2.2.4 Лабораторная работа № 11

«Измерения линейных размеров деталей универсальными

средствами измерений»

2.2.4.1 Цель работы

Закрепление, углубление знаний и приобретение навыков в области проведения измерений универсальными измерительными средствами. Определение отклонений от предельной геометрической формы детали.

2.2.4.2 Содержание работы

Измерение диаметра и отклонения формы вала индикатором часового типа; измерение диаметра и отклонения формы калибра-пробки микрокатором; измерение диаметра и отклонения формы калибра-пробки скобой с отсчетным устройством; измерение диаметра и отклонения формы калибра-пробки рычажным микрометром.

2.2.4.3. Экспериментальное оборудование

1) Объект измерения – гладкий вал диаметром 20...30 мм, длиной 75...100 мм. Средства измерения – индикатор часового типа, установленный в стойке, концевые меры длины, набор № 1.

2) Объект измерения – калибр-пробка диаметром 30...50 мм. Средства измерения – микрокатор с ценой деления 0,5... 2 мкм, концевые меры длины, набор №1.

3) Объект измерения – калибр-пробка диаметром 10...40 мм. Средства измерения – рычажная скоба, концевые меры длины.

4) Объект измерения – калибр-пробка диаметром 10...40 мм. Средство измерения – микрометр рычажный 0...25 мм или 25...50 мм.

2.2.4.4 Подготовка к работе

Самостоятельная подготовка студентов к выполнению лабораторной работы осуществляется по следующим разделам:

– устройство и эксплуатация индикатора часового типа [8];

– устройство и эксплуатация микрокатора [8];

– устройство и эксплуатация рычажной скобы [8];

– устройство и эксплуатация рычажного микрометра [8];

– отклонения формы и расположения цилиндрических поверхностей [6, 15, 20].

– числовые значения допусков формы и расположения поверхностей [6];

– условные обозначения допусков формы и расположения поверхностей [6, 15, 20];

– уровни относительной геометрической точности [5];

– плоскопараллельные концевые меры длины [26];

– калибры гладкие для размеров до 500 мм [8, 21].

2.2.4.5 Теоретическая часть

Индикатор часового типа. Схема индикатора (рисунок 36, а) состоит из рейки 1, кото­рая нарезана на измерительном стержне, имеющем измерительный наконечник 2, закрепляющийся с трибом 3 (трибом называют 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 большого диаметра, находящееся в за­цеплении с трибом 5, на оси которого установлена основная стрелка 6. С помощью стрелки по шкале 7 отсчитывают перемещение измерительного наконечника 2.

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 шкалы. Вспомогательное колесо 9, находящееся под воздействием пружинного устройства 11, обеспечивает зацепление всех зубчатых передач только по одним профилям зубьев вне зависимости от направления перемещения измерительного стержня. Винтовой пружиной 12 измерительный стержень поджимается к детали, т.е. создается измерительное усилие. Mexанизм индикатора располагается в круговом кopпyce (рису- нок 36, б).

1 – рейка; 2 – наконечник; 3, 5 – триб; 4 – зубчатое колесо;

6, 8 – стрелки; 7, 10 – шкала; 9 – вспомогательное колесо;

11 – пружинное устройство; 12 – пружина;

а – схема; б – конструкция индикатора ИЧ10.

Рисунок 36 – Индикатор часового типа

Микрокатор. Чувствительным элементом головки измерительной пружины типа ИГП (микрокатора) (рисунок 37) является плоская пружинная лента, закрепленная по концам и скрученная за середину. Если такую пружину растягивать, то ее средняя часть будет раскручиваться. Прикрепив к середине пружины стрелку и расположив рядом шкалу, получают прибор, позволяющий измерять малые переме-щения.

Измерительный стержень 14 прибора подвешен на плоских пружинах 8 и 16. Пружина 16 выполнена в виде круглой мембраны с кольцевыми вырезами для уменьшения жесткости. По периферии мембрана зажата резьбовой втулкой 17, а в середине – между измерительными стержнями 14 и 19.

