Эксперт

Сергей

Задать вопрос

Мы готовы помочь Вам.

Цель работы: Измерить диаметр и отклонение формы вала индикатором часового типа.

Теоретические сведения:

1. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Индикатор часового типа является единственной измерительной головкой, имеющей механизм увеличивающего устройства в виде только зубчатых передач.

1.1. Схема и конструкция индикатора часового типа

Схема индикатора (рис. 1, а) состоит из рейки 1, которая нарезана на измерительном стержне, имеющем измерительный наконечник 2, зацепляющейся с трибом 3 (трибом называют обычно зубчатое, колесо малого модуля с небольшим числом зубьев 6 — 16, чаще всего изготовленное за одно со своей осью, так называемое «валковое колесо»). На одной оси с трибом установлено зубчатое колесо 4 большего диаметра, находящееся в зацеплении с трибом 5, на оси которого установлена основная стрелка 6. С помощью стрелки по шкале 7 отсчитывают перемещения измерительного наконечника 2.

Индикатор относится к так называемым многооборотным головкам, т.е. к головкам, в которых стрелка совершает несколько оборотов при перемещении наконечника в диапазоне показания. Поэтому в схеме индикатора установлена дополнительная стрелка 8 на оси вспомогательного колеса 9, зацепляющегося с трибом 5, и шкала 10, по которой отсчитывают числа оборотов основной стрелки.

1.2. Типоразмеры индикатора и технические характеристики

Если взять индикатор часового типа в отдельности, т.е. не установленный в штативе или стойке, то для него диапазон показаний и диапазон измерений имеет один и тот же смысл. Подавляющее большинство индикаторов имеет диапазон показаний 2 (или 3), 5 или 10 мм. Значительно реже изготовляют индикаторы с диапазоном показаний 25 и 50 мм. индикаторы с диапазоном показаний 5 и 10 мм обычно имеют одну и ту же конструкцию, но в индикаторе с диапазоном показаний 10 мм введен ограничитель для получения индикаторов с диапазоном 46 показаний 5 мм. Индикатор часового типа имеет цену деления 0,01 мм. Попытка обеспечить меньшие цены деления не дает положительных результатов.

Измерительное усилие индикаторов часового типа обычно находится в пределах 0,8–2 Н (80–200 гс).

Одной из разновидностей индикаторов часового типа являются индикаторы с так называемой торцовой шкалой, в которых измерительный стержень расположен на линии, перпендикулярной шкале индикатора. Механизм такого индикатора состоит также из зубчатых пар, но передача на рейку осуществляется через дополнительный угловой рычаг с передаточным числом, равным 1.

1.3. Погрешность измерения индикатором

Погрешности индикатора нормируются в зависимости от используемого диапазона показаний (в зависимости от перемещения измерительного стержня). Обычно на участке в 0,1 мм погрешность находится в пределах 5–8 мкм; на участке в 1–2 мм — 10–15 мкм; на участке до 3 мм — до 15 мкм; на участке до 5–10 мм погрешность находится в пределах 18–22 мкм.

Таким образом, на небольшом участке погрешность индикатора находится в пределах цены деления. На больших пределах погрешность превышает цену деления. Это показывает, что отсчитывать доли от цены деления (т.е. тысячные доли миллиметра—микрометры) на индикаторе часового типа нельзя.

При измерении колебаний размера погрешность измерения зависит от используемого перемещения измерительного стержня, не жесткости установочных узлов (штативов и стоек), о чем будет подробно сказано в конце настоящей главы, от погрешности отсчета показаний, связанной с параллаксом. При использовании перемещения измерительного стержня до 10 мм погрешность измерения биения составит от 15 мкм (для размеров деталей 1–3 мм) до 20 мкм (для размеров 350– 500 мм).

При измерении биений в пределах 0,1 мм погрешность измерения равна 10 мкм и практически не зависит от размера детали. При измерении биений, равных 2–3 ценам деления (20–30 мкм), погрешность в большинстве случаев составляет 5 мкм. При этом имеется в виду, что измерение производится с использованием штативов, имеющих достаточную жесткость.

При измерении размеров деталей сравнением с размерами концевых мер длины погрешность измерения зависит также от точности используемых концевых мер длины и от температурных условий, при которых производится измерение. В зависимости от этих факторов погрешность измерения может составлять от 5 до 40 мкм.

1.4. Поверка индикаторов

Поверку производят обычно с помощью концевых мер длины.

Широко используют для поверки индикаторов также микрометры, у которых вместо пятки делают державку для установки индикатора.

Для поверки индикаторов используют и оптические приборы (микроскоп, длиномер, компаратор), которые имеют оптические шкалы. Принцип поверки с помощью этих приборов заключается в сравнении показаний по индикатору с показаниями по оптической шкале.

Известно большое количество специальных приспособлений для поверки индикаторов.

Практическая часть

Цель работы: Измерить диаметр и отклонение формы вала индикатором часового типа.

Средства измерения: индикатор часового типа (ИЧ-50 ГОСТ 577-68) установленный в стойке с круглым столиком

концевые меры длины КДМ №10 ГОСТ 9038-90

набор №1.

Предмет измерения: вал – 3 шт.

Подготовка измерительных работ:

1. Подготавливают блок из концевых мер длины.
2. Закрепляют индикатор в стойку.
3. Устанавливают индикатор на нуль. Для этого:
   • Устанавливают блок концевых мер на середину столика стойки. Затем опускают кронштейн до касания измерительного наконечника индикатора против нуля.
   • Устанавливают концевые меры серединой измерительной поверхности под наконечник индикатора, а затем устанавливают стрелку индикатора против нуля.
   • Проверяют правильность установки на нуль. Для этого арретируют измерительный стержень индикатора, снимают концевые меры, затем снова устанавливают их на столики плавно опускают измерительный стержень индикатора. В этом положении стрелка должна стать снова на 0.

