Меню

4 как снимается отсчет измерения по нониусу



Нониус

Нониус (шкала Нониуса, верньер) — вспомогательная шкала, устанавливаемая на различных измерительных приборах и инструментах, служащая для более точного определения количества долей делений.

Принцип работы шкалы основан на том факте, что глаз гораздо точнее замечает совпадение делений, чем определяет относительное расположение одного деления между другими. Нониусы используются в измерительных приборах, у которых при измерении длины или угла части прибора перемещаются относительно друг друга, например, две ножки штангенциркуля.

На одной из этих частей нанесена шкала основного масштаба, на другой – нониус, представляющий собой небольшую шкалу, которая передвигается при измерении вдоль основного масштаба. Если нижняя шкала имеет длину 9 мм и разбита на 10 отрезков, то цена деления нониуса будет равна 0,9 мм. При совпадении нулевых отрезков обеих шкал первый штрих нониуса будет смещен относительно первого штриха основной шкалы на 0,1 мм, второй штрих нониуса будет смещен относительно второго штриха верхней шкалы на 0,2 мм, и т. д. (рис.1).

Рис.1 Измерительная шкала с нониусом

Если сдвинуть нижнюю шкалу вправо на 0,1 мм, то первый штрих нониуса совпадет с 1-м штрихом верхней шкалы, если сдвинуть нижнюю шкалу на 0,2 мм, то совпадут вторые штрихи верхней и нижней шкалы, и т.д. Таким образом, порядковый номер штриха нониуса, совпадающий со штрихом верхней шкалы, показывает, на сколько десятых долей мм смещена нижняя шкала относительно миллиметрового штриха верхней шкалы (не обязательно нулевого).

Рис.2 Измерения при помощи шкалы Нониуса

Отсчет по шкале нониуса производится следующим образом. Ближайшее слева к нулю нониуса показание основной шкалы указывает целое число мм (рис.2). Порядковый номер штриха на шкале Нониуса, совпадающий со штрихом верхней шкалы, указывает количество десятых долей мм. Таким образом, показания на рис.2 соответствуют 21,3 мм.

Рассмотрим две шкалы, расположенные одна над другой (рис.3). Пусть цена деления (длина одного деления) верхней линейки равна Y, а цена деления нижней линейки –X. Линейки образуют нониус, если длина N делений одной шкалы совпадает с длиной kN±1 делений другой шкалы, где k – целое число. Другими словами, для шкалы Нониуса выполняется соотношение:

где знак «+» соответствует условию X > Y, а знак «–» ставится при X

Рис.4. Шкала Нониуса при X = 1,9 мм, Y = 1 мм, N = 10, k = 2, δ = 0,1

В данной работе изучается принцип работы и устройство шкал с нониусом и микрометрических шкал на примере приборов для измерения длин – штангенциркуля и микрометра.

1 – штанга; 2 – подвижная рамка; 3 – нониус; 4 – винт; 5,6 – ножки для измерения внешних размеров; 7,8 – ножки для измерения внутренних размеров; 9 – штанга для измерения глубины.

Штангенциркуль. Штангенциркулем (рис. 5) называется прибор, применяющийся для измерения линейных размеров с точностью от 0,1 до 0,02 мм. Штангенциркуль состоит из линейки (штанги) 1 с миллиметровыми делениями (Y = 1 мм) и подвижной рамки 2 с нониусом 3 и закрепляющим винтом 4. На штанге и рамке имеются ножки 5 и 6. Ножки с внутренней стороны имеют плоские поверхности. При сомкнутых ножках отсчет по нониусу равен нулю. Для измерения штангенциркуль берут в правую руку, а измеряемый предмет помещают между ножками, придерживая его левой рукой, и плотно зажимают предмет между ножками. Затем производят отсчет.

Для измерения внутренних размеров пользуются заостренными ножками 7 и 8. Штанга 9 служит для измерения глубины штангой.

Правила отсчета по нониусу штангенциркуля аналогичны изложенным выше. Отсчет целых делений (мм) производят по шкале линейки до нуля нониуса, затем отсчитывают по нониусу десятые доли миллиметра, число которых равно номеру деления на нониусе, совпадающему с каким–либо делением основной шкалы.

1 – скоба; 2 – пятка; 3 – стебель; 4 – микрометрический винт; 5 – барабан; 6 – трещотка; 7 – стопор микрометрического винта.

Микрометр. Основным элементом микрометра является микрометрический винт – винт с малым и очень точно выдержанным шагом.

