Метрологические устройства

Размещено на http://www.allbest.ru

Содержание

1. Вопрос №1. Устройство, принцип работы и метрологические показатели индикаторного нутромера. Пример и схема измерения.

2. Вопрос №2. Понятие гониометра, схема, принцип действия. Способы измерения гониометром.

Вопрос №1. Устройство, принцип работы и метрологические показатели индикаторного нутромера. Пример и схема измерения

Нутромеры индикаторные нормальной точности ГОСТ 868-82.

Нутромер - инструмент для особо точного измерения размеров отверстий, пазов и внутренних поверхностей. Наибольшее распространение получили микрометрические и индикаторные нутромеры.

Он имеет направляющую втулку 5, в верхней части которой установлен индикатор 1 часового типа, закрепленный винтом 2. Внутри втулки находится длинный стержень, который соприкасается с коротким стержнем 10, упирающимся в грибок 9 тройника 6 головки нутромера. В тройнике расположены движок 4 и сменный измерительный стержень 8, закрепленный в тройнике гайкой 7. Со стороны подвижного штифта на тройнике насажен центрирующий мостик 5, служащий для установки головки индикатора по диаметру отверстия. При измерении отверстий движок 4 со спиральной пружиной 11 давит на рычажок 9 и через стержень 10 передает движение на длинный стержень к индикатору. По перемещению стрелки индикатора определяют отклонение размера. Перед измерением нутромер устанавливают на номинальный размер по кольцу или блоку плиток.

Индикаторные нутромеры выпускают с пределами измерений: 6--10; 10--18; 18--35; 35--50; 50--100; 100-- 160; 160--250; 250--450 мм. Для измерения к нутромеру прилагают сменные шайбы и стержни, отличающиеся друг от друга на 1 или 5 мм (в зависимости от предела измерений). Шайбы устанавливают в отверстие тройника головки.

Индикаторный нутромер позволяет измерять отверстия диаметром от 6 мм и больше. Цена деления инструмента составляет 0,01 мм, погрешность показаний - от 0,15 до 0,025 мм.

Такой нутромер состоит из двух частей: измерительного устройства и индикатора часового типа (индикаторной головки). На нем имеется две шкалы: большая с ценой деления 0,01 мм и полным оборотом стрелки 1 миллиметр и маленькая, показывающая число оборотов большой стрелки, то есть миллиметры. Ход стержня головки - 10 мм, но набор регулируемых стержней позволяет увеличить диапазон размеров.

Для проведения замера необходимо подобрать регулируемый стержень подходящей длины и вкрутить его в нутромер. Затем наклоненный инструмент вводят в измеряемое отверстие, устанавливают перпендикулярно с помощью легкого покачивания, после чего отмечают отклонение стрелки от нуля. Если стрелка «уходит» вправо, измеряемый размер меньше настроенного, если влево - больше. Так, при установленном размере, например, в 10 мм, если стрелка отклонилась вправо на 12 делений, оно составит 10-0,12 =9,88мм. Если это же отклонение влево, размер отверстия 10+0,12=10,12 мм.

При использовании нутромера необходимо держать его только за деревянную втулку, не касаясь штанги: от нагрева рукой металлическая деталь удлинится на несколько сотых миллиметра, и ровно на это число «ошибётся» инструмент при измерении.

Существуют также и бесконтактные нутромеры. Самый простой штихмас - стальной стержень требуемой длины, имеющий по концам сферические измерительные поверхности. То есть предельный калибр. Затем появились нутромеры в виде циркуля: подпружиненные и сходящиеся в основании прямые ножки, имели загнутые наружу концы (измерительные поверхности). Для сужения или расширения раствора штихмаса, имелся винт. Строгой классификации штихмасов не существует, тем не менее, различают следующие типы нутромеров. По методу замеров: индикаторные и микрометрические. В индикаторных штихмасах используется относительный метод измерения. То есть нутромер сначала настраивается на определенный размер (для этого предназначены блоки концевых мер или установочные кольца), а после определяется отклонение от заданного размера. С помощью микрометрических нутромеров размеры определяются абсолютным способом: их конструкция состоит из микрометрической пары (головки), удлинителей и измерительного наконечника. Кроме того, нутромеры различают по типу передачи, отсчетного устройства и конструкции измерительных поверхностей.

