Микрометрические средства измерения

Микрометрические средства измерения

Общие сведения

К микрометрическим средствам измерения относятся микрометры, микрометрические нутромеры и микрометрические глубиномеры, применяемые для измерения наружных и внутренних размеров, а также высот, уступов, глубин и т. п.

Измерения микрометрическими средствами основаны на преобразовании вращательного движения в поступательное с помощью винтовой пары (механический принцип) и реализуют прямой контактный вид измерения (рисунок 3.1). Результат измерения получаем методом непосредственной оценки.

1 – скоба; 2 – пятка; 3 – стебель;

4 – винт микрометрический;

5 – барабан; 6 – гайка; 7 - трещотка

 

Рисунок 3.1 – Кинематическая

схема микрометра

 

Отсчётное устройство микрометрических средств измерения состоит из двух шкал, нанесённых на стебель 1 (с ценой деления 0,5 мм) (рисунок 3.2) и барабан 3 (с ценой деления 0,01 мм), а также двух указателей для отсчёта значения размера. На верхнюю сторону продольного штриха 2 стебля 1 наносится одна группа штрихов с интервалом в 1 мм, а на нижнюю сторону продольного штриха – вторая группа штрихов также с интервалом в 1 мм, но сдвинутых на 0,5 мм по отношению к первой шкале. Обе группы штрихов относятся к одной шкале с ценой деления 0,5 мм.

Для шкалы на стебле 1 с ценой деления 0,05 мм указателем является торец 5 конической части барабана 3, а для шкалы барабана с ценой деления 0,01 мм – продольный штрих 2, нанесенный на стебель 1.

Диапазон измерений микрометрических средств зависит от их конструкции.

Диапазон показаний у большинства микрометрических инструментов - 25 мм, так как рабочая часть микрометрического винта имеет длину 25 мм. Шаг микрометрического винта Р = 0,5 мм, следовательно, одному обороту микрометрического винта (и барабана) соответствует линейное перемещение барабана на 0,5 мм. А поскольку шкала барабана имеет 50 делений, то, следовательно, цена деления шкалы на барабане составит: j = P/ n = 0,5/50 = 0,01 мм

 

а)

 

                               

                          

 

 

                     б) 9 мм                                                                 в) 6,5 мм

 

 

                            

 

                             г) 9,82 мм                                                 д) 8,615 мм

1 – стебель; 2 – продольная риска на стебле для отсчёта сотых долей миллиметра;

3 – барабан; 4 – шкала барабана; 5 – торец барабана, служащий для отсчёта значения размера с точностью 0,5 мм

 

Рисунок 3.2 - Примеры отсчёта размеров при измерении микрометрическими средствами измерений

 

 

При отсчётах по шкалам микрометрических средств измерения необходимо руководствоваться следующими правилами:

1) по шкале стебля отсчитывают миллиметровые и полумиллиметровые де­ления, расположенные левее скоса барабана;

 2) сотые доли мил­лиметра определяют по штриху барабана, совпадающему с про­дольной риской на стебле. Если продольный штрих окажется меж­ду штрихами шкалы барабана на глаз оценивают часть интер­вала (обычно до 1/2интервала, т. е. до 0,005 мм). Скос на бара­бане для шкалы сотых долей миллиметра приближает её к шкале стебля и тем предохраняет от внесения значительной по­грешности из-за параллакса шкалы.

Примеры отсчёта показаны на рисунке 3.2. 

Порядок отсчёта показаний остается неизменным для всех типов микромет-рических средств измерения.

Микрометр

3.2.1 Конструкция гладкого микрометра

Гладкий микрометр типа МК, изображенный на рисунке 3.3, применяется для измерения наружных размеров плоских и цилиндрических деталей. Он состоит из скобы 1, с которой неподвижно соединены пятка 2 и стебель 3.