Микрометр для измерения наружных размеров в пределах от 0 до 25 мм (Рис. 6) состоит из скобы 1 с пяткой 2 и трубкой – стеблем 3. В трубке имеется внутренняя резьба, в которую ввинчен микрометрический винт 4 с закрепленным на нем барабаном 5. На конце барабана имеется фрикционная головка (трещотка) 6. На скобе расположен стопор микрометрического винта 7.

Действие микрометра основано на свойстве винта совершать при повороте его поступательное перемещение, пропорциональное углу поворота. При измерении предмет зажимают между пяткой и микрометрическим винтом. Для вращения барабана при этом пользуются трещоткой. После того, как достигнута определенная степень нажатия на предмет (500-600 г), фрикционная головка начинает проскальзывать, издавая характерный треск.

Благодаря этому зажатый предмет деформируется мало (его размеры не искажаются) и кроме того, микрометрический винт предохраняется от порчи. На трубке 3 нанесены деления основной шкалы. Барабан 5 при вращении винта перемещается вдоль трубки. Шаг винта подбирается таким образом, что один полный оборот барабана соответствует его смещению вдоль основной шкалы на длину наименьшего деления. На барабан нанесена добавочная шкала (шкала барабана).

В микрометре, который Вам предстоит использовать, основная шкала имеет цену деления, равную 0,5 мм. При этом часть штрихов, чтобы не загромождать шкалу, располагаются под прямой линией (целые снизу, половины сверху). Шаг микрометрического винта у таких микрометров равен 0,5 мм, а шкала барабана разбивается на 50 делений.

Цена деления шкалы барабана равна 0,5мм/50 = 0,01мм. При отсчете на таком микрометре число сотых долей микрометра, отсчитанное на шкале барабана, напротив линии на основной шкале прибавляется к числу миллиметров, отсчитанному по основной шкале. Перед началом работы с микрометром следует убедиться в его исправности. Для этого вращением фрикционной головки приводят в соприкосновение микрометрический винт с пятой.

Момент соприкосновения определяется по сигналу трещотки. При этом край барабана должен располагаться над нулевым делением основной шкалы, а нуль шкалы барабана – против линии на трубке. Если эти условия не соблюдаются, то во всех дальнейших измерениях следует учитывать систематическую ошибку микрометра, равную тому числу делений барабана, которое соответствует сомкнутым микрометрическому винту с пяткой. Если это отклонение велико, то микрометр нуждается в регулировке.

Вращать микрометрический винт следует только за трещотку. Вращать микрометрический винт с усилием запрещается, так как это ведет к порче прибора.

Для отсчета по микрометру сначала определяют число делений, которые видны из-под края барабана на основной шкале, помня, что деления расположенные сверху и снизу горизонтальной линии на этой шкале, образуют единую шкалу с ценой деления 0,5 мм. Так, например, отсчет по основной шкале рис. 7а составит 5,5 мм. К этому значению необходимо прибавить отсчет по шкале барабана, который на рис. 7а составляет 25 делений. Вспоминая, что цена деления шкалы барабана составляет 0,01 мм, получим отсчет по шкале барабана 25 * 0,01мм=0,25мм. Тогда отсчет по микрометру составит 5,5 + 0,25 = 5,75 мм.

Для случая, изображенного на рис. 7б, отсчет по микрометру составит 5,15 мм.

Следует заметить, что производя измерения микрометром, не имея должного опыта можно ошибиться на 0,5 мм. Рассмотрим далее этот случай.

Рис.7. Отсчет по шкале микрометра.

1 – скоба; 2 – пятка; 3 – стебель; 4 – микрометрический винт; 5 – барабан; 6 – трещотка; 7 – стопор микрометрического винта.

Когда отсчеты по шкале барабана близки к 50, но на несколько делений меньше, следующее деление основной шкалы уже показывается из-под края барабана (Рис. 7с). Последнее видимое деление, которое показалось из под края барабана соответствует 4,5 мм. Возникает вопрос, следует ли его учитывать? Отсчет по шкале барабана составляет 46 делений или 46 * 0,01 = 0,46мм. Тогда в сумме отсчет по микрометру составил бы 4,5+ 0,46 = 4,96 мм. Однако это неправильный отсчет. Дело в том, что барабан совершит полные оборот только тогда, когда ноль на барабане совпадет с линией основной шкалы (будет пройден ноль). На рис 7с ноль еще не пройден, поэтому показавшееся из-под края барабана деление учитывать не нужно. Правильный отсчет по основной шкале составляет 4 мм, и тогда отсчет по микрометру 4 + 0,46 = 4,46 мм.

