. Пыль твердых абразивных материалов особенно быстро изнашивает поверхность мер. При эксплуатации концевых мер необходимо следить, чтобы меры изнашивались двумя измерительными поверхностями по возможности равномерно. 2.4. Стойки и штативы Измерительные головки или индикаторы часового типа устанавливают на стойках или штативах нескольких типов: стойки C-I и С-II (рис. 6, а), стойки малогабаритные С-III (рис. 6, б), стойки CIV (рис. 6, в), штативы Ш-I...Ш-III (рис. 6, г), штативы с магнитным основанием ШМ-1...ШМ-III (рис. 6, д). Тип стойки или штатива определяется ценой деления измерительной головки: C-I – до 0,5 мкм; С-II – от 1 до 5 мкм; Ш-I и ШМ-I – от 2 до 5 мкм; С-III, Ш-II и ШМ-II – до 10 мкм; C-IV, Ш-III и ШМ-III – свыше 10 мкм. Стойки имеют основание с измерительным столом 2 и колонку 3 с кронштейном 4 или стержнем 9. Измерительную головку 6 зажимают на стойках винтом 5. Кронштейн может перемещаться по колонке гайкой 8 и закрепляться винтом 7. Стержень зажимают в хомуте 10 винтом 11. При измерении меру заменяют изделием и наконечник опускают на его поверхность. Отсчет 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.

15

Рис. 6. Сттойки и штативы Р ш а) стоойки С-I и С-II; б) стойки малогабар м ритные С С-III; в) стойкки С-IV; г)) штативвы Ш-I… Ш-III; д) шт тативы с магнитны м ым основанием ШМ-I…ШМ ШМ М-III

Штати ивы не имеют измери ительно ого столла и пррименяю ются прри изм меренияях на повероч п ных пллитах и на стаанках. Измери ительны ые головки заакрепляяют в державк д ке 12, которую к ю зажим мают ви интом 13 1 на стержн с е 9, им меющем м пружи инные пальцы п 14 и винт 15 для тон нкой й устаноовки наа размерр. Назн начение осталььных дееталей штативо ш ов такоое же, как к у сттоек. Настроойка ин ндикатооров на размер р изделия вып полняется в слледую ющем порядке:: 1. Инд дикаторр закреп пляют на н кронштейнее стойки и или в держаавке штатив ш а (рис 6, в), установл у ленного о на пллите. Для инди икатороов часового типа т исп пользую ют стой йки C-IV V и штаативы Ш Ш-П. 2. При и измерениях методом м м сравн нения с мерой на сто ол стойкки или и плитуу устанаавливаю ют блокк концеввых меер, разм мер кото орого рар вен н номин нальном му разм меру изд делия. При аб бсолютн ных изм меренияях мерры не исспользууются. 16

3. Опускают индикатор по колонке так, чтобы наконечник соприкоснулся с поверхностью меры или плиты и стрелка отклонилась от нулевого положения. Предварительное отклонение стрелки называют «натягом прибора». Значение натяга должно быть больше, чем допускаемые отклонения размера изделия от номинального значения. Обычно дают стрелке сделать один оборот. При работе с универсальным штативом для создания натяга пользуются винтом микроподачи 4. 4. Зафиксировав положение индикатора, шкалу устанавливают на нулевое положение, вворачивая 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. 2.5. Индикаторная скоба Прибор предназначен для измерения диаметров наружных цилиндрических поверхностей методом сравнения с мерой. Не рекомендуется для проведения измерений использовать детали с параметрами шероховатости Rа>1,6 мкм по ГОСТ 2789-83. Индикаторные скобы изготавливаются с пределами измерений 0-50; 50-100; 100-200; 200-300; 300-400; 400-500; 500-600; 600-700; 700-850; 8501000. Пример условного обозначения скобы с диапазоном измерений 0-50 мм: Скоба СИ 50 ГОСТ 11098-75. Цена деления прибора определяется ценой деления индикатора и обычно составляет 0,01 мм. Измерительное усилие в пределах от 5,0 до 12,0 Н. Индикаторная скоба (рис. 7) состоит из корпуса 6 с теплоизоляционными накладками 5, индикатора 1, измерительной пятки 10, неподвижной переставной пятки 8 и неподвижного переставного упора 9. Контакт с изделием обеспечивается в 3 точках. Отклонение в размере детали передается индикатору 1 посредством изме17

