Взаємозамінність, стандартизація та технічні вимірювання

МЕТА РОБОТИ: Вивчення будови і призначення штангенінструментів. Отримання практичних навичок вимірювання  розмірів деталей основними видами штангенінструментів і визначення придатності розмірів.

1  ВКАЗІВКИ  З  ПІДГОТОВКИ  ДО  РОБОТИ

1.1  Завдання для самостійної підготовки до роботи

1.1.1 Вивчити призначення, будову і застосування штангенінструментів.

1.1.2 Вивчити принцип розрахунку основних параметрів шкали ноніусу.

1.2  Питання для самопідготовки

1.  Види штангенінструментів. Призначення кожного з них.

2. Будова штангенциркуля (штангенрейсмуса, штангенглибиноміра).

3. Принцип побудови шкали ноніусу штангенінструментів.

4. Як знімається відлік розміру по шкалах штангенінструментів?

5. Нормальна і розтягнута шкали. Перевага розтягнутої шкали ноніусу.

6. Як перевіряються штангенінструменти перед вимірюваннями?

1.3  Рекомендована література

1. Сірий І.С. Взаємозамінність, стандартизація і технічні   вимірювання (2-е видання доповнене і перероблене): Підручник/ І.С. Сірий. – К.: Аграрна освіта, 2009. – 353 с.

2. Сірий І.С., Колісник В.С. Взаємозамінність, стандартизація і технічні вимірювання. -Київ.:Урожай, 1995. – 264с.

3. Сєрий І.С. Інженерна механіка (ВСТВ). Методичні вказівки до роботи на тему: «Вимірювання штангенінструментами» для здобувачів вищої освіти «Бакалавр» зі спеціальності 208 «Агроінженерія» (на основі повної загальної середньої освіти)/І.С. Сєрий, В.В. Паніна, О.В. В’юник. – Таврійський державний агротехнологічний університет, 2019.  −  24 с.

  2 ВКАЗІВКИ ДО САМОСТІЙНОЇ ПІДГОТОВКИ

Вимірювання – це знаходження значення фізичної величини дослідним шляхом за допомогою спеціальних технічних засобів.

Технічний засіб, який використовується при вимірюванні та має нормовані метрологічні властивості, називають засобом вимірювання (ЗВ).

В залежності від прийомів використання ЗВ та принципів вимірювання розрізняють наступні методи вимірювань: абсолютний та відносний; прямий та непрямий; комплексний та диференційний.

Метод оцінки, який використовується в роботі, це метод, при якому значення величини визначають безпосередньо по відліковому пристрою ЗВ.

Технічний контроль – це перевірка відповідності об'єкту встановленим технічним вимогам.

При вимірювальнім контролі розміру перевіряється відповідність дійсного розміру виробу гранично допустимим, встановленим кресленням.

Штангенінструмент є універсальним вимірювальним засобом, що застосовують на машинобудівних і ремонтних підприємствах. Його використовують для вимірювань розмірів невисокої точності, для розмічування деталей та інших робіт. До штангенінструменту належать штангенциркуль, штангенглибиномір і штангенрейсмус.

У штангенінструменті відліковий пристрій – лінійний ноніус чи додаткова шкала, яка дозволяє відрахувати дрібні частки поділок основної шкали (рис. 3.1).

Число n поділок на ноніусі береться на одне більше, ніж на основній шкалі, тобто:

                                                                                     с(п – 1) = bп,  

                                                       і= с – b,     

де с – ціна поділки основної шкали;

     b – інтервал ділення шкали ноніуса;

     i –точність відліку.

Підставляючи значення b з другого рівняння одержимо:

                                                                                   с(п –1)=(с–і)·п

Ноніуси виготовляють з ціною поділки (величиною відліку за ноніусом) 0,1 та 0,05 мм. Принцип побудови ноніуса такий: на допоміжній шкалі відкладається відрізок, що дорівнює цілому числу поділок основної шкали.

Рисунок 3.1 – Приклади відліків по ноніусу.

Для зручності відліку шкалу ноніуса, як правило, виготовляють розтягнутою (модульною), тобто ділення шкали ноніуса приймають не приблизно рівним діленню основної шкали, а в у разів більше. Величина у називається модулем шкали.