 На правом конце стебля 3 нарезана внутренняя цилиндрическая резьба, в которую ввёрнута втулка 5 с внутренней цилиндрической и наружной конической резьбами. На всей длине наружной конической резьбы втулки имеются три равномерно расположенные продольные прорези. Внутри втулки 5 по резьбе перемещается микрометрический винт 6, а на наружную коническую резьбу наворачивается регулировочная гайка 7, предназначенная для устранения свободного хода (зазора) винта. На стебель 3 одевается барабан 8 и соединяется с микрометрическим винтом 6 гайкой 12.

Для обеспечения постоянства измерительного усилия микрометр имеет специальное устройство – храповой механизм 9, (так называемую трещотку) (см. рисунок 3.3), соединённый с гайкой 12. При вращении трещотки одновременно будут вращаться и перемещаться поступательно микрометрический винт и барабан.

 

 

           

 

 

 

1 – скоба; 2 – пятка;

3 – стебель; 4 – шка-

ла на стебле; 5 – втул-

ка; 6 – винт микрометрический; 7 - гай-

ка регулировочная;

8 – барабан; 9 - хра-

повой механизм;

10 – винт стопорный;

11 – мера концевая;  12 – гайка

                                                                                                                  

 

Рисунок 3.3 - Гладкий микрометр типа МК

 

Когда измерительная поверхность микрометрического винта прикоснется к изделию, храповой механизм начнёт вращаться вхолостую, не вращая микрометрический винт (при этом будет слышен характерный треск). Пружина храпового механизма рассчитывается таким образом, чтобы она обеспечивала постоянное измерительное усилие в пределах 7 ± 2 Н.

Для проверки правильности установки на нуль следует отдать стопорный винт 3, освободив микровинт, за трещотку 4 отвести микровинт на половину или целый оборот и затем снова привести в соприкосновение измерительные

Микрометрический нутромер

Микрометрические нутромеры предназначены для измерения внутренних размеров: диаметр отверстия, ширина паза и т.п.

Принцип действия нутромера механический – преобразование вращательного движения барабана в поступательное микровинта (аналогично микрометру). Нутромер реализует прямые контактные измерения. Результат измерения определяется методом сравнения (дифференциальный метод).

Основные части микрометрического нутромера (рисунок 3.10): измерительный наконечник 1, удлинители 2 и микрометрическая головка 3. Основным узлом нутромера является микрометрическая головка.

1 – наконечник; 2 – удлинители;

3 – микрометрическая головка

 

Рисунок 3.10 - Микрометрические нутромеры: а – с микрометрической головкой;

б – с микрометрической и индикаторной головками

 

Микрометрическая головка (рисунок 3.11), подобно обычному микрометру, состоит из стебля 1, находящегося внутри стебля микрометрического винта со сферической измерительной поверхностью 2, барабана 3, установочного колпачка 4 и стопора 5. Предел измерения микрометрической головки - 13 мм. Кроме того, они изготовляются с пределом измерения: 25 мм, если нижний предел измерения нутромера более 75 мм. 

1 – стебель; 2 – микровинт;

3 – барабан; 4 – гайка для соединения барабана с микровинтом;

5 – стопор микровинта

Рисунок 3.11 - Микрометрическая головка нутромера

 

Для расширения пределов измерения к микрометрической головке прилагают набор соответствующих удлинителей 4 (рисунок 3.12). На каждом удлинителе маркирован его рабочий размер. На удлинителях 500 мм и более имеются накладки, обладающие малой теплопроводностью. К нутромеру прилагается таблица, составленная заводом - изготовителем, которая облегчает подбор удлинителей.

 В комплект нутромера входит установочная мера 5, имеющая вид скобы (см. рисунок 3.12), по которой производится нулевая установка прибора.

1 – футляр; 2 – микрометрическая головка; 3 – наконечник;

4 – удлинители (50, 25 и 13 мм);

5 – скоба для настройки нутромера;

 6 – винт крепления скобы к футляру         

 

Рисунок 3.12 - Нутромер микрометрический в футляре

 

Размеры, технические условия и точность микрометрических нутромеров, а также размеры установочных мер регламентированы ГОСТ 10-88.