риттельной й пятки и 10. Измерит И ельное усилиее создаается пружино п ой инд дикаторра и пруужиной й 11 сам мой ско обы. Иззменени ие пред делов изи меррения индикат и торной скобы произвводится смещеением переста п авной й пятки 8 и перреставн ного упоора 9 пр ри ослаабленны ых винттах 7 и 4. Заккрепление инди икатораа произвводитсяя винтом 2. Для прредохраанения внешнеего кон нца перреставноой пяткки 8 служитт защиттный коолпачокк. Отвод дка 3 сл лужит для д отвоода изм мерителльной й пятки при усстановкке скобы ы на иззмеряем мую детталь. При П изм мерен нии детаалей поодвижнуую пяткку отвод дить прри помоощи отвводки. На Н ном минальн ный раззмер сккоба под дготавл ливаетсяя по бллоку пли иток илли по эталону э у.

Рис. 7. Принц ципиальнаая схема индикато и рной скоб бы

ниями провери п ить устаановку индикат и торной скобы на н Перед измерен нулль, для чего ч под двести переста п авную пятку п к измери ительной й поверрхноссти кон нцевой меры длины д требуем мого размера, устано овленноой меж жду нею ю и под движной й пяткоой. При и этом необход н димо сл ледить за тем м, чтобы ы стреллка инд дикаторра устаановилаась при иблизитеельно на н нулль, послле чего переставную гайку зажать з стопорн ной гай йкой. СоС вмеестить нулевой н й штрихх шкалы ы индиккатора со с стрелкой по оворотоом обоодка. Проверрить посстоянсттво покаазания, для чегго отвод дкой 2-3 3 раза ото 18

веести и подвест п ти подви ижную пятку и при оттклонен нии стреелки отт нуляя снова совмесстить с нею н нуллевой штрих ш ш шкалы. При измерен ниях сккобу неообходим мо держ жать в ттаком положен п нии, чттобы еее собстввенный й вес нее перед давался на под движную ю пяткуу во иззбежани ии искаажения показан ний при и измеррении. Н Не реко омендуеется прри измееренияхх с пом мощью индикат и торной скобы оказыввать на нее уд дары и встряхи ивания.. Запрещ щается измеряять детаали при их дви ижени ии. 2.6. Ры ычажна ая скобба бор преедназнач чен дляя измер рения диаметр д ров нару ужных циПриб ли индричееских поверхн п ностей методом м м сравнения с мерой. Рычаж жные сккобы иззготавливаютсся с прееделами и измеррений 00-25; 25 5-50; 500-75; 755-100; 100-125 1 ; 125-1550 мм: Скоб ба СР 255-0,001 ТУ2-0334-02211 197-0122-91 Ценаа делени ия прибоора обы ычно сосставляеет 0,002 мм. Схем ма рычаж жной сккобы прриведен на на рисс. 8.

Рис. 8. Рычажн ная скоба: тройство;; б – схема а – устр

Рычаажные скобы с (ррис. 8, а) а состо оят из корпуса к а 1, в ко отором размещено отсчетн о ное устрройствоо со шкаалой 4, указатеелями поля п доп пускаа 3 и сттрелкой й 5. Полложени ие указаателей регулир р руют ви интами при 19