Точність відліку і не залежить від модуля, а в будь-якому випадку залежить від ціни поділки основної шкали с і числа поділок п ноніуса.

Штангенциркуль. Конструктивно штангенциркулі розрізняють за межами вимірювання, формою вимірювальних губок і рамки ноніусу, а також точністю вимірювання. Губки для вимірювання внутрішніх розмірів можуть бути двох варіантів. У штангенциркулях ШЦ-1 вони мають ножову форму, внаслідок чого зразу одержуємо вимірювальний розмір, у ШЦ-ІІ і ШЦ-ІП губки ступінчасті і мають відповідний сумарний розмір, який треба додавати до відрахованого розміру при вимірюванні отворів. Для розмітки кінці вимірювальних губок штангенциркулів ШЦ-ІІ загострені.

Діапазон вимірювань штангенциркуля визначається його штангою, на якій нанесено основну шкалу з ціною поділки 1 мм. Промисловість виготовляє штангенциркулі з діапазонами вимірювання від 0 – 125, 0 – 150, 0 – 250, 0 – 160, 0 – 400, 250 – 630.

1–нерухомі губки для вимірювань; 2–рухомі губки для вимірювань з рамкою; 3–стопорний гвинт; 4–рамка з допоміжною шкалою (ноніус); 5 – глибономір; 6–штанга  

Рисунок  3.2 – Будова штангенциркуля ЩЦ-I

Перед вимірюванням слід перевірити нульове положення. Для цього зсовують вимірювальні губки штангенциркуля до їх зіткнення і переконуються у відсутності зазору та збіганні нульових штрихів основної шкали і шкали ноніусу.

Принцип користування ноніусом зрозумілий з рис. 3.1, на якому показані приклади відліку. Десять поділок ноніусу відповідають дев'яти поділкам основної шкали. Отже, інтервал поділок складає 0,9 мм. При щільно зімкнених губках штангенциркуля нульовий штрих ноніуса співпадає з нульовим штрихом основної шкали. Якщо рамку зсунути вправо на 0,1 мм, то з рискою основної шкали співпадає перший штрих ноніуса, на 0,2 мм – друга риска ноніуса, на 0,3 мм – третій і т.і.

Цілу кількість міліметрів знаходять по основній шкалі, а долі міліметру – по ноніусу.

Якщо, зберігши кількість поділок ноніуса, збільшити інтервал його поділок до 1,9 мм, принцип визначення розміру не зміниться, а  користуватися ноніусом буде зручніше. Такі розтягнуті (модульні) ноніуси широко застосовують у штангенінструментах, зокрема в простішому штангенциркулі з точністю відліку 0,1 мм.

1 – нерухомі губки; 2 – рухомі губки; 3 – штанга; 4 – рамка з ноніусом; 5 – стопорний гвинт рамки мікропадачі; 6 – рамка мікроподачі; 7 – гвинт мікропадачі; 8 – гайка мікропадачі; 9 стопорний гвинт

Рисунок 3.3 – Штангенциркуль ЩЦ-II

Більш досконалий і точний штангенциркуль (рис. 3.3) з пристосуванням для мікрометричної подачі рамки з рухомими губками, яке складається з движка 4 зі стопорним гвинтом 5, гайки 8, гвинта 7 мікрометричної подачі, який з’єднаний з рамкою ноніусу 3. Відпустивши стопорний гвинт рамки 2 і закріпивши стопорний гвинт 5 движка, можна обертаючи гайку 8, помірно   пересувати рамку 3 відносно штанги 6.

Вимірювання деталей штангенциркулем виконують у такій послідовності:

1)   звільняють затискні гвинти рухомої вимірювальної губки і мікрометричної подачі (у штангенциркулів ШЦ-І пристрою мікрометричної подачі немає);

2)   притискають нерухому губку до поверхні виробу, утримуючи строго вертикально і переміщують рамку з рухомою губкою до зіткнення з виробом;

3)   закріплюють хомутик стопорним гвинтом і, обертаючи гайку мікрометричної подачі по гвинту, створюють щільне зіткнення між губками і поверхнею деталі;

4)   зафіксовують рухомі вимірювальні губки стопорним гвинтом;

5)   знімають штангенциркуль з деталі;

6)   виконують відлік вимірювальної величини (нульовий штрих ноніуса відсікає на шкалі штанги цілі міліметри; дробову частину визначають за шкалою ноніусу – за співпадінням штриха ноніусу з будь-яким штрихом основної шкали).

