Самостоятельная работа обучающихся по теме "Средства измерений"

Тема учебного занятия: «Средства измерений»

ЗАДАНИЕ:

1.      Прочитать внимательно текст

1.1  Ответить письменно на вопрос: Что такое средства измерений?

2.      Заполнить таблицу «Средства измерений»

Средство измерений	Эскиз	Основные конструктивные элементы	Порядок отсчёта показаний

Средство измерений – это техническое средство, предназначенное для измерений, имеющие нормированные метрологические характеристики, воспроизводящие и (или) хранящие единицу физической величины, размер которой принимается неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени.

Классификация средств измерений

v  По конструктивному исполнению:

-   меры (длины, веса, и т.д.),

-   измерительные приборы,

-   измерительные установки,

-   измерительные системы,

-   измерительные комплексы.

v  По уровню автоматизации:

-   неавтоматизированные,

-   автоматизированные,

-   автоматические.

v  По уровню стандартизации:

-   стандартизированные,

-   нестандартизированные

v  По отношению к измеряемой физической величине:

-   основные;

-   вспомогательные.

Рассмотрим подробно первую из этих классификаций.

Мера – средство измерений, предназначенное  для воспроизведения заданного размера физической величины.

Однозначная мера воспроизводит физическую величину одного размера (например, концевые меры длины, калибры).

Многозначная мера – мера, воспроизводящая физическую величину разных размеров (например, линейка).

Единицами измерения являются:

1)      для измерения линейных размеров: метр (м), миллиметр (мм), микрометр (мкм),

2)      для измерения угловых размеров: градус, угловая минута, угловая секунда.

Измерительные приборы — это средства измерения, предназначенные для получения значений измеряемой величины в установленном диапазоне.

Приборы содержат устройство для преобразования измеряемой величины в сигнал измерительной информации и его индикацию в форме доступной для восприятия. Устройство для индикации имеет шкалу со стрелкой, с помощью которой отсчитывается значение измеряемой величины.

Приборы могут быть показывающие (штангенциркуль, микрометр, вольтметр), аналоговые (ртутный термометр), цифровые, регистрирующие (предусмотрена регистрация показаний, могут быть самопишущие и печатающие), и т.д.

Измерительная установка – это совокупность измерительных мер, измерительных приборов и др. устройств, которые предназначены для измерения одной или нескольких величин, расположенных в одном месте.

Измерительная система – это совокупность мер, приборов, ЭВМ и др. средств размещенных в разных точках контролируемого объекта с целью измерения одной или нескольких величин, свойственных данному объекту.

Измерительный комплекс – это совокупность средств измерений, компьютера и других устройств, предназначенных для выполнения конкретной измерительной задачи.

Рассмотрим некоторые средства измерений, наиболее часто используемые в машиностроительном производстве.

Линейка измерительная металлическая. Линейка измерительная представляет собой гибкую стальную полосу с нанесённой на ней прямой шкалой с ценой деления 1 мм. Линейки изготовляют со шкалами от 0 до 150 мм, от 0 до 300 мм, от 0 до 500 мм и от 0 до 1000 мм. Началом шкалы линейки является плоскость торца полосы; торец расположен перпендикулярно продольному ребру полосы. С торцом совпадает середина нулевого штриха шкалы. Конец штрихов  шкалы  выходит  на  продольное ребро.  Каждый 5-й  и  10-й штрих шкалы удлинён, каждый 10-й снабжён цифрой, показывающей расстояние в сантиметрах от этого штриха до начала шкалы. Второй конец полосы закруглён и снабжён отверстием для подвешивания линейки.

Штангенциркуль ШЦ-1. Штангенциркулем (рис.1) - средство для измерения линейных размеров, состоящий из штанги с линейкой, которая имеет шкалу с ценой деления 1 мм.

По штанге 1 передвигается рамка 3 со вспомогательной шкалой-нониусом 5. Штангенциркуль снабжён губками 2 для наружных и внутренних измерений, а также зажимом 4. К рамке 3 прикреплена линейка глубиномера 6.

Нониус (см. рис. 1) служит вспомогательной шкалой, позволяющей отсчитывать доли деления шкалы штанги. Он наносится на скошенной поверхности рамки или отдельной пластинке, укреплённой в окне рамки.

ГОСТ  166–80  предусматривает  изготовление  и  использование трёх типов штангенциркулей: ШЦ-1 с ценой деления 0,1 мм, ШЦ-2 с ценой деления 0,05 мм и ШЦ-3 с ценой деления 0,05 и 0,1 мм. Кроме того, на заводах применяют ранее изготовленные штангенциркули с ценой деления нониуса 0,02 мм, а также индикаторные штангенциркули с ценой деления индикатора 0,1; 0,05; 0,02 мм.

1-штанга – линейка; 2- измерительные губки; 3- рамка; 4- винт зажима рамки; 5 – нониус; 6- линейка глубиномера

Рис.1. Штангенциркуль ШЦ-1

Порядок отсчёта показаний штангенциркуля по шкалам штанги и нониуса:

- читают число целых миллиметров – для этого находят на шкале штанги штрих, ближайший меньший к нулевому штриху нониуса, и запоминают его числовое значение (на рис.2 – 12 мм);

- читают долю миллиметра в отсчёте – для этого находят на шкале нониуса штрих, совпадающий со штрихом шкалы штанги, запоминают его порядковый номер и умножают этот номер на величину отсчёта по данному нониусу. Это будет искомая доля миллиметра в отсчёте (на рис. 3.2 совпадающий штрих нониуса имеет номер 8, а величина отсчёта по нониусу равна 0,1 мм, значит, доля миллиметра в отсчёте здесь равна 8х 0,1 мм = 0,8 мм).