Измерение детали:

Подсчитывают отклонения формы отдельно в следующем порядке:

а) овальность для каждого сечения:

б) конусообразность по диаметрам сечений, расположенных у торцов вала:

в) бочкообразность или седлообразность — как полуразность диаметров, взятых из сечений у торца и в середине вала:

Результаты измерений и вычислений для Детали №1

Рис. 4. Схема измерения Детали 1.

Обработка результатов измерений.

Деталь 1

• Овальность в сечении I-I: мм
• Овальность в сечении II-II: мм
• Овальность в сечении III-III:

мм

• Конусообразность в направлении а:

мм

• Конусообразность в направлении б:

мм

• Бочкообразность в направлении а: мм
• Бочкообразность в направлении б: мм

Таблица 1. «Результаты измерений и вычислений Детали 1 »

Вывод: на практике получены навыки работы с индикатором часового типа.

Контрольные вопросы

1. Что такое индикатор часового типа, его принцип действия, принцип отсчета показаний?

Индикатор часового типа является единственной измерительной головкой, имеющей механизм увеличивающего устройства в виде только зубчатых передач. Индикатор относится к так называемым многооборотным головкам, т.е. к головкам, в которых стрелка совершает  несколько оборотов при перемещении наконечника в диапазоне показания. Поэтому в схеме индикатора установлена дополнительная стрелка 8 на оси вспомогательного колеса 9, зацепляющегося с трибом 5, и шкала 10, по которой отсчитывают числа оборотов основной стрелки.

2. Конструкция индикатора часового типа.

Схема индикатора (рис. 3, а) состоит из рейки 1, которая нарезана на измерительном стержне, имеющем измерительный наконечник 2, зацепляющейся с трибом 3 (трибом называют обычно зубчатое, колесо малого модуля с небольшим числом зубьев 6—16, чаще всего изготовленное за одно со своей осью, так называемое «валковое колесо»). На одной оси с трибом установлено зубчатое колесо 4 большего диаметра, находящееся в зацеплении с трибом 5, на оси которого установлена основная стрелка 6. С помощью стрелки по шкале 7 отсчитывают перемещения измерительного наконечника 2.

Индикатор относится к так называемым многооборотным головкам, т.е. к головкам, в которых стрелка совершает несколько оборотов при перемещении наконечника в диапазоне показания. Поэтому в схеме индикатора установлена дополнительная стрелка 8 на оси вспомогательного колеса 9, зацепляющегося с трибом 5, ишкала 10, по которой отсчитывают числа оборотов основной стрелки.

В связи с тем, что преобразующий механизм индикатора должен обеспечивать отсчет при перемещении измерительного стержня в обоих направлениях (как известно, большинство зубчатых передач работает по одной стороне профиля зуба, а по другим профилям существует так называемый боковой зазор), в индикаторе для этой цели используют вспомогательное колесо 9, находящееся под воздействием пружинного устройства 11, обеспечивающее зацепление всех зубчатых передач только по одним профилям зубьев вне зависимости от направления перемещения измерительного стержня. Плоскую спиральную пружину 11 чаще всего называют «волосок» за ее малую толщину. Один конец этой пружины закреплен на колесе 9, а второй конец закреплен неподвижно на корпусе механизма индикатора.

3. Достоинства и недостатки индикаторов часового типа.

Индикатор часового типа имеет цену деления 0,01мм, следовательно, меньшие величины измерить нельзя. На небольшом участке погрешность индикатора находится в пределах цены деления. На больших пределах погрешность превышает цену деления. Это показывает, что отсчитывать доли от цены деления (т.е. тысячные доли миллиметра — микрометры) на индикаторе часового типа нельзя.

4. Охарактеризуйте погрешности при измерениях с помощью индикаторов часового типа.

Погрешности индикатора нормируются в зависимости от используемого диапазона показаний (в зависимости от перемещения измерительного стержня). Обычно на участке в 0,1 мм погрешность находится в пределах 5–8 мкм; на участке в 1–2 мм — 10–15 мкм; на участке до 3 мм — до 15 мкм; на участке до 5 – 10 мм погрешность находится в пределах 18–22 мкм.

Таким образом, на небольшом участке погрешность индикатора находится в пределах цены деления. На больших пределах погрешность превышает цену деления. Это показывает, что отсчитывать доли от цены деления (т.е. тысячные доли миллиметра — микрометры) на индикаторе часового типа нельзя.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гусев К.И., Медведев Р.В., Мышелов Е.Л., Яковлев Е.А. Метрологическое обеспечение, взаимозаменяемость, стандартизация. — М.: Машиностроение, 1992. — 384 с.
2. Сергеев А.С., Латышев М.В., Терегеря В.В. Метрология, стандартизация, сертификация — М. Лотос, 2001. — 536 с.
3. Марков Н.Н., Геневский Г.Н. Конструкция, расчет и эксплуатация измерительных инструментов и приборов. — М.: Машиностроение, 1981. — 367 с.
4. Зябрева Н.Н. Пособие по решению задач по курсу «Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. — М.: Высшая школа, 1977. — 204 с.
5. Козаковский Н.С. Ключников В.Н. Сборник примеров и задач по «Основы стандартизации, допуски, посадки и тех. измерения».— М.: Машиностроение, 1983. — 304 с.
6. Якушев А.И. и др. Взаимозаменяемость, стандартизация и тех. измерения. — М.: Машиностроение, 1987. — 352 с.