По типу отсчетного устройства штихмасы делятся на устройства часового типа, нониусные и цифровые. По виду передачи между измерительным наконечником и отсчетным устройством - рычажные и клиновые. И, наконец, по конструкции, расположению и форме измерительных поверхностей, нутромеры делятся на кромочные, шариковые, цанговые и пассиметры: так называются трехконтактные нутромеры - в двухконтактных, измерительные поверхности расположены на одной оси напротив друг друга. То есть, как пользоваться нутромером зависит от его типа. К примеру, как пользоваться нутромером с микрометрическим винтом. Устройство такого штихмаса схоже с микрометром, отличие - трещетки может и не быть. Та же микрометрическая головка, только еще есть набор удлинителей (калиброванных стальных стержней). Сначала, с помощью концевой меры проверяют правильность установки на ноль. Затем производят грубую настройку инструмента - в том конце стеля, что входит в трубку, имеется миллиметровая шкала: по ней устанавливается примерный размер, с учетом необходимости свободного погружения штихмаса внутрь исследуемой детали. После нутромер вводят в отверстие и, вращая микрометрический винт (барабан со шкалой), подводят оба измерительных наконечника к внутренней поверхности детали. Запомнив (записав) показания, отводят наконечники штихмаса от измеряемой поверхности и вытаскивают нутромер.

Измерение нутромером требуется для получения более высокоточных результатов - эти инструменты позволяют выявить овальность отверстий, износ внутренних цилиндрических поверхностей, отклонения от заданного размера по всей их глубине (длине). С помощью штихмаса можно определить нарушение центровки ведущего и ведомого вала механизмов (к примеру, в кулачковых муфтах) и др. Все эти замеры можно выполнить с помощью микрометрических, индикаторных или бесконтактных нутромеров. Разница - в методе измерения. Трехточечные нутромеры (измерительные поверхности в них расположены под углом 120 градусов), позволяют экономить время - при использовании двухточечных инструментов, требуется большее количество замеров. С помощью цангового или шарикового нутромера. Этими видами шихтмасов можно измерять диаметры небольших отверстий (обычно, 0,95-18 мм: отверстия разделены на несколько типоразмеров, поэтому в комплекте имеется набор сменных головок). Измерительная головка вводится в отверстие, после чего, путем осевого перемещения внутренней иглы, шарики или колки разрезной пружинящей втулки - цанги (измерительные поверхности) прижимаются к стенкам отверстия. Измерительные поверхности изготовлены из твердых сплавов.

Как и положено, поверка нутромеров осуществляется согласно нормативным документам: ГОСТ 17215-71 определяет методы и средства поверки микрометрических нутромеров с ценой деления 0,01 мм (ГОСТ 10-58). Периодичность поверки ГОСТ не нормирует - ее устанавливает потребитель в зависимости от интенсивности эксплуатации инструмента. Опуская перечень средств поверки, рассмотрим требования к подготовке, и в чем в основном заключается поверка нутромеров. Температура в помещении, где планируется проводить поверку, должна быть около +20 °C. Все приспособления, а также сам инструмент нельзя трогать голыми руками: либо за теплоизоляционные накладки, либо салфеткой. Все детали инструмента и вспомогательные металлические приспособления должны быть промыты растворителем (авиационным бензином) и насухо вытерты. После чего, они должны пролежать в помещении для поверки (+20!) не менее трех часов. Теперь поверка. Сначала проверяют внешний вид и взаимодействие частей нутромера (опробованием). Путем сравнения с образцами, определяют шероховатость измерительных поверхностей. С помощью микроскопа измеряют ширину штрихов на шкале стебля и барабана. С помощью шаблонов и на просвет проверяют кривизну измерительных поверхностей. Оценивают погрешность работы микрометрической пары (головки). Проверяют индикаторную головку и т.д. - всего 13 пунктов, плюс подпункты.

Операции и средства поверки

При проведении поверки должны быть выполнены операции и применены средства поверки с характеристиками, указанными в табл. 1.

Таблица 1 

Примечание. Допускается использовать вновь разработанные или находящиеся в применении средства поверки, не приведенные в таблице, но имеющие аналогичные характеристики.

Требования безопасности

При подготовке к проведению поверки следует соблюдать правила пожарной безопасности, установленные для работы с легковоспламеняющимся жидкостями, к которым относится бензин, используемый для промывки.

