10.2. Домашнее задание и методические указания по его выполнению
При выполнении домашнего задания студент должен ознакомиться с устройством и техническими характеристиками штангенинструментов, знать порядок расчета наименьшего количества наблюдений (измерений) для достижения требуеиой точности измерений. Для этого необходимо воспользоваться литературой (1-3), а также изучить следующий материал.
Штангенприборы(штангенциркули, штангенглубиномеры и штангенрейсмасы) относятся к наименее точным, простым и дешевым измерительным приборам. Основными деталями штангенприборов являются металлическая линейка 1 (рис 10.1, а; шкала с интервалами деления 1 мм) и свободно перемещающаяся по штанге рамка 2, на скосе которой (напротив металлической шкалы) нанесена вспомогательная шкала – нониус. Нониус служит для отсчета дробных долей миллиметра. Штангенприборы выпускают с отсчетом по нониусу 0,1 (рис. 10.1,б) и 0,05 мм (рис. 10.1,в). При измерении размера отсчитывают сначала полное число миллиметров по щкале штанги (ближайшее к нулевой отметке нониусной шкалы) и к нему прибавляют дробное число миллиметра, отсчитываемое по шкале нониуса, полученное умножением цены деления нониуса на порядковый номер штриха нониусной шкалы, совпадающего со штрихом шкалы штанги.
Некоторые типы штангенприборов снабжены микрометрической подачей, состоящей из рамки 3 (рис 10.1, а), в вырезке которой помещена гайка 4, навернутая на микрометрический винт, закрепленный в нижней части рамки 2. Микрометрическая подача повышает точность измерения размеров.
При измерении наружных размеров измеряемое изделие 1 охватывают губками штангенциркуля (рис. 10.1, г), прижимая неподвижную губку прибора к одной из поверхностей изделия, например вала, а вторую губку с рамкой и нониусом приближают к противоположной (второй) поверхности изделия, обеспечивая нормальную силу измерения. Застопорив рамку 2 винтом, снимают показания прибора. При наличии микроподачи стопорят рамку 3, а вращением гайки 4 подводят рамку 2 до соприкосновения с поверхностью изделия. При отсчете показаний и определения результатов измерения внутренних размеров (рис. 10.1, д) необходимо к показаниям по шкалам штангенциркуля прибавлять толщину губок, маркированную на них, если измерение проводилось штангенциркулем ЩЦ-ΙΙ или ЩЦ-ΙΙΙ. На рис. 10.1, а намаркирована толщина губок, равная 10 мм.
Величина отсчета по нониусу для штангенинструмента принята 0,1 и 0,05 мм.
Установлена зависимость между шкалой нониуса и основной шкалой. Цена деления нониуса i равна длине деления основной шкалы с, разделенной на число делений нониуса п
i = с / п, (10.1)
длина деления шкалы нониуса
в = у ∙ с - i , (10.2)
модуль нониуса у, характеризующий растянутость нониуса относительно основной шкалы. Длина нониуса
ℓ = п ∙ в. (10.3)
Наиболее распространенными универсальными средствами измерения, с такой зависимостью между шкалами, являются штангенциркули, штангенглубиномеры и штангенрейсмасы. Конструктивная форма этих инструментов зависит от назначения и конфигурации измеряемых деталей.
Штангенглубиномеры предназначены для измерения глубин пазов, отверстий, а также высот выступов (рис. 10.1, е).
Штангенрейсмасы используют для измерения высот, уступов и проведения разметочных работ (рис. 10.1, ж).
Погрешность измерения штангенинструментом зависит, в значительной мере, от величины отсчета и значения измеряемого размера. Погрешность измерения штангенциркулем, при величине отсчета 0,05, наружных размеров до 500 мм составляет 0,1 мм (равна удвоенному значению величины отсчета), а при измерении внутренних размеров погрешность измерения будет составлять 0,15— 0,25 мм. При измерении штангенциркулем, при величине отсчета 0,1 мм, наружных размеров до 500 мм, погрешность составит 0,15—0,25 мм, а для внутренних размеров 0,2—0,3 мм.
Погрешность измерения штангенглубиномером при величине отсчета 0,05 мм, глубин до 300 мм составит 0,1—0,15 мм, а при величине отсчета 0,1 мм, составит 0,2 - 0,3 мм.
10.2.1. Проведение измерений
Необходимо выбрать оптимальное количество измерений (наблюдений) для получения результата опыта с требуемой достоверностью. Завышенное количество измерений приводит к удорожанию эксперимента, а заниженное не позволяет правильно оценить точность метода или средства измерения. Используя количество предварительных наблюдений, меньшее чем требуемое, определяется необходимое число наблюдений в следующей последовательности:
Рис. 10.1. Штангенприборы:
а – штангенциркуль типа ЩЦ-ΙΙ; б и в – шкалы штангенприборов с отсчетом по нониусу соответственно 0,1 и 0,05 мм; г и д – примеры измерения штангенциркулем наружного и внутреннего размеров;
е – пример измерения высоты уступа щтангенглубиномером;
ж – пример разметки детали штангенрейсмасом.