1 – крепление; 2, 8, 16 – плоские пружины; 3 – пружинная лента; 4 – трубка;

5 – стрелка; 6 – шкала, 7 – рычаг; 9 – рычажки; 10 – стержень; 11 – дно втулки;

12 – пружина; 13 – кольцо; 14, 19 – измерительные стержни; 15 – корпус штока;

17,18 – резьбовые соединения; 20 – винт.

Рисунок 37 – Микрокатор (измерительная головка пружинная)

Перемещение измерительного стержня передается скрученной пружиной ленте 3 через угольник (рычаг). К середине ленты шеллаком приклеена стрелка 5.

Передний конец пружинной ленты припаян к плоской пружине 2, образующей консольную балку с заданным концом. Шкала 6 выполнена регулируемой в пределах  5 делений для установки головки на нуль винтом 20. С задней стороны корпуса расположены рычажки 9 перемещения указателей допуска.

Измерительное усилие создается пружиной 12. Плавное перемещение стрелки обеспечивается демпфером – короткой трубкой 4, охватывающей пружинную ленту около стрелки.

Рычажная скоба (рисунок 38) состоит из корпуса 4, в направляющих которого перемещаются регулируемая пятка 8 и подвижная пятка 9, находящаяся под действием пружины 11, создающей измерительное усилие. Для предохранения пятки от поворота вокруг своей оси служит палец 12. В вырез пятки входит малое плечо рычага 13.

1 – стрелка; 2 – пружинный волосок; 3 – пластина; 4 – корпус; 5 – зажим;

6 – головка винта; 7 – предохранительный колпачок; 8 – регулируемая пятка;

9 – подвижная пятка; 10 – колпачок; 11 – пружина; 12 – палец;

13–15 – рычаги; 16 – арретир; 17 – регулируемые упоры.

Рисунок 38 – Рычажная скоба

Большое плечо рычага снабжено зубчатым сектором, зацепляющимся с трибом, на оси которого сидит стрелка 1.

Зазоры в зацеплении выбираются пружинным волоском 2, обеспечивающим также силовое замыкание рычага 13 с пяткой 9. Крайние положения рычага ограничиваются регулируемыми упорами 17. Детали рычажного механизма собираются на плите 3 и в собранном виде устанавливаются в корпусе скобы.

Перед измерением скобу устанавливают на размер по блоку мер, для этого регулируемую пятку перестанавливают в нужное положение вращением головки 6 винта подачи и закрепляют в установленном положении зажимом 5. После этого винт закрывают предохранительным колпачком 7.

Арретир 16 через рычаг 15 позволяет отводить подвижную пятку при установке измеряемой детали между губками скобы, что уменьшает износ измерительных поверхностей и упрощает измерение призматических деталей.

Шкала скобы имеет предел измерения 0,08 мм при цене деле­ния 0,002 мм. Для удобства проверки больших параметров деталей скоба снабжена указателями пределов допуска.

Погрешность показаний отсчетного устройства скоб в интерва­ле шкалы 10 делений от нулевого штриха допускается в пределах 0,5 цены деления, а в интервале свыше 10 делений – в пределах 1 цены деления.

Неплоскостность измерительных поверхностей допускается в пределах двух интерференционных полос, а отклонение их от параллель­ности при закрепленном стопоре – от 0,0012 до 0,0035 мм в зависимости от предела измерения.

Рычажный микрометр (рисунок 39) имеет аналогичное yстройство, но вместо переставной пятки снабжен микрометрической головкой без трещотки. Предел измерения по шкале отсчетного устройства равен 0,02 мм.

Рисунок 39 – Рычажный микрометр

Рычажным микрометром можно измерить как абсолютным, так и относительным методом. Измерение абсолютным методом рекомендуется при проверке единичных деталей, а относительным – при проверке партий.

2.2.4.6 Контрольные вопросы

1. Что такое индикатор часового типа? Его принципиальная схема.

2. Микрокатор, его принципиальная схема.

3. Что такое скоба с отсчетным устройством? Её принципиальная схема.

4. Рычажный микрометр, его принципиальная схема.

5. Погрешности измерения микрокатором и рычажным микрометром.