снятой крышке 6. Пружина 12 сообщает подвижной пятке 11 измерительное усилие. Передвижная пятка 10 перемещается винтом 8, закрываемым колпачком 7, и зажимается стопором 9. Пятка 11 отводится кнопкой 2 арретира. Встроенное отсчетное устройство скобы имеет рычажно-зубчатый механизм (рис. 8, б). Подвижная пятка 4 поворачивает рычаг 3, большое плечо которого заканчивается зубчатым сектором 6, находящимся в зацеплении с трибом 7. На оси триба укреплены стрелка 5 и пружинный волосок 8. Арретир 2 перемещает пятку 4 при нажатии кнопки 1. Скобы устанавливают на размер по блоку концевых мер длины. Передвижную пятку приводят в соприкосновение с поверхностью меры так, чтобы стрелка индикаторной скобы показала «натяг», а стрелка рычажной скобы установилась на нуль. Закрепив пятку стопором, закрывают ее колпачком от повреждений и загрязнений. Действительный размер изделия определяют как сумму размера блока мер и разности показаний отсчетного устройства при установке меры, а затем изделия. 2.7. Индикаторные нутромеры Индикаторные нутромеры предназначены для измерения внутренних размеров и диаметров отверстий в пределах 2...1000 мм на глубине до 500 мм. Их конструкции разнообразны. Индикаторные нутромеры по ГОСТу 868-82 выпускаются с диапазонами измерения 6-10; 10-18; 18-50; 50-100; 100-160; 160-250; 250-450; 450-700; 7001000 мм. Цена деления индикаторного нутромера зависит от цены деления индикатора часового типа, установленного в нутромере, и может быть равна 0,01 мм; 0,005 мм. Пример условного обозначения нутромера индикаторного с диапазоном измерений 50-100 мм: Нутромер индикаторный НИ 100М ГОСТ 868-82 Измерительное усилие – 2,5-9 Н. Выпускаются индикаторные нутромеры 1 и 2 классов точности. Применяются индикаторные нутромеры различных конструкций. Общий вид индикаторного нутромера со сменными гладкими измерительными вставками приведен на рис. 9. 20

3

12

Рис. 9. Индикаторный нутромер со сменными резьбовыми измерительными вставками

Он состоит из индикатора часового типа 10, трубки 1, головки 7, тройника 2. С одной стороны головки 7 гайкой 4 закреплена сменная измерительная вставка 3, а с другой – подвижный измерительный стержень 5. При перемещении стержень 5 нажимает на двуплечий рычаг 8, который поворачивается вокруг своей оси и воздействует вторым плечом на толкатель 9, находящийся всегда в контакте с измерительным стержнем индикатора 10. Центрирующий мостик 6 на головке 7 предотвращает перекос прибора при измерении и обеспечивает правильное расположение измерительного стержня и вставки по отношению к измеряемому отверстию. Для измерения отверстий различных диаметров к индикаторному нутромеру придается комплект сменных гладких измерительных вставок 3 и шайб 12. Резьбовые вставки позволяют производить установку нутромера на требуемый для измерения детали размер регулированием положения резьбовой вставки 3 в гнезде корпуса 7. После установки вставки 3 на нужный для измерения детали размер ее положение в корпусе 7 стопорится гайкой 4. Перед измерением нутромеры устанавливают на номинальный 21

разм мер отвверстия с помоощью атттестоваанного кольца,, или бл лока концевых мерр с бокоовиками и, или микром м метра, заакреплеенного в стойкке, либ бо на иззмеритеельной машинее. При установвке по м микром метру, осо торожно отжав поодвижн ный изм мерителььный сттерженьь, нутро омер ввводят между измери ительны ыми повверхностями пяятки и ввинта микроме м етра и опред деляют нулевоое полож жение указател у льной сстрелки и индиккатора. Осноовные погрешн п ности при п изм меренияях нутрромерам ми возникаю ют вслед дствие смещен с ния лини ии измеерения относит о тельно диаметр д ра отверстия (рис. 100, а) и перекосаа нутром мера в отверсти о ии (рис. 10, б).

Рис. 10. Погреешности при п измер рениях нуутромерам ми: а – от смеещения лиинии измеерения; б – от переекоса нут тромера