Бензин хранят в металлической посуде, плотно закрытой металлической крышкой, в количестве не более однодневной нормы, требуемой для промывки.

Промывку проводят в резиновых технических перчатках типа 11 по ГОСТ 20010.

Условия поверки и подготовка к ней

При проведении поверки должны быть соблюдены следующие условия:

температура помещения, в котором производят поверку, - (20 +/- 5) °С;

изменение температуры рабочего пространства в течение часа не более 2 °С;

относительная влажность не более (58 +/- 20)%.

Перед проведением поверки измерительные поверхности стержней нутромера, опорные поверхности центрирующего мостика, образцовые средства измерений и вспомогательные средства поверки должны быть промыты бензином по ГОСТ 1012 или бензином-растворителем по ГОСТ 443, или моющими растворами с пассиваторами, вытерты чистой фланелевой салфеткой по ГОСТ 7259 или из хлопчатобумажной ткани по ГОСТ 11680 и выдержаны на рабочем месте не менее 3 ч.

Внешний осмотр

Внешний осмотр

При проведении осмотра должно быть установлено соответствие внешнего вида наружных поверхностей нутромера и его принадлежностей, комплектности нутромера, его маркировки и упаковки требованиям ГОСТ 868.

Опробование

При опробовании проверяют взаимодействие частей нутромера.

Сменные измерительные стержни от руки ввинчиваются в корпус нутромера и надежно крепятся прилагаемым к прибору крепежным инструментом. Индикатор должен надежно крепиться в корпус нутромера. Перемещения подвижного измерительного стержня нутромера и стрелки индикатора должны быть плавными.

Определение метрологических характеристик

Радиус сферы измерительных стержней проверяют предельными радиусными шаблонами.

Радиусы сфер должны соответствовать указанным в табл. 3 ГОСТ 868.

Шероховатость измерительных поверхностей нутромера и опорных поверхностей центрирующего мостика проверяют визуально сравнением с образцами шероховатости или деталями-образцами.

Шероховатость поверхности должна соответствовать требованиям ГОСТ 868. нутромер гониометр поверка метрологический

Перемещение измерительного стержня определяют непосредственно по шкале индикатора нутромера.

Перемещение измерительного стержня должно соответствовать требованиям ГОСТ 868.

Для нутромеров, выпускаемых из ремонта, допускается уменьшение перемещения измерительного стержня в соответствии с табл. 2.

Таблица 2 

Измерительное усилие нутромера и усилие центрирующего мостика определяют с помощью настольных циферблатных весов. Для этого нутромер закрепляют в стойке, измерительный стержень нутромера с отключенным мостиком подводят к площадке весов и нажимают на нее, перемещая кронштейн стойки с закрепленным в ней нутромером. В момент начала перемещения стрелки индикатора производят отсчет по шкале весов. Такие же снятия отсчета показаний производят в середине и конце диапазона перемещения стрелки индикатора.

Аналогичным методом определяют усилие центрирующего мостика, наблюдая перемещение центрирующего мостика в пределах его рабочего хода. Для того чтобы при этом измерительный стержень не касался площадки весов, мостик накладывают на две концевые меры одного размера или специальную прокладку (см. приложение 2).

У нутромеров с верхним пределом измерений 450 мм и более усилие центрирующего мостика определяют при непосредственном нагружении мостика симметрично расположенными гирями равной массы. Усилие центрирующего мостика будет соответствовать требованиям ГОСТ 868, если перемещение центрирующего мостика в пределах рабочего хода происходит под давлением гирь, масса которых меньше усилия, указанного в ГОСТ 868, на величину массы мостика (270 г у НИ 450 - 700; 680 г у НИ 700 - 1000).

Измерительное усилие нутромера и усилие центрирующего мостика должны соответствовать указанным в ГОСТ 868.

Определение погрешности нутромера, вносимой неточным расположением центрирующего мостика, производят на нижнем пределе диапазона измерений.

У нутромеров с верхним пределом измерения до 250 мм погрешность, вносимую неточным расположением центрирующего мостика, определяют по кольцу и блоку концевых мер длины с боковиками.

Разность размеров между диаметром кольца в отмеченном сечении и размером блока с притертыми боковиками по внутренним сторонам боковиков не должна превышать 0,02 мм. Блок с протертыми боковиками закрепляют в струбцине.