Используя выше сказанное можно сформулировать следующие правила:

1) если отсчет по шкале барабана микрометра находится в диапазоне от 25 до 50 делений (говорят ноль не прошли), то показавшееся из-под края барабана деление основной шкалы учитывать не нужно (помня при этом, что цена деления основной шкалы составляет 0,5 мм);

2) если отсчет по шкале барабана микрометра находится в диапазоне от 0 до 25 делений (говорят ноль прошли), то показавшееся из-под края барабана деление основной шкалы необходимо учитывать.

Контрольные вопросы

1. Какие приспособления называются нониусами, для чего они нужны?

2. Объясните, как определить точность нониуса.

3. Расскажите, как производить измерения с помощью штангенциркуля и микрометра.

4. Чему равны погрешности штангенциркуля, микрометра?

5. Как должен быть устроен нониус штангенциркуля, чтобы точность измерений составляла 0,02 мм?

Источник

Изучение нониуса, измерение микрометром и штангенциркулем

Приборы и принадлежности:

3. Измеряемые тела: цилиндр, гвоздь, тонкая проволока.

Краткая теория

Нониус составляет важную часть точных измерительных приборов, например: штангенциркуля, микрометра, катетометра, бусоли, теодолита. Нониусом называется дополнение к обычному масштабу (линейному или круговому), позволяющее повысить точность измерения с данным масштабом в 10-100 раз.

Штангенциркуль

Конструктивно наиболее простым и надежным является нониусный штангенциркуль, устройство которого показано на рис. 1:

2. подвижная рамка;

4. губки для внутренних измерений;

5. губки для наружных измерений;

6. линейка глубиномера;

8. винт для зажима рамки.

Рис. 1. Нониусный штангенциркуль марки ШЦ-I.

Рассмотрим, каким образом производится отсчет по нониусу штангенциркуля с точностью до 0,1 мм. Шкала нониуса (рис.2.) разделена на десять равных частей и занимает длину, равную 19 делениям шкалы линейки или 19 мм. Следовательно, одно деление нониуса составляет 1,9 мм, т.е. оно короче каждых двух делений линейки на 0,1 мм.

Рис. 2. Устройство нониуса штангенциркуля (линейного нониуса).

Если сомкнуть вплотную ножки штангенциркуля, то нулевой штрих нониуса (крайний левый) будет совпадать с нулевым штрихом линейки. Остальные штрихи нониуса, кроме последнего, такого совпадения иметь не будут: первый штрих нониуса не дойдет до второго штриха линейки на 0,1 мм; второй штрих нониуса не дойдет до четвертого штриха линейки на 0,2 мм; третий штрих нониуса не дойдет до шестого на 0,3 мм и т.д. Десятый штрих нониуса будет точно совпадать с девятнадцатым штрихом линейки. Такое положение будет повторяться каждый раз, когда нулевой штрих нониуса будет точно совпадать с одним из штрихов линейки (рис. 3).

Читайте также:  Как мы будем переходить новое измерение

Рис. 3. Показания штангенциркуля 15,0 мм (точно совпадают с делениями основной шкалы линейки нулевой (крайний левый) и десятый (крайний правый)

Если сдвинуть движок таким образом, чтобы первый штрих нониуса (не считая нулевого) совпадал со вторым штрихом линейки, то между ножками штангенциркуля получится зазор в 0,1 мм. При совпадении второго штриха нониуса с четвертым штрихом линейки зазор между ножками составит уже 0,2 мм, при совпадении третьего штриха нониуса с шестым штрихом линейки зазор будет – 0,3 мм и т.д. Следовательно, номер того штриха нониуса, который точно совпадает с каким-либо штрихом линейки, показывает число десятых долей миллиметра. Число же целых значений мм снимается по положению нулевого штриха нониуса относительно основной линейки (ближайшее слева от него).

Допустим, нужно установить размер 15,3 мм. Для этого сначала устанавливаем нулевой штрих нониуса точно против 15-го штриха линейки (рис.3), что будет соответствовать зазору между ножками в 15 мм. При этом третий штрих нониуса не совпадает с 21 штрихом линейки на 0,3 мм. Если теперь сдвинуть движок так, чтобы третий штрих нониуса совпадал с 21-м штрихом линейки, то тем самым зазор между ножками увеличивается на 0,3 мм, следовательно, получим требуемый результат, т.е., 15,3 мм (рис. 4).

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Рис. 4. Показания штангенциркуля 15,3 мм (слева от нулевого штриха нониуса по основной линейке получаем ближайшее значение 15 мм, и дополнительно к этому точно совпадает третий штрих нониуса).

Результаты измерения штангенциркулем с нониусом отсчитывают следующим образом.

1. Если нулевой штрих нониуса точно совпадает с каким-либо штрихом линейки, это указывает действительный размер детали в целых миллиметрах; нониус в этом случае не используется. На рис. 3 показан пример отсчёта при действительном размере детали, равном 15,0 мм.