6. Какой принцип положен в основу нормирования допусков формы и расположения?

7. Овальность, бочкообразность, конусообразность. Понятие и обозначение на чертежах.

8. Связь допусков размера с допусками формы и расположения.

9. Как собираются концевые меры длины в блоки?

10. Как обозначаются гладкие предельные калибры?

11. Связь допусков калибров с допуском контролируемой детали.

12. Оценка годности изделия по результатам измерений.

2.2.4.7 Порядок выполнения работы

а) Подготовка измерительных средств для измерения вала

1. Изучить конструкцию, регулирование и настройку используемых средств измерения.

2. Определить для всех средств измерения метрологические характеристики: диапазоны показаний и измерений; цену деления; предельную погрешность измерения (таблицы В.1 – В.2) и занести их в таблицу 22.

Таблица 22 – Метрологические характеристики средств

измерений, мм

Наименование средства измерения	Диапазон показаний	Диапазон измерений	Цена деления	Предельная погрешность средства измерения
Индикатор часового типа
Микрокатор
Рычажная скоба
Микрометр рычажный

3. Закрепить индикатор в стойку.

4. Установить индикатор на нуль. Для этого:

– установить блок концевых мер на середину столика стойки. Затем опустить кронштейн до касания измерительного наконечника индикатора с поверхностью концевых мер;

– установить концевые меры серединой измерительной поверхности под наконечником индикатора, а затем установить стрелку индикатора против нуля;

– проверить правильность установки на нуль. Для этого арретировать измерительный стержень индикатора, снять концевые меры, затем снова установить их на столик и плавно опустить измерительный стержень индикатора. В этом положении стрелка должна стать снова на нуль.

б) Измерение вала

1. Провести измерение диаметра вала:

– измеряемый вал уложить на столик стойки против наконечника индикатора;

– плавным движением обеих рук сдвинуть вал от себя, скользя им по столику до подвода осевого сечения под измерительный наконечник;

– в этом положении, плотно прижимая вал к поверхности столика, покачивать его по поверхности столика без скольжения. Наблюдая за стрелкой индикатора, определить самое дальнее деление, до которого она доходит при вращении по часовой стрелке. Такое качание выполнить несколько раз. Записать значение по шкале в графу «отклонения по шкале» отчетного бланка;

– отсчитать полученное значение от номинала блока концевых мер, получить действительный размер диаметра вала в сечении II-II и записать в бланк отчета.

2. Провести измерение отклонения формы вала.

3. Определить овальность, конусо-, бочко- или седлообразность.

в) Подготовка измерительных средств для измерения калибра-пробки

1. Подготовить блок концевых мер длины. Для номинального размера блока принимают тот предельный размер отверстия, для контроля которого предназначен измеряемый калибр-пробка.

2. Закрепить микрокатор в стойку.

3. Установить микрокатор на размер и шкалу микрокатора на нуль.

4. Подготовить рычажную скобу и блок мер:

4.1. подготовить блок из концевых мер длины;

4.2. Установить пятки рычажной скобы на размер и стрелку на нуль шкалы:

– освободить стопор скобы и свинтить предохранительный колпачок с винта перестановки жесткой пятки;

– жесткую пятку отвести от подвижной на расстояние, большее номинального размера блока концевых мер длины;

– уложить блок концевых мер на стол между торцами пяток. Вращая головку винта, подводить жесткую пятку к блоку до тех пор, пока стрелка не станет на нулевой штрих шкалы;

– зажать стопор скобы. Если при этом стрелка сдвинется с нулевого штриха, то использовать винт установки стрелки на нуль, имеющийся на отсчетной головке;

– навинтить предохранительный колпачок на головку винта перестановки жесткой пятки.

г) Измерение детали:

1. Измерить диаметр калибра-пробки

– арретировать подвижную пятку и ввести измерительную пробку между торцами пяток и отпустить арретир. Стрелка становится на деление, показывающее отклонение действительного размера пробки от нуля, установленного по блоку концевых мер. Это отклонение запомнить и, нажав на арретир, развести пятку и вынуть пробку из скобы;

– выявленное отклонение с его знаком занести в отчетный бланк.