Разность указанных размеров определяют поверяемым нутромером и затем определяют разность тех же размеров на инструментальном микроскопе или на двухкоординатном приборе ДИП-1;

для колец диаметром от 18 до 160 мм на горизонтальном оптиметре или оптико-механической машине с приспособлением для внутренних измерений.

Отклонение разности размеров, измеренной нутромером, от разности размеров, определенной на других вышеуказанных приборах, не должно превышать 1/3 деления шкалы индикатора.

У нутромеров с верхним пределом диапазона измерений свыше 250 мм погрешность, вносимую неточным расположением центрирующего мостика, определяют только по кольцу (без применения блоков концевых мер).

Для этого нутромер вводят в кольцо вначале с отведенным центрирующим мостиком и измеряют диаметр отверстия в определенном сечении. Затем измеряют тот же диаметр с центрирующим мостиком.

Разность отсчетов не должна превышать 1/3 деления шкалы индикатора.

У нутромеров с верхним пределом диапазона измерений свыше 450 мм допускается взамен измерений определять расположение опорных поверхностей мостика относительно оси измерительного стержня.

Для этого необходимо разобрать центрирующий мостик и измерить штангенциркулем расстояние от опорных поверхностей до оси посадочного отверстия.

Допуск симметричности расположения опорных поверхностей относительно оси посадочного отверстия не должен превышать 0,5 мм.

Погрешность нутромера определяют на приспособлении (приложение 4) сравнением показаний нутромера с показаниями микрометрической головки.

Перед поверкой нутромера определяют погрешность микрометрической головки на наилучшем участке в 9,6 мм в 9 точках через интервал 1,2 мм и при определении погрешности нутромера используют этот участок микрометрической головки. Наибольшая разность погрешностей микрометрической головки на любом участке в 1,2 мм должна быть не более 2 мкм, а на участке в 9,6 мм - не более 3 мкм.

Проверяемый нутромер устанавливают в приспособлении таким образом, чтобы измерительный стержень был соосен микрометрическому винту головки. В начальном положении производят предварительное перемещение измерительного стержня индикатора нутромера примерно на 1 мм и предварительное перемещение измерительного стержня нутромера на 0,05 мм (не менее).

Стрелку индикатора нутромера устанавливают на нулевой штрих шкалы. Микрометрический винт головки перемещают с интервалами в соответствии с табл. 3 и производят отсчеты по шкале индикатора при прямом ходе измерительного стержня нутромера.

Участки хода измерительного стержня, на которых определяют погрешность в пределах 1 мм и в пределах 0,1 мм, выбирают на основании результатов определения погрешности нутромера на всем пределе измерений. Эти участки, соответствующие перемещению в 1 и 0,1 мм, должны содержать наибольшую алгебраическую разность отклонений в показаниях по сравнению с другими участками.

Таблица 3 

Погрешность не должна превышать значений, указанных в ГОСТ 868.

Пример ведения протокола по определению погрешности.

Размах показаний определяют на приспособлении с микрометрической головкой. Для этого микрометрический винт головки устанавливают 10 раз в одно и то же положение, каждый раз подводя винт с одной и той же стороны и снимая показания по шкале индикатора (микрометр на ввинчивание).

Наибольшая разность показаний нутромера определяет размах показаний и не должна превышать значений, допускаемых по ГОСТ 868.

Оформление результатов поверки

Положительные результаты первичной поверки нутромеров предприятие-изготовитель оформляет отметкой в паспорте, заверенной поверителем.

На нутромеры, признанные годными, при государственной периодической поверке выдают свидетельство по форме, установленной Госстандартом.

Положительные результаты периодической ведомственной поверки оформляют отметкой в документе, составленном ведомственной метрологической службой.

Нутромеры, не соответствующие требованиям настоящей Рекомендации, бракуются и к применению не допускаются, при этом в паспорте производится запись о непригодности нутромеров.

Шаблон радиусный предельный

Рисунок не приводится.

Радиусы шаблонов определяют на проекторе типа БП сравнением с помещенным на экране профилем, вычерченным с предельными отклонениями в масштабе увеличения прибора 200 .

Допускается применение отдельных шаблонов для радиусов Rmin и Rmax.

Технические требования на кольца

1. Номинальный внутренний диаметр кольца должен быть равен нижнему пределу измерений поверяемого нутромера.

2. Толщина стенок должна быть не менее 10 мм.