Погрешности измерения штангенинструментом. Погрешность измерения зависит в значительной мере от величины отсчёта и значения измеряемого размера. Погрешность измерения штангенциркулем наружных размеров до 500 мм при величине отсчёта 0,05 мм будет составлять 0,1 мм (т.е. равна удвоенному значению величины отсчёта). При измерении внутренних размеров тем же штангенциркулем погрешность измерения составляет 0,15 … 0,25 мм для этого же диапазона размеров. При измерении штангенциркулем с отсчётом 0,1 мм наружных размеров в том же диапазоне, т.е. до 500 мм, погрешность составляет 0,15 … 0,25 мм, а для внутренних размеров 0,2 … 0,3 мм.

Необходимо обратить внимание на то, что указаны погрешности измерения, а не погрешности измерительного средства.

Рис.2. Отсчёт по нониусу (12,8 мм)

Микрометр гладкий (рис.3,а). Гладким микрометром называется средство для измерения наружных линейных размеров, основанием которого является скоба 1, а передаточным (преобразующим) устройством служит винтовая пара, состоящая из микрометрического винта 3 и микрометрической гайки, укреплённой внутри стебля 5, которые часто называют микропарой. В скобу 1 запрессованы пятка 2 и стебель 5. Измеряемая деталь охватывается поверхностями микровинта 3 и пятки 2. Барабан 6 присоединён к микровинту 3 корпусом трещотки 7. Для приближения микровинта 3 к пятке 2 его вращают за барабан или за трещотку 8 по часовой стрелке (от себя), а для удаления микровинта от пятки его вращают против часовой стрелки (на себя). Закрепляют микровинт в требуемом положении стопором 4.

Для ограничения измерительного усилия микрометр снабжен трещоткой. При   плотном   соприкосновении  измерительных  поверхностей микрометра с поверхностью измеряемой детали трещотка проворачивается с лёгким треском, при этом ограничивается измерительное усилие микрометра. Результат измерения размера микрометра отсчитывается как сумма отсчётов по шкале стебля 5 и барабана 6. Следует помнить,  что  цена  деления  шкалы  стебля  0,5  мм,  а  шкалы  барабана - 0,01 мм. Шаг резьбы микропары (микровинт и микрогайка) Р = 0,5 мм.

Число делений барабана 50. Если повернуть барабан на одно деление его шкалы, то торец микровинта переместится относительно пятки на 0,01 мм, так как 0,5 мм/50 = 0,01 мм.

Показания по шкалам гладкого микрометра отсчитывают в следующем порядке:

-          сначала по шкале стебля 5 читают значение штриха, ближайшего к торцу скоса барабана 6 (на рис. 3,б – это число 12,00 мм).

-          затем по шкале барабана читают значение штриха, ближайшего к продольному штриху стебля (на рис. 3, б – это число 0,45 мм).

-          сложив оба значения, получают показание микрометра (на рис. 3, б – это значение 12,45 мм).

Рис. 3 Микрометр гладкий:

а – с диапазоном измерения от 0 до 25 мм; б- показания микрометра 12,45 мм; в- микрометр с цифровой индикацией; г- микрометр с диапазоном измерения от 25 до 50 мм с установочной мерой

1-подковообразная скоба; 2- пятка; 3- микрометрический винт; 4 – стопор; 5 – стебель;

6- барабан со скобой; 7- корпус трещотки; 8- трещотка; 9- цифровое табло

В целях повышения удобства и ускорения отсчёта показаний микрометра выпускается гладкий микрометр с цифровой индикацией (рис. 3,в).

Индикатор часового типа (рис. 4). Индикатором часового типа называется измерительная головка, т. е. средство измерений, имеющее механическую передачу, которая преобразует малые перемещения измерительного наконечника в большие перемещения стрелки, наблюдаемые по шкале циферблата.

По внешнему и внутреннему устройству индикатор похож на карманные часы, поэтому за ним и закрепилось такое название.

Рис. 4 Индикатор часового типа:

а – общий вид, б – схема передаточного механизма

По внешнему и внутреннему устройству индикатор этот похож на карманные часы, почему за ним и закрепилось такое название.

В корпусе 11 смонтирован преобразующий механизм - реечно-зубчатая передача. На измерительном стержне 1 с наконечником 2 нареза­на рейка, движение которой через реечную шестерню 3 и шестерни 5, 7 передается на основную стрелку 6. Для отсчета числа оборотов ос­новной стрелки на оси колес 3 и 5 укреплена малая стрелка 4, движе­ние которой отсчитывается по малой секторной шкале. Измеритель­ное усилие создает пружина 8. Пружинный волосок 10 через зубчатое колесо 9 обеспечивает постоянство контакта всех зубьев передач ин­дикатора одними и теми же поверхностями независимо от направле­ния движения измерительного стержня 1 - вверх или вниз. Этим лик­видируется «мертвый ход» при перемене направления хода стержня.

Индикатор часового типа чаще всего применяют для измерения линейных размеров детали методом сравнения с мерой, отклонения формы поверхности детали и отклонения расположения поверхностей.

1.      Прочитать внимательно текст
2.      Заполнить таблицу «Средства измерений»
Средство измерений	Эскиз	Основные конструктивные элементы	Порядок отсчёта показаний
3.      Ответить письменно на вопросы:
3.1  Что такое средства измерений? 3.2  Что изучает наука «метрология»?

Краткое описание документа:

Теоретический материал для самостоятельной проработки обучающимися. Материал может быть полезен для обучающихся профессии 15.01.05 Сварщик (ручной и частично механизированной сварки (наплавки), изучающих дисциплину "Допуски и технические измерения".