1.8 Простейшие измерительные приборы

1.8.1 Штангенциркуль

Штангенциркуль рассчитан на измерение длин, не превышающих 250-300 мм с точностью от 0,1 до 0,02 мм. Отсчетным приспособлением у всех конструкций штангенциркулей являются масштабная линейка и нониус. Цена деления масштабной линейки обычно составляет 1 мм (рисунок 1.5). Нониус (линейный или круговой) представляет собой дополнительную специальную шкалу, позволяющую повысить точность измерений в 10-20 раз.

Линейный нониус представляет собой небольшую линейку 1 с делениями, скользящую вдоль основной шкалы LM (рисунок 1.5). Деления на нониусе наносятся так, чтобы m делений нониуса было равно (k∙m -1) делений масштабной линейки, где k – целое число. При этом выполняется равенство:

, (1.13)

где a – цена деления нониуса, b – цена деления основной шкалы, (k∙m ‑1) – число делений на масштабной линейке, ограниченное крайними делениями нониуса. Коэффициент k зависит от числа делений m на нониусе: при m = 10 значение k =1, при m = 20, 25, 50 значение k = 2.

Из выражения (1.13) имеем выражение для точности прибора:

.

Пусть b = 1 мм, m = 20, тогда точность b/m=(1 мм)/20 = 0,05 мм. Здесь одно деление нониуса меньше, чем два деления масштабной линейки на 0,05 мм, что и представляет точность прибора.

Рассмотрим процесс измерения предмета штангенциркулем (рисунок 1.5). Раздвинув ножки 2, помещают между ними измеряемый предмет. Затем сдвигают ножки так, чтобы предмет был слегка зажат, закрепляют нониус винтом 5 и снимают показание штангенциркуля. По линейке отсчитывают число целых делении масштаба до нулевого штриха нониуса, затем на нониусе находят номер деления, совпадающего с некоторым делением линейки. Общая длина измеряемого предмета (показание прибора) будет равна числу целых делений масштаба до нуля нониуса, плюс точность нониуса, умноженная на номер деления нониуса, совпадающего с некоторым делением масштабной линейки. Деления на нониусе для удобства оцифровываются числами, уже являющимися произведением его точности на номер деления. На рисунке 1.5 представлен нониус, деления которого оцифрованы подобным образом; например, деление, оцифрованное 25 представляет собой произведение точности прибора (0,05 мм) на номер деления (№5).

Пример. При измерении предмета оказалось, что нуль нониуса лежит между 18 и 19 делениями масштабной линейки, а совпадающее деление нониуса оцифровано как 50. Тогда длина измеряемого предмета равна 18,50 мм, как показано на рисунке 1.5.

1.8.2 Микрометр

Для более точных измерений применяют микрометрические инструменты: микрометры, микрометрические глубиномеры, микрометрические нутромеры.

Микрометр (рисунок 1.6) служит для измерения диаметра проволок, толщины тонких пластинок и др.

О тсчет ведется по горизонтальной шкале, нанесенной на стержень и по шкале барабана. Горизонтальная шкала стержня является двойной и нанесена по обе стороны от продольной черты. Верхние штрихи сдвинуты относительно нижних на 0,5 мм, что позволяет вести отсчет показаний по горизонтальной шкале через 0,5 мм.

Цена деления шкалы барабана может быть установлена следующим образом. Пусть число делений барабана n = 50 и шаг микровинта l = 0,5 мм, то есть одному полному обороту барабана соответствует линейное перемещение края барабана на 0,5 мм. Тогда цена деления круговой шкалы определится из соотношения l/n = 0,5/50 = 0,01 мм. Цена деления равна точности микрометра и указывается на нем непосредственно.

Д ля того чтобы снять показания микрометра, нужно по горизонтальной шкале стержня отсчитать число миллиметров до края барабана (до 0,5 мм). Сотые доли миллиметра отсчитываются по круговой шкале барабана. Число сотых долей соответствует делению шкалы барабана, расположенному против продольной черты на стержне. Результаты отсчетов по горизонтальной шкале стержня и по шкале барабана складываются. На рисунке 1.7 приведены примеры отсчета показаний микрометра.