Микрометрические нутромеры по ГОСТ 10 должны изготавливаться с пре­делами измерения 50—75, 75—175, 75—600, 150—1250, 600—2500, 1250—4000 и 2500—6000 мм и ценой деления шкалы барабана 0,01 мм, а шкалы стебля – 1 мм. Последние три типа нутромеров выпускаются с двумя головками - микрометрической и индикаторной часового типа.

Лабораторная работа №2

Цель работы

Ознакомиться с устройством микрометрических средств измерения (микрометр гладкий и нутромер микрометрический), их метрологическими характеристиками. Освоить технику измерения ими, научиться определять случайную систематическую и суммарную погрешности результата измерения.

 

Литература

1) РМГ 29-99.  Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Термины и определения

2) ГОСТ 6507 – 90. Микрометры. Технические условия

3) ГОСТ 10 – 88. Нутромеры микрометрические. Технические условия

4) Марков Н.Н. Конструкция, расчёт и эксплуатация контрольно-измерительных инструментов и приборов: учебник/ Н.Н.Марков, Г.М.Ганевский.-М., 1993.- 416с.

 

3.4.3 Типовое задание

1) Произвести измерения указанных на эскизе (рисунок 3.13) размеров деталей:

а) микрометром - наружного диаметра d детали 1;

б) нутромером - внутреннего диаметра D 1 детали 2;

2) об­работать результаты измерений и дать заключение о погрешности измерений.

 

Рисунок 3.13 – Эскизы деталей для измерения

Содержание отчёта

1)Наименование работы, цель.

2) Задание.

3) Эскиз детали с буквенными обозначениями и числовыми значениями измеренных размеров.

4) Используемые средства измерения и их метрологические характеристики.

5) Результаты измерений и их обработки, сведённые в таблицу.

6) Схемы измерения микрометром и микрометрическим нутромером с указанием их основных частей (ксерокопии не допускаются).

7) Заключение о точности проведённых измерений и состоянии средств измерения.

3.4.8 Контрольные вопросы

1) Что называется измерением?

2) Какие методы измерения используются в данной работе?

3) Назовите основные метрологические характеристики использованных в работе средств измерения.

4) Объясните устройство и укажите область применения средств измерения, которые были использованы в работе.

5) Как проверить правильность показаний микрометра, микрометрического нутромера?

6) Какие погрешности называют систематическими, случайными?

7) Что такое суммарная погрешность измерения и как она определяется?

8) Что такое предел допускаемой погрешности измерения?

9) В каких документах указана систематическая погрешность средства измерения?

10) Как производится отсчёт по микрометру?

11) Как производить отсчёт по нутромеру?

12) Что такое параллакс? Как уменьшить погрешность от параллакса?

13) Как настроить на требуемый размер микрометрический нутромер?

14) Как правильно измерить размер нутромером?

Микрометрические средства измерения

Общие сведения

К микрометрическим средствам измерения относятся микрометры, микрометрические нутромеры и микрометрические глубиномеры, применяемые для измерения наружных и внутренних размеров, а также высот, уступов, глубин и т. п.

Измерения микрометрическими средствами основаны на преобразовании вращательного движения в поступательное с помощью винтовой пары (механический принцип) и реализуют прямой контактный вид измерения (рисунок 3.1). Результат измерения получаем методом непосредственной оценки.

1 – скоба; 2 – пятка; 3 – стебель;

4 – винт микрометрический;

5 – барабан; 6 – гайка; 7 - трещотка

 

Рисунок 3.1 – Кинематическая

схема микрометра

 

Отсчётное устройство микрометрических средств измерения состоит из двух шкал, нанесённых на стебель 1 (с ценой деления 0,5 мм) (рисунок 3.2) и барабан 3 (с ценой деления 0,01 мм), а также двух указателей для отсчёта значения размера. На верхнюю сторону продольного штриха 2 стебля 1 наносится одна группа штрихов с интервалом в 1 мм, а на нижнюю сторону продольного штриха – вторая группа штрихов также с интервалом в 1 мм, но сдвинутых на 0,5 мм по отношению к первой шкале. Обе группы штрихов относятся к одной шкале с ценой деления 0,5 мм.