2. Если нулевой штрих нониуса не совпадает с каким-либо штрихом линейки (рис. 4), а находится между ними, то ближайший слева штрих указывает целое число миллиметров (в данном случае 15).

3. Десятые доли миллиметра отсчитывают дополнительно по нониусу. Десятые доли прибавляют к целому числу миллиметров в зависимости от того, какой штрих нониуса (не считая нулевого) совпадает с каким-либо штрихом линейки. Если совпадает третий штрих нониуса, то, следовательно, действительный размер детали в данном случае 15 + 0,3 = 15,3 мм.

Источник

Как правильно пользоваться штангенциркулем

Штангенциркуль – высокоточный инструмент, используемый для измерения наружных и внутренних линейных размеров, глубин отверстий и пазов, разметки. Свое название этот универсальный прибор получил от линейки-штанги, которая служит основой его конструкции.

Определение показаний по нониусу

Для определения показаний штангенциркуля необходимо сложить значения его основной и вспомогательной шкалы.

  1. Количество целых миллиметров отсчитывается по шкале штанги слева направо. Указателем служит нулевой штрих нониуса.
  2. Для отсчета долей миллиметра необходимо найти тот штрих нониуса, который наиболее точно совпадает с одним из штрихов основной шкалы. После этого нужно умножить порядковый номер найденного штриха нониуса (не считая нулевого) на цену деления его шкалы.

Результат измерения равен сумме двух величин: числа целых миллиметров и долей мм. Если нулевой штрих нониуса точно совпал с одним из штрихов основной шкалы, полученный размер выражается целым числом.

На рисунке выше представлены показания штангенциркуля ШЦ-1. В первом случае они составляют: 3 + 0,3 = 3,3 мм, а во втором — 36 + 0,8 = 36,8 мм.

Нониус с ценой деления 0,05 мм

Шкала прибора с ценой деления 0,05 мм представлена ниже. Для примера приведены два различных показания. Первое составляет 6 мм + 0,45 мм = 6,45 мм, второе — 1 мм + 0,65 мм = 1,65 мм.

Аналогично первому примеру необходимо найти штрихи нониуса и штанги, которые точно совпадают друг с другом. На рисунке они выделены зеленым и черным цветом соответственно.

Устройство механического штангенциркуля

Устройство двустороннего штангенциркуля с глубиномером представлено на рисунке. Пределы измерений этого инструмента составляют 0—150 мм. С его помощью можно измерять как наружные, так и внутренние размеры, глубину отверстий с точностью до 0,05 мм.

Основные элементы

  1. Штанга.
  2. Рамка.
  3. Губки для наружных измерений.
  4. Губки для внутренних измерений.
  5. Линейка глубиномера.
  6. Стопорный винт для фиксации рамки.
  7. Шкала нониуса. Служит для отсчета долей миллиметров.
  8. Шкала штанги.

Губки для внутренних измерений 4 имеют ножевидную форму. Благодаря этому размер отверстия определяется по шкале без дополнительных вычислений. Если губки штангенциркуля ступенчатые, как в устройстве ШЦ-2, то при измерении пазов и отверстий к полученным показаниям необходимо прибавлять их суммарную толщину.

Величина отсчета по нониусу у различных моделей инструмента может отличаться. Так, например, у ШЦ-1 она составляет 0,1 мм, у ШЦ-II 0,05 или 0,1 мм, а точность приборов с величиной отсчета по нониусу 0,02 мм приближается к точности микрометров. Конструктивные отличия в устройстве штангенциркулей могут быть выражены в форме подвижной рамки, пределах измерений, например: 0–125 мм, 0–500 мм, 500–1600 мм, 800–2000 мм и т.д. Точность измерений зависит от различных факторов: величины отсчета по нониусу, навыков работы, исправного состояния инструмента.

Порядок проведения измерений, проверка исправности

Перед работой проверяют техническое состояние штангенциркуля и при необходимости настраивают его. Если прибор имеет перекошенные губки, пользоваться им нельзя. Не допускаются также забоины, коррозия и царапины на рабочих поверхностях. Необходимо, чтобы торцы штанги и линейки-глубиномера при совмещенных губках совпадали. Шкала инструмента должна быть чистой, хорошо читаемой.