3. Высота колец должна превышать не менее чем на 5 мм высоту центрирующего мостика.

4. Материал - сталь ШХ15 по ГОСТ 801 или сталь Х по ГОСТ 5950.

5. Твердость измерительной поверхности не менее 59 HRC .

6. Параметр шероховатости измерительной поверхности должен быть не более Ra = 0,025 мкм по ГОСТ 2789.

7. Допуск круглости и допуск конусообразности 0,002 мм.

8. На каждом кольце по торцу должны быть нанесены две радиальные риски, отмечавшие внутренний диаметр, размер которого наиболее близок к номинальному.

Форма протокола при определении погрешности индикаторного нутромера с ценой деления 0,01 мм с пределами измерений 100 - 160 мм на всем диапазоне измерений

Погрешность на всем диапазоне измерений равна (-0,003) - (+0,002) = -0,005 мм.

На участке 1 мм (мм)

Погрешность на участке в 1 мм равна 0 - (+0,004) = -0,004 мм

Вопрос №2. Понятие гониометра, схема, принцип действия. Способы измерения гониометром

ГОСТ 8.266-77

В физике прибор для измерения углов между гранями кристаллов, а также для измерения углов различных призм. Кристаллы можно однозначно характеризовать углами между их гранями. До открытия рентгеноструктурного анализа метод измерений кристаллов с помощью Г. был основным методом диагностирования кристаллических веществ. В дальнейшем он в значит. мере был вытеснен рентгеноструктурным анализом.

Существуют прикладные и отражательные Г. Простейший прикладной Г. представляет собой транспортир, скрепленный с линейкой (рис. 1). Он позволяет измерять углы с точностью до ¹/₄--¹/₂°. Более точный отражательный Г. показан на рис. 2. Кристалл, приклеенный к вращающейся оси, освещается коллимированным пучком света; лучи, отражённые от его граней, поочерёдно наблюдаются в зрительную трубу Т (однокружный Г. ). Углы поворота кристалла отсчитываются по шкале. В более совершенных двухкружных Г. (Федорова, Гольдшмидта, Чапского) кристалл или зрительную трубу можно вращать вокруг двух осей. Точность измерений от 1' до 10'--20'.

В антропологии Г. -- прибор для измерений углов кривизны позвоночника, лицевого угла, угла выступания носа и т. д. Приставной Г. представляет собой металлическую градуированную пластинку в виде дуги; её концы соединены поперечной пластинкой, в центре которой крепится вращающаяся стрелка с отвесом. Г. укрепляется на циркуле (например, скользящем), величина измеряемого угла оценивается по отклонению стрелки от вертикали.

Рис. 1. Прикладной гониометр.

Рис. 2. Однокружный отражательный гониометр: а -- общий вид; б -- схема; К -- коллиматор; Т -- зрительная труба; L -- лимб; n -- нониус; N₁ и N₂ -- нормали соответственно к граням а и b.

Для измерения различных оптических деталей и поверки угловых мер используются гониометры. Передача размера плоского угла от высшего разряда к низшему обеспечивается методом прямого измерения с помощью гониометров 1, 2 и 3 разряда.

В качестве средства измерений 1 разряда применяются: гониометры, многогранные призмы, автоколлимационные установки и экзаменаторы. Доверительные абсолютные погрешности рабочих эталонов 1 разряда при доверительной вероятности 0,99 составляют от 0,1” до 0,4”.

В качестве средства измерений 2 разряда применяются: гониометры, угловые меры типов 1,2 и 3, многогранные призмы, автоколлиматоры, уровни и экзаменаторы. Доверительные абсолютные погрешности рабочих эталонов 2 разряда при доверительной вероятности 0,99 составляют от 0,4” до 2,0”.

В качестве средства измерений 3 разряда применяются: гониометры, угловые меры типов 1,2 и 3, многогранные призмы, автоколлиматоры, уровни и экзаменаторы. Доверительные абсолютные погрешности рабочих эталонов 3 разряда при доверительной вероятности 0,99 составляют от 2” до 8”.

На сегодняшний день большинство лабораторий предприятий России для поверки угловых мер до сих пор используют технически устаревшие и снятые с производства визуальные модели гониометров ГС-1Л (соответствует средству измерений 1 разряда), ГС-2 (соответствует средству измерений 2 разряда) и ГС-5 (соответствует рабочему средству измерений).

Размещено на Allbest.ru