Линия измереения устанавли ивается по диааметру отверсттия с поп мощ щью центрирую ющего мостикка 6 (ри ис. 9). Погрешн П ности центрир ц рования не превыша п ают 3 мкм. м Поогрешно ости перрекоса уменьш шают, поп качивая нуутромерр в плосскости осевого о сечени ия отвеерстия. При П нааиньших показан п ниях при ибора линия л измерени и ия совп падает с диамеетмен ральной пллоскосттью отвеерстия. Для эттого нуттромер перевоодят из полож жения 1 в поло ожение 3 (рисс. 11), что ч выззывает повороот стрел лки инд дикаторра сначаала в нан праавлении уменьш шения размера р а, а затем в стторону уувеличеения раазмерра. Необ бходим мо зафикксироваать пол ложениее нутроомера в точке 2, при и котороом стреелка ин ндикаторра останавливаается и меняетт напраавлен ние повоорота. В этом положеении осьь нутроомера соовпадаеет с осьью отверстия, а полож жение указател у ля 2-2' перпенд п дикуляррно повверхностти отверстия. При оттклонен нии ω в полож жение 1 или 3 из поло ожения 2 изм меряемы ый размер 2-2' не перп пендику улярен поверхн п ности сттенки ото верстия, измеряетт не ди иаметр отверст о тия, а большую б ю диаго ональ элэ лип пса 1-1' или и 3-3'. 22

1 1

2

3

ω

2

3'

2'

ω

1'

3

Рис. 11. Установка индикаторного нутромера на нуль

При подготовке к измерениям индикаторным нутромером: 1. Подобрать соответствующий номинальному размеру отверстия неподвижный наконечник 3 (рис. 9) и, в случае необходимости, мерные шайбы 12 (или резьбовую вставку 3). 2. Установить сменную измерительную вставку 3 и мерные шайбы в тройнике 2 и закрепить гайкой 4 (или резьбовую вставку 3 в гнездо 7). 3. Установить индикатор в трубку нутромера. Для этого вставить индикатор и опустить его так, чтобы стрелка сделала 1-2 оборота регулированием положения стержня 3 и стопорением его гайкой 4. 4. Установить нутромер на нуль, повернув за ободок шкалу индикатора до совмещения большой стрелки с нулевым делением. 5. Ввести индикаторный нутромер в измеряемое отверстие, предварительно отжав центрирующий мостик 6. 6. Найти наименьшее показание индикатора, соответствующее диаметру отверстия, покачивая нутромер, как показано на рис. 11. Наименьшее показание индикатора соответствует крайнему положению стрелки (положение 2 на рис. 11) при ее движении в направлении «по» или «против» часовой стрелки.

23

2.88. Прибор для опредееления радиал льного биения я Для оп пределеения рад диальноого биеения ваалик усттанавли ивается в при иборе между м ц центрам и, а инд дикатор р 4 – наа штати иве, вхо одящем мв ком мплект стойки с ( (рис. 122).

Рис. 12. 1 Прибоор для опрределенияя радиалььного биения

Отпусттив заж жимы 9,, раздви игают бабки б 2 и 8 наа станине 1 таак, чтобы рассстояниее междуу центраами 3 и 6 оказаалось неесколько о меньш ше дли ины кон нтролирууемого валика 5. Затем м нажимом руккоятки 7, отвод дя цен нтр 6, ввводят между м ц центрам ми вали ика 5 и отпускаают руккоятку 7. При и этом центры ц ы должн ны войти и в цен нтровыее отверсстия вал лика. ПоП сле этого положеение об беих бабок фи иксирую ют зажи имами. Устаноовлен нный в центрах ц х валик должен н свобод дно враащаться и не им меть прродолльных илли попееречныхх перем мещений й. Индикаатор чаасового типа 4 устанаавливаю ют так, чтобы наконеечникк измерительноого стерржня индикато и ора соп прикасаллся с поверхн п ностью ю контрролируеемого валика, ось о изм мерителььного сттержня располлагалаась к неей норм мально. При этоом инди икатор должен д н иметь натяг 1-2 обоорота. Валик повораачиваютт в центтрах на полный й обороот и опр ределяю ют по шкале ш н наиболь ьшее и наимень н ьшее оттклонение инди икатораа.