  • Губки штангенциркуля плотно с небольшим усилием, без зазоров и перекосов прижимают к детали.
  • Определяя величину наружного диаметра цилиндра (вала, болта и т. д.), следят за тем, чтобы плоскость рамки была перпендикулярна его оси.
  • При измерении цилиндрических отверстий губки штангенциркуля располагают в диаметрально противоположных точках, которые можно найти, ориентируясь по максимальным показаниям шкалы. При этом плоскость рамки должна проходить через ось отверстия, т.е. не допускается измерение по хорде или под углом к оси.
  • Чтобы измерить глубину отверстия, штангу устанавливают у его края перпендикулярно поверхности детали. Линейку глубиномера выдвигают до упора в дно при помощи подвижной рамки.
  • Полученный размер фиксируют стопорным винтом и определяют показания.

Работая со штангенциркулем, следят за плавностью хода рамки. Она должна плотно, без покачивания сидеть на штанге, при этом передвигаться без рывков умеренным усилием, которое регулируется стопорным винтом. Необходимо, чтобы при совмещенных губках нулевой штрих нониуса совпадал с нулевым штрихом штанги. В противном случае требуется переустановка нониуса, для чего ослабляют его винты крепления к рамке, совмещают штрихи и вновь закрепляют винты.

Источник

Отсчет показаний штангенинструментов. Нулевое положение основной шкалы и нониуса, а также положение нониуса при отсчете измеряемого размера на различных нониусах показаны на рисунке 2.

При нулевом положении нулевые штрихи основной шкалы и нониуса совпадают. При этом последний штрих нониуса также совпадает со штрихом основной шкалы, определяющим длину l нониуса. При измерении нониус смещается относительно основной шкалы. Если нулевой штрих нониуса располагается между штрихами основной шкалы, то следующие за ним штрихи нониуса также занимают промежуточные положения между штрихами основной шкалы. Ввиду того, что деления нониуса отличаются от делений основной шкалы на величину i, каждое последующее деление нониуса расположено ближе к соответствующему штриху основной шкалы. Совпадение какого-либо k-го штриха нониуса с любым штрихом основной шкалы (отмечено крестиком) показывает, что расстояние нулевого штриха основной шкалы, по которому производят отсчет целых делений, равно ki. Следовательно, отсчет измеряемой величины А по шкале с нониусом складывается из отсчета целых делений N по основной шкале, умноженной на цену деления С и отсчета дробной части деления по шкале нониуса, т.е.:

(9)

На рисунке 2 показан пример отсчета размера 80,35 мм. Со штрихом основной шкалы совпадает 7-ое деление нониуса, тогда при i=0,05 мм размер ki будет равен 7·0,05=0,35 мм.

Характеристика нониуса а=1 мм, b=1,9 мм, i=0,1 мм, n=10, γ=2 а=1 мм, b=195 мм, i=0.05 мм, n=20, γ=2
Нулевое положение основная шкала 0,1 нониус 0,05
Примеры отсчетов 60,5 80,35

Рисунок 2 – Примеры отсчетов по нониусу штангенинструментов.

Складывая раздельно полученные значения NC и ki, получим общий размер А:

мм

Правило определения дробных долей миллиметра одинаково для всех нониусов, независимо от их конструкции.

Для удобства пользования на нониусах с ценой деления 0,05 мм цифрами отмечается число сотых долей миллиметра через каждые 5 делений. Например, на нониусе (см. рис. 2) пятое деление обозначено числом 25 (что соответствует 0,25 мм), десятое – числом 50 (что соответствует 0,50 мм). Здесь нужно предостеречь от очень часто встречающейся ошибки. Предположим, что совпадает седьмой штрих нониуса, т.е. в размере имеется 0,35 мм. Студенты же нередко считают так: отсчитывают 25 сотых, поскольку соответствующая цифра обозначена на нониусе, и к этому числу добавляют два деления, получая 0,27 мм, забывая, что каждое деление нониуса равно 0,05 мм, и два деления дадут не 0,02 мм, а 0,10 мм.

Назначение и устройство штангенциркулей.Штангенциркули служат для измерения наружных и внутренних размеров, глубин, высот, а также для разметки и являются одним из самых распространенных инструментов.

Различают три типа штангенциркулей:

1. Штангенциркуль ШЦ-I с двусторонним расположением измерительных губок 1 и 2 (рис. 3). Верхняя пара губок предназначена для внутренних измерений, нижняя пара – доя наружных измерений.

Верхние губки расположены относительно основной шкалы и нониуса так, что при измерении внутренних размеров отсчет ведется от нуля, как и при измерении наружных размеров. Линейка 6 служит для измерения глубин.

Читайте также:  Измерение тока аналоговый сигнал

2. Штангенциркуль ШЦ-II – с двусторонним расположением губок (рис. 4). Нижняя пара губок служит для наружных и внутренних измерений; верхняя пара губок, имеющих заострения, служит для разметки и наружных измерений. При внутренних измерениях к отсчету по шкале с нониусом необходимо прибавлять суммарную толщину двух губок.