Для шкалы на стебле 1 с ценой деления 0,05 мм указателем является торец 5 конической части барабана 3, а для шкалы барабана с ценой деления 0,01 мм – продольный штрих 2, нанесенный на стебель 1.

Диапазон измерений микрометрических средств зависит от их конструкции.

Диапазон показаний у большинства микрометрических инструментов - 25 мм, так как рабочая часть микрометрического винта имеет длину 25 мм. Шаг микрометрического винта Р = 0,5 мм, следовательно, одному обороту микрометрического винта (и барабана) соответствует линейное перемещение барабана на 0,5 мм. А поскольку шкала барабана имеет 50 делений, то, следовательно, цена деления шкалы на барабане составит: j = P/ n = 0,5/50 = 0,01 мм

 

а)

 

                               

                          

 

 

                     б) 9 мм                                                                 в) 6,5 мм

 

 

                            

 

                             г) 9,82 мм                                                 д) 8,615 мм

1 – стебель; 2 – продольная риска на стебле для отсчёта сотых долей миллиметра;

3 – барабан; 4 – шкала барабана; 5 – торец барабана, служащий для отсчёта значения размера с точностью 0,5 мм

 

Рисунок 3.2 - Примеры отсчёта размеров при измерении микрометрическими средствами измерений

 

 

При отсчётах по шкалам микрометрических средств измерения необходимо руководствоваться следующими правилами:

1) по шкале стебля отсчитывают миллиметровые и полумиллиметровые де­ления, расположенные левее скоса барабана;

 2) сотые доли мил­лиметра определяют по штриху барабана, совпадающему с про­дольной риской на стебле. Если продольный штрих окажется меж­ду штрихами шкалы барабана на глаз оценивают часть интер­вала (обычно до 1/2интервала, т. е. до 0,005 мм). Скос на бара­бане для шкалы сотых долей миллиметра приближает её к шкале стебля и тем предохраняет от внесения значительной по­грешности из-за параллакса шкалы.

Примеры отсчёта показаны на рисунке 3.2. 

Порядок отсчёта показаний остается неизменным для всех типов микромет-рических средств измерения.

Микрометр

3.2.1 Конструкция гладкого микрометра

Гладкий микрометр типа МК, изображенный на рисунке 3.3, применяется для измерения наружных размеров плоских и цилиндрических деталей. Он состоит из скобы 1, с которой неподвижно соединены пятка 2 и стебель 3.

 На правом конце стебля 3 нарезана внутренняя цилиндрическая резьба, в которую ввёрнута втулка 5 с внутренней цилиндрической и наружной конической резьбами. На всей длине наружной конической резьбы втулки имеются три равномерно расположенные продольные прорези. Внутри втулки 5 по резьбе перемещается микрометрический винт 6, а на наружную коническую резьбу наворачивается регулировочная гайка 7, предназначенная для устранения свободного хода (зазора) винта. На стебель 3 одевается барабан 8 и соединяется с микрометрическим винтом 6 гайкой 12.

Для обеспечения постоянства измерительного усилия микрометр имеет специальное устройство – храповой механизм 9, (так называемую трещотку) (см. рисунок 3.3), соединённый с гайкой 12. При вращении трещотки одновременно будут вращаться и перемещаться поступательно микрометрический винт и барабан.

 

 

           

 

 

 

1 – скоба; 2 – пятка;

3 – стебель; 4 – шка-

ла на стебле; 5 – втул-

ка; 6 – винт микрометрический; 7 - гай-

ка регулировочная;

8 – барабан; 9 - хра-

повой механизм;

10 – винт стопорный;

11 – мера концевая;  12 – гайка

                                                                                                                  

 

Рисунок 3.3 - Гладкий микрометр типа МК

 

Когда измерительная поверхность микрометрического винта прикоснется к изделию, храповой механизм начнёт вращаться вхолостую, не вращая микрометрический винт (при этом будет слышен характерный треск). Пружина храпового механизма рассчитывается таким образом, чтобы она обеспечивала постоянное измерительное усилие в пределах 7 ± 2 Н.