24

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ Практическое задание 1 Для детали, представленной на рис. 13, произвести измерения наружного диаметра dнар с помощью стойки и установленного в ней индикатора часового типа. Для этого по чертежу определяется размер, по которому производится набор концевых плоскопараллельных мер по п. 1-6 подраздела 2.4. dнар

Рис. 13. Эскиз детали для измерения диаметра

Измерения выполняют в таком порядке: приподняв наконечник прибора, устанавливают на стол или плиту изделие; затем опускают наконечник на поверхность изделия и выполняют отсчет показаний. По указателю числа оборотов стрелки находят число миллиметров в размере. Дробная доля размера равна числу делений циферблата против стрелки, умноженному на С=0,01 мм. При вращении стрелки против часовой стрелки отсчет по индикатору складывается с длиной блока концевых мер, в противном случае – вычитается. Результаты измерений заносятся в таблицу по форме табл. 1. Таблица 1 Номер пальца поршДиаметр пальца, мм ня №1 №2 №3 * - выдается преподавателем

25

Норма, мм*

Заключение о годности

Практическое занятие 2 1. Для детали, представленной на рис. 14, определить пригодность для ее дальнейшей эксплуатации II

I

III

1

dнар 2

2

I

II

III

1

Рис. 14. Вид детали (поршня) для измерения наружного диаметра

2. По заданному допуску изготовления поршня заполнить таблицу 2 Таблица 2

Наименование детали Номинальный диаметр отверстия, мм Поле допуска по ГОСТу 25347-82 (СТ СЭВ 144-75) Основное отклонение по ГОСТу 25347-82 (СТ СЭВ 144-75) Квалитет по ГОСТу 25347-82 (СТ СЭВ 144-75) Предельные отклонения по ГОСТу 25347-82 (СТ СЭВ ES 144-75), мкм EI Величина допуска, мкм T dнб Предельные размеры, мм dнм Ст. точности Допуск на овальность по ГОСТу 24643-81 (СТ СЭВ 636-77), мкм Допуск на отклонение формы в продольном сечении Ст. точности по ГОСТу 24643-81 (СТ СЭВ 636-77), мкм Допускаемая погрешность измерения по ГОСТу 8.051-81, мкм

26

3. Построить поле допуска диаметра поршня, на котором указать предельные отклонения: номинальный, наибольший и наименьший размеры. 4. Подготовить к измерениям индикаторную скобу по п. 2.5 или рычажную скобу по 2.6 и провести измерения диаметров поршней в плоскостях I-I, II-II и III-III на линиях 1-1 и 2-2 (рис. 14). Результаты измерений занести в табл. 3. Таблица 3 Шифр измерения

Действительные Наибольший Наименьший размеры действительный действительный отверстия, мм размер dнб, мм размер dнм, мм

Показания прибора, мм

I-1* I-2 II-1 II-2 III-1 III-2

* - плоскость I, линия 1.

5. По данным измерений определить действительные диаметры поршня: наибольший dнб и наименьший dнм. 6. Определить величину конусности, бочкообразности и седлообразности и занести в табл. 4. Конусность, бочкообразность и седлообразность определяется как разность между наибольшим и наименьшим диаметрами в каждом сечении I, II и III, деленная на 2.

1 Δ = (d нб − d нм ) ⋅ , 2 где: dнб – действительный максимальный размер, мм; dнм – действительный минимальный размер, мм.

27

Таблица 4

Частные отклонения формы в плоскостях, проходящих через ось Линия

Значение конусообразности, мм

Значение бочкообразности, мм

Значение седлообразности, мм

Наибольшее значение конусообразности, бочкообразности или седлообразности, мм

1-1 2-2

7. Определить овальность поршня в сечениях I-I, II-II и III-III как полуразность между значениями диаметров на линиях 1-1 и 2-2 и занести в табл. 5. Таблица 5

Частные отклонения формы отверстия в плоскостях, перпендикулярных оси Плоскости, перпендикулярные оси отверстия I-I II-II III-III

Значения овальности, мм

Наибольшая овальность отверстия, мм

8. Определить допуски цилиндричности и овальности поршня и проставить их на эскизе детали (рис. 14). 9. Дать заключение о годности поршней по диаметру, цилиндричности и овальности. Если действительные размеры ни в одном из сечений не выходят за установленные предельные размеры, а отклонения формы и овальности – не более допустимых значений, то поршень считается годным. 10. Допуски цилиндричности и овальности назначаются по ГОСТу 24643-81 в зависимости от назначенной степени точности формы и расположения поверхностей детали. Степень точности назначается в зависимости от квалитета диаметра и относительной геометрической точности. Принимаем нормальную относительную геометрическую точность. 28