3. Штангенциркуль ШЦ-III – с односторонним расположением измерительных губок (рис. 5). Внутренние плоские поверхности губок 1 и 2 служат для наружных измерений, наружные цилиндрические поверхности губок – для внутренних измерений также, как и у штангенциркуля ШЦ-II. К отсчету по шкале с нониусом при внутренних измерениях необходимо прибавлять суммарную толщину двух губок, маркированных на них.

Рисунок 3 – Штангенциркуль ШЦ-I:

1 – неподвижные измерительные губки; 2 – подвижные измерительные губки; 3 – рамка со шкалой нониуса; 4 – стопорный винт рамки; 5 – штанга;ъ 6 – линейка глубиномера.

Рисунок 4 – Штангенциркуль ШЦ-II:

1 – неподвижные измерительные губки; 2 – подвижные измерительные губки; 3 – рамка со шкалой нониуса; 4 – стопорный винт рамки; 5 – хомутик микроподачи рамки; 6 – стопорный винт хомутика микроподачи; 7 – штанга; 8 и 9 – винт и гайка микроподачи; 10 – нониус.

Рисунок 5 – Штангенциркуль ШЦ- IIΙ:

1 – неподвижные измерительные губки; 2 – подвижные измерительные губки; 3 – рамка со шкалой нониуса; 4 – стопорный винт рамки; 5 – хомутик микроподачи рамки; 6 – стопорный винт хомутика микроподачи; 7 – штанга; 8 и 9 – винт и гайка микроподачи; 10 – нониус.

Для всех типов инструментов (см. рис. 3, 4, 5) основная шкала нанесена на штанге. Штанга имеет прямоугольное сечение (для больших размеров штангенциркулей штангу иногда делают трубчатой). Штрихи делений штанги нанесены перпендикулярно к ее направляющей грани. Измерительные поверхности губок перпендикулярны к направляющей грани линейки и параллельны между собой.

Внутренние поверхности губок, служащие для измерения наружных размеров, отшлифованы и доведены. Выступы на концах измерительных губок штангенциркулей ШЦ-II и ШЦ-III, служащие для измерения наружных размеров, также отшлифованы и доведены. Выступы на концах измерительных губок, предназначенные для измерения внутренних размеров, с наружной стороны имеют цилиндрическую поверхность с радиусом не более половины суммарного размера А сдвинутых до соприкосновения губок (рис. 4). Размер А обычно делается равным 10 мм и, как уже отмечалось, гравируется на губках.

Неподвижные измерительные губки составляют одно целое со штангой или жестко с ней связаны сваркой или клепкой. Подвижные измерительные губки составляют одно целое с рамкой, на которой непосредственно нанесен нониус (см. рис. 3) или закреплена линейка нониуса рис.4 и 5).

При сдвинутых до соприкосновения измерительных губках штангенциркуля нулевой штрих нониуса совпадает с нулевым штрихом штанги. Измерительные губки должны иметь шероховатость рабочих поверхностей Ra=0,16…0,08 мкм – у штангенциркулей с ценой деления нониуса 0,1 мм и Ra=0,08…0,04 мкм у штангенциркулей с ценой деления нониуса 0,05 мм.

Твердость измерительных поверхностей губок штангенциркулей с пределами измерений 0 – 125 мм должна быть не менее HRC52, а для остальных штангенциркулей не менее HRC56.

Вылет губок обычно принимают равным от 35 до 150 мм. Чем больше предел измерения и цена деления нониуса, тем длиннее могут быть губки. Так, для цены деления нониуса i=0,1 мм вылет губок колеблется в пределах 35…150 мм, для i=0,05 мм – от 35 до 120 мм. Имеются штангенциркули специального назначения с особыми длинными губками.

Штангенциркули ШЦ-II (см. рис. 4) и ШЦ-III (см. рис. 5) имеют устройство для микрометрической подачи рамки. Оно состоит из хомутика 5, стопорного винта 6, микрометрического винта 8 и гайки 9. Эти штангенциркули изготовляются с различными пределами измерений (верхний предел до 2000 мм) с ценой деления нониуса 0,05 или 0,1 мм. В специальных случаях изготовляются также штангенциркули с верхним пределом измерений и до 4000 мм.

Штангенциркули ШЦ-I имеют пределы измерений 0 – 125 мм и цену деления нониуса 0,1 мм.

Основная шкала штангенциркулей, как правило, имеет длину (интервал) деления 1 мм. При сравнительных испытаниях штангенциркулей с различными длинами делений шкал штанги наихудшие результаты по точности показали штангенциркули с длиной деления шкалы 0,5 мм, вследствие чего в настоящее время их не производят.