После этого отсчитать это отклонение от номинала блока концевых меp и получить действительный размep диаметра измеряемого калибра-пробки в среднем сечении; его тоже занести в бланк.

2. Измерить и рассчитать отклонения формы калибра-пробки.

3. Подготовить рычажный микрометр:

– проверить совпадение нулевых показаний шкал рычажного микрометра – при совмещении стрелки с нулевым штрихом шкалы скобы должен совмещаться и нулевой штрих шкалы барабана с продольным штрихом стебля;

– если эти нулевые показатели не совпадают, то необходимо выпол­нить установку барабана на нуль так же, как и гладкого микрометра (см. лаб. раб. № 10).

4. Измерить деталь:

4.1. настроить для измерений абсолютным методом рычажный микрометр на нуль:

– произвести измерение отдельно:

– с точностью показаний микрометра;

– с точностью шкалы рычажного механизма;

– записать размеры с учетом погрешности измерения (ГОСТ 8.051-81);

– дать заключение о годности детали;

4.2. настроить рычажный микрометр для измерения заданного размера относительным методом:

– измерить отклонения, когда заданный размер устанавливается по микрометру и когда он устанавливается по блоку концевых мер;

– установить погрешность в измерениях обоими способами:

,

где – полученное отклонение для случая, когда номинальный размер устанавливается с помощью микрометра;

– то же при настройке прибора по блоку концевых мер;

– определить действительные размеры: , где – действительное отклонение, взятое по показанию прибора (с учетом знака), и занести в таблицу 23;

Таблица 23 – Исходные данные и результаты проверки, мм

Вид используемого средства измерения	Номинальный размер	Результат измерения					Действительный размер	Значение отклонения и вид отклонения формы		Уровень относительной геометрической точности
		в двух взаимно перпендикулярных плоскостях		в трех плоскостях
								круг- лости	профиля продольного сечения
		а	б	I	II	III
Рычажная скоба
Рычажный микрометр

– определить возможные размеры с учетом погрешности измерения;

– провести измерение отклонений формы детали (овальность, конусо-, бочко- или седлообразность);

– определить уровень относительной геометрической точности детали.

5. Дать заключение о годности детали.

6. Оформить бланк отчета.

е) измерение диаметров калибров (проходного и непроходного) микрокатором

1. Приняв за номинальный размер предельный размер отверстия, для контроля которого предназначен измеряемый калибр-пробка, подготовить блоки концевых мер длины.

2. Нажав на отводку арретира, поднять измерительный шток микрокатора и установить на середину столика стойки блок концевых мер.

Затем опустить шток до касания измерительного наконечника микрокатора с поверхностью концевых мер.

3. С помощью гайки, а затем винта микроподачи столика установить микрокатор на нуль.

4. Проверить правильность установки на нуль. Для этого арретировать измерительный шток микрокатора, снять концевые меры, затем снова установить их на столик и плавно опустить измерительный шток. В этом положении стрелка микрокатора должна снова стать на нуль.

5. Арретировать измерительный шток, снять блок концевых мер и, последовательно устанавливая проходной и непроходной калибры, снять отсчеты отклонений с учетом знака в двух взаимно перпендикулярных плоскостях одного сечения каждого калибра.

6. Определить действительные размеры калибров, отсчитывая полученные отклонения от номинального размера блока концевых мер и отклонения от круглости.

7. Результаты измерений занести в таблицу 24.

Таблица 24 – Результаты измерения микрокатором, мм

Вид калибра-пробки	Номи-наль- ный размер	Отклонение		Действи-тельный размер		Допускаемые предельные размеры		Расчетное значение отклонения от круглости	Стандартное значение допуска формы	Заключение о годности
				max	min	max	min
Проходной
Непроходной

8. В соответствии с таблицами Ж.4 и И.1 определить допустимые предельные размеры калибров, допуски отклонений от формы, занести их в таблицу 24 и сделать заключение о годности калибров.

2.2.4.8 Оформление отчета по работе

Отчет оформляется в соответствии с п. 1.4. Отчет по экспериментальной части работы включает все таблицы и необходимые выводы.