Практическое занятие 3 1. По эскизу (рис. 14) изготовлена партия из трех деталей (гильз). Необходимо произвести измерение действительных размеров гильз (внутреннего диаметра); определить отклонение от правильной цилиндрической формы, овальность внутренней поверхности, сделать заключение о годности этих деталей. I

II

1

III

2

d

2

I

II

1

III Рис. 15. Измерительная гильза

2. По заданному допуску изготовления поршня заполнить таблицу 2. 3. Построить поле допуска диаметра гильзы, на котором указать предельные отклонения, номинальный, наибольший и наименьший размеры. 4. Подготовить к измерениям нутромер индикаторный по п. 2.7 и произвести измерения внутреннего диаметра гильзы в 3-х сечениях II, II-II и III-III, перпендикулярных оси детали, в каждом сечении 2 измерения во взаимно перпендикулярных направлениях 1-1 и 2-2 (рис. 15). Результаты измерений занести в табл. 3. 5. По данным измерений определить действительные диаметры поршня: наибольший dнб и наименьший dнм. 6. Определить величину конусности, бочкообразности и седлообразности (рис. 16) и занести в табл. 4. Конусность, бочкообразность и седлообразность определяется 29

как разность между наибольшим и наименьшим диаметрами в каждом сечении I, II и III, деленная на 2.

1 Δ = (d нб − d нм ) ⋅ , 2

dнм

dнб

dнб

где: dнб – действительный максимальный размер, мм; dнм – действительный минимальный размер, мм.

dнм а)

в)

Δ=

d нб − d нм 2

dнм

dнб

dнм dнб

б)

г)

Рис. 16. Нецилиндричность детали (а): конусность (б), бочкообразность (в) и седлообразность (г)

7. Определить овальность поршня в сечениях I-I, II-II и III-III как полуразность между значениями диаметров на линиях 1-1 и 2-2 и занести в табл.5. 8. Определить допуски цилиндричности и овальности гильзы и проставить их на эскизе детали (рис. 15). 9. Дать заключение о годности гильз по диаметру, цилиндричности и овальности. Если действительные размеры ни в одном из сечений не выходят за установленные предельные размеры, а отклонения формы и овальности – не более допустимых значений, то гильза считается годной. Допуски цилиндричности и овальности назначаются по ГОСТу 24643-81 в зависимости от назначенной степени точности формы и расположения поверхностей детали. Степень точности назначается в зависимости от квалитета диаметра и относительной геометрической 30

точности. Принимаем нормальную относительную геометрическую точность. Практическое занятие 4 Для измерения отклонения от соосности наружной поверхности втулки и отверстия втулка (рис. 13) надевается на оправку и устанавливается в центрах прибора для определения радиального биения (рис. 12). Траверса с закрепленным в ней индикатором опускается до тех пор, пока измерительный наконечник индикатора не коснется поверхности втулки, а стрелка не сделает 1–2 оборота. Затем, медленно вращая втулку на оправке, отмечают наибольшее и наименьшее показания индикатора за полный оборот детали; заносят в табл. 6 абсолютную величину разности этих показаний, которая является величиной отклонения от соосности в диаметральном выражении. Таблица 6

Отклонения от соосности наружной поверхности втулки и отверстия и радиальное биение Отклонение от соосности Номер валика

Действительное

Норма*

Радиальное биение

Заключение о годности

Действительное

Норма*

Заключение о годности

№1 №2 №3

* - норму по соосности и радиальному биению определяет преподаватель.

Радиальное биение определяют как разность между наибольшим и наименьшим показанием индикатора. Сравнивая действительное биение с допускаемым по чертежу, делают заключение о годности контролируемой детали.