В настоящее время широко применяются штангенинструменты с отсчетом по круговой шкале (тип ШЦК) с ценой деления 0,02 мм, рисунок 6, и электронные штангенинструменты с цифровым отсчетным устройством (тип ШЦЦ) с точностью отсчета 0,01 мм, рисунок 7.

Рисунок 6 – Штангенциркуль ШЦК-I с отсчетом по круговой шкале

Рисунок 7 – Электронный штангенциркуль ШЦЦ-1

Проверка штангенциркулей перед работой. Перед тем, как приступить к измерениям, необходимо убедиться в исправности штангенциркуля. Не допускаются забоины и следы ржавчины на измерительных поверхностях губок. Поверхности губок должны быть ровными, без искривлений. Чтобы убедиться в этом, губки сдвигают до полного соприкосновения. Между измерительными поверхностями не должно быть просвета, а нулевые штрихи основной шкалы и нониуса должны совпадать. Если при исправных поверхностях губок нулевые штрихи не совпадают, то надо отвернуть винты нониусной линейки и сдвинуть ее до совпадения штрихов. Затем следует проверить рамку.

Рамка должна перемещаться по штанге свободно, но без качки. Мертвый ход микрометрического винта допускается не более ¼ оборота.

Если при затяжке стопорного винта возникает перекос и размер изменяется или появляется зазор между губками, то такой штангенциркуль для работы не пригоден.

Измерение штангенциркулем. Измерение штангенциркулем производится в следующей последовательности. При отстопоренном винте 4 рамки 3 и винте 6 хомута 5 (см. рис. 4) измерительные поверхности инструмента приводятся в плотное соприкосновение с поверхностями измеряемой детали. После окончательной установки инструмента рамка 3 стопорится винтом 4 и производится отсчет показаний.

Необходимо помнить, что микроподачейследует пользоваться только при установке размера, но не при измерении. В противном случае резко возрастают погрешности измерений.

Приемы выполнения отдельных операций измерения показаны на рис.6 — 9. Штангенциркуль держат правой рукой за штангу, рамку перемещают большим пальцем правой руки за выступ рамки или гайку микрометрической подачи (рис.8). При измерении незакрепленной детали левая рука должна находиться за измерительными губками инструмента и захватывать деталь недалеко от губок; правой рукой поддерживать штангу, при этом большим пальцем и этой руки перемещают рамку до соприкосновения с проверяемой деталью, не допуская перекоса губок и добиваясь нормального измерительного усилия.

Зажимать губки следует так, чтобы инструмент мог свободно скользить по детали и в то же время не имел возможности качаться на ней (рис.12).

При измерении закрепленной детали левая рука должна слегка прижимать губку штанги к проверяемой поверхности; правой рукой поддерживают штангу (примерно в горизонтальном положении) и большим пальцем этой руки перемещают рамку до соприкосновения с проверяемой поверхностью, не допуская при этом перекоса губок и добиваясь нормального измерительного усилия.

Рисунок 8 — Перемещение рамки.

Закрепление стопорным винтом хомутика микрометрической подачи (рис. 9) производится большим и указательным пальцами.

Рисунок 9 – Закрепление хомутика микрометрической подачи.

После закрепления хомутика большим и указательным пальцами правой руки вращают гайку микрометрической подачи рамки (рис. 8), поддерживая штангу остальными пальцами правой руки; левой рукой поддерживают губку штанги.

Рисунок 10 – Вращение гайки микрометрической подачи.

Закрепление рамки (рис. 11) производят большим и указательным пальцами правой руки, поддерживая штангу остальными пальцами этой руки; левая рука при этом должна поддерживать губку штанги.

Рисунок 11 – Закрепление рамки.

Рисунок 12 – Проверка на ощущение измерительного усилия при измерении большого внутреннего диаметра.

Рисунок 13 – Чтение показаний при внутренних измерениях.

При измерении наружных размеров, деталь зажимается между внутренними измерительными поверхностями губок (см. рис.8) плотно, без качки. При измерении внутренних размеров наружные измерительные поверхности губок приводятся в соприкосновение со стенками отверстия (рис. 8); отсчет показаний приведен на рисунке 13.

При измерении внутренних размеров штангенциркулем ШЦ-I, изображенном на рис. 3, результат читается непосредственно по шкале с нониусом так же, как и при измерении наружных размеров. При измерении внутренних размеров штангенциркулем ШЦ-II к отсчету по нониусу прибавляют, как уже указывалось, размер толщины двух губок.