Порядок вимірювання штангенциркулями внутрішніх розмірів такий самий, як і при вимірюванні зовнішніх, лише до відліку по шкалі треба додати сумарну товщину двох губок, розмір яких вказаний на них (крім штангенциркулів ШЦ-І).

а – довжини; б – зовнішнього діаметра; в – внутрішнього діаметра; г – довжини канавки; д –глибини канавки

Рисунок 3.4 – Вимірювання та контроль розмірів деталей штангенциркулем

Штангенглибиномір - призначений для вимірювання глибини і висоти деталей, перевірки заглиблення одних деталей щодо інших та ін. (рис. 3.5).

1 – рамка мікропадачі; 2–рамка з ноніусной шкалою; 3–траверса (основа); 4– штанга; 5–ноніус; 6–стопорний гвинт; 7–стопорний гвинт движка;

Рисунок  3.5 – Штангенглибиномір

Перед вимірюванням поверхню траверси штангенглибиноміра встановлюють  на гладку  перевірочну  плиту.  Штангу разом  з  траверсою притискують до поверхні плити і переконуються у збіганні нульових штрихів  (основної шкали і шкали ноніуса) інструмента.

Вимірювання виконують у такій послідовності: основу  (траверсу) штангенглибиноміру встановлюють  на одну  з поверхонь деталі і притискають її; при звільненні стопорних гвинтів основи і хомутика, штангу опускають до зіткнення з другою поверхнею деталі, так, щоб вона не рухалась; закріплюють стопорним гвинтом штангу; знімають інструмент з деталі; знімають відлік виміряної величини по основній шкалі штанги і шкалі ноніусу.

Штангенрейсмус застосовують для розмітки і вимірювання висоти деталей на повірочній плиті, а також радіусу кривошипу колінчастих валів при дефектації в ремонтному виробництві (рис. 3.6).

Перед вимірюванням штангенрейсмус перевіряють. При цьому встановлюють його основою на повірочну плиту, а під вимірювальну ніжку встановлюють кінцеву міру довжини, розмір якої повинен дорівнювати або бути більшим за нижню межу вимірювання основної шкали штанги.

1– основа; 2–штанга;  3–рамка; 4 – стопорний гвинт;  5 – рамка мікропадачі; 6 – ноніус; 7–хомутик; 8–ніжка для розмітки

Рисунок 3.6 – Штангенрейсмус

Порядок вимірювання штангенрейсмусом (на прикладі визначення радіусів кривошипів колінчастих валів рис. 3.7) такий:

1)   колінчастий вал укладається на повірочній плиті на призмах (або в центрах), штангенрейсмус основою встановлюється на плиту;

2)   колінчастий вал повертаємо в призмах, так щоб вимірювана шатунна шийка зайняла крайнє верхнє положення;

3)   зверху до шатунної шийки підводять вимірювальну ніжку штангенрейсмусу так, щоб між робочою поверхнею і твірної шатунної шийки утворився зазор 0,2 – 0,3 мм, і закріплюють хомутик стопорним гвинтом;

4)   повертаючи вал на невеликий кут в один та інший бік і одночасно повертаючи гайку мікрометричної подачі, добиваються зіткнення вимірювальної ніжки з поверхнею деталі, знімають відлік;

Рисунок 3.7 – Визначення радіусів кривошипів колінчастих валів за допомогою штангенрейсмусу

5)   колінчастий вал повертаємо в призмах, так щоб вимірювана шатунна шийка зайняла крайнє нижнє положення;

6)   повторюємо пункти 3) і 4);

7)   вирахувати радіус кривошипу колінчастого валу (радіус кривошипу колінчастого валу дорівнює піврізниці показань штангенрейсмусу у верхньому та нижньому положеннях вимірюваної шатунної шийки).

3 РЕКОМЕНДАЦІЇ ЩОДО ОФОРМЛЕННЯ ЗВІТУ

Бланк для виконання лабораторної роботи на тему: «Вимірювання штангенінструментами» (додаток А).