31

3. ФОРМА ОТЧЕТА ПО РАБОТЕ Каждый студент готовит отчет по лабораторной работе, оформляя его на листах формата А4 в соответствии с требованиями стандартов. Отчет должен содержать титульный лист (приложение 1) и основную часть, в которую входят: 1. Задачи работы; 2. Краткие сведения о приборах, используемых в работе; 3. Рисунки деталей; 4. Таблицы измерений; 5. Выводы по работе. Отчет представляется для проверки преподавателю.

32

4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. В чем заключается метод сравнения с мерой? 2. Что такое мера, однозначная мера, многозначная мера и набор мер? 3. Назначение, классификация и устройство индикаторов часового типа. 4. Назначение, классификация и устройство пружинных измерительных головок. 5. Назначение, классификация и устройство стоек и штативов. 6. Назначение и классификация плоскопараллельных концевых мер длины. Правила составления блока концевых мер длины. 7. Назначение, устройство и порядок измерений индикаторной скобой. 8. Назначение, устройство и порядок измерений рычажной скобой. 9. Назначение индикаторного нутромера. 10. Принцип действия индикаторного нутромера и конструкция. 11. Методика настройки распорного индикаторного нутромера на ноль при помощи микрометра. 12. Порядок определения радиального биения. 13. Изобразите графически, а также дайте определение погрешностей формы цилиндрических и плоских поверхностей. 14. Изобразите графически поля допусков на контролируемые размеры. 15. Что такое допуск, поле допуска и посадка?

33

5. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. РМГ 29-99. ГСИ. Метрология. Основные термины и определения 2. Васильев А. С. Основы метрологии и технические измерения. 2-е изд., перераб и доп., М., Машиностроение, 1988. – 240 с. 3. Радкевич Я. М., Схиртладзе А. А., Лактионов Б. И. Метрология, стандартизация и сертификация: Учеб. для вузов. – М : Издательство МГГУ, 2003. – 788 с. 4. Никифоров А.Д. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения: Учеб. пособ. М.: Высш. шк., 2000. – 510 с. 5. ГОСТ 577-68* Индикаторы часового типа с ценой деления 0,01 мм. Технические условия. 6. ГОСТ 11098-75 Скобы с отсчетным устройством. Технические условия. 7. ГОСТ 25347-82 (СТ СЭВ 144-75) Основные нормы взаимозаменяемости. Единая система допусков и посадок. Поля допусков и рекомендуемые посадки. 8. ГОСТ 24643-81 (СТ СЭВ 636-77) Допуски и формы расположения поверхности. Числовые значения. 9. ГОСТ 8.051-81 (СТ СЭВ 303-76). Погрешности, допускаемые при измерении линейных размеров до 500 мм. 10. ГОСТ 1012-72. Бензин авиационный. Технические условия. 11. ГОСТ 2789-73 (СТ СЭВ 638-77). Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики. 12. ГОСТ 868-82. Нутромеры индикаторные с ценой деления 0,01 мм. Технические условия.

34

Приложение 1

Образец оформления титульного листа ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» ФИЛИАЛ ГУ КузГТУ В Г. ПРОКОПЬЕВСКЕ

Кафедра общепрофессиональных технических дисциплин

ИЗМЕРЕНИЯ МЕТОДОМ СРАВНЕНИЯ С МЕРОЙ Лабораторная работа по курсу «Метрология, стандартизация и сертификация»

Выполнил:

студент гр. МТ–42 Иванов И. И.

Проверил:

доцент кафедры общепрофессиональных технических дисциплин, к.т.н. Петров П. П.

Прокопьевск 2008 35

Составитель: Леонид Федорович КОЖУХОВ Рецензент: Валерий Юрьевич БЛЮМЕНШТЕЙН

ИЗМЕРЕНИЯ МЕТОДОМ СРАВНЕНИЯ С МЕРОЙ Методические указания к лабораторной работе по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация» для студентов специальностей 150402, 151001, 190701

Сверстано и отпечатано в филиале ГУ КузГТУ в г. Прокопьевске. 653033, г. Прокопьевск, ул. Ноградская, 19а. Редактор: Н. П. Романцова Подписано в печать 06.11.08 г. Отпечатано на ризографе. Формат 60×84 1/16. Объем 2,25 п.л. Тираж 50 экз. Заказ 001.

36

37