При отсчете размера нужно смотреть на шкалу под прямым углом, иначе неизбежны ошибки вследствие параллакса. Подобные ошибки часто встречаются на практике: чтобы лучше видеть шкалу, поворачивают инструмент и смотрят на него под углом, что дает значительную погрешность.

После окончания работы штангенциркуль надо протереть, смазать антикоррозионным покрытием, развести измерительные губки на 2-3 мм, ослабить зажимы рамки и инструмент положить в футляр.

Параллакс — это видимое изменение относительного положения предметов вследствие перемещения глаза наблюдателя.

Это изменение положения предметов имеет место при отсчете, когда основная шкала и шкала нониуса расположены не в одной плоскости. Погрешность от параллакса наиболее ощутима при использовании штангенинструмента, но она имеет место и в так называемых стрелочных приборах, где шкала и индекс (стрелка) расположены не всегда в одной плоскости.

Назначение и устройство штангенглубиномера. Штангенглубиномер (рис. 14) служит для измерения глубин, выточек, канавок, уступов и др. Он отличается от штангенциркуля тем, что не имеет на штанге 5 неподвижных губок; неподвижные губки оформлены в виде опорного основания – траверсы 9 с плоскостью, расположенной перпендикулярно к направлению штанги. Этой плоскостью штангенглубиномер устанавливают на измеряемый объект. У некоторых штангенглубиномеров штанга имеет Г-образный конец. Благодаря этому, инструментом можно измерять не только глубины деталей, но также буртики и заплечики.

Рисунок 14 – Штангенглубиномер:

1 – рамка; 2 и 3 – стопорные винты; 4 – хомутик; 5 – штанга;

6 – винт микроподачи; 7 – гайка микровинта; 8 – нониусная пластинка;

9 – основание (траверса).

Штангенглубиномеры изготовляются трех типов: с пределами измерений 0 – 200 мм и 0 – 320 мм и ценой деления нониуса 0,05 мм и с пределами измерений 0 – 500 мм и ценой деления нониуса 0,1 мм.

Преимущество штангенглубиномера перед штангенциркулем заключается в соблюдении принципа последовательного расположения сличаемых величин (принцип Аббе), недостаток – в отсутствии достаточной уверенности в одновременном соприкосновении обеих измерительных поверхностей.

Отсюда очевидно преимущество глубиномеров индикаторного типа.

Измерительные поверхности штангенглубиномеров шлифованы и доведены, имеют шероховатость Ra=0,16…0,08 мкм при цене деления нониуса 0,05 мм и Ra=0,32…0,16 мкм при цене деления нониуса 0,1 мм.

Читайте также:  Прибор для измерения абсолютного давления testo

Погрешности показаний штангенглубиномеров нормируются в пределах величины отсчета. Исключения составляют штангенглубиномеры с верхним пределом измерений 400 и 500 мм при цене деления нониуса 0,1 мм, для которых погрешность может составить ±0,15мм.

Проверка штангенглубиномера перед работой. Проверяя штангенглубиномеры, необходимо убедиться, что между измерительной поверхностью основания и плитой, на которой устанавливают инструмент, нет просвета, а нулевые штрихи шкал совпадают (рис. 15). Если они не совпадают, следует поправить нониусную пластинку.

Рисунок 15 – Проверка нулевого положения штангенглубиномера.

Требования к перемещению рамки и состоянию рабочих поверхностей аналогичны требованиям к штангенциркулю.

Измерение штангенглубиномером.Измерение каждого размера (рис. 16) производится следующим образом (рис. 17). При отстопоренных зажимных винтах рамки и хомутика измерительные поверхности траверсы и штанги приводятся в неплотное соприкосновение с поверхностями измеряемой детали. Левой рукой прижимают траверсу к базовой поверхности детали, а правой рукой доводят штангу до соприкосновения с измеряемой поверхностью. После окончательной установки инструмента зажимается правой рукой стопорный винт рамки. Отсчет показаний производится так же, как и у штангенциркуля.

Рисунок 16 – Примеры применения штангенглубиномера для измерения у деталей: а – буртиков; б – заплечиков; в – глубины; г – длины.

Рисунок 17 – Измерение штангенглубиномером.

Назначение и устройство штангенрейсмаса. Штангенрейсмас (рис. 18) служит для разметки и измерения высот. Основными узлами и деталями штангенрейсмаса являются: основание 6 с плоской опорной поверхностью, штанга 4 и перемещающиеся по штанге рамка 2 с нониусом. На кронштейне 1 рамки 2 закрепляются сменные измерительные ножки 8, 9, 10. Ножка 8 имеет две измерительные поверхности, из которых верхняя (в виде ребра двухгранной призмы) служит для внутренних измерений (размер M+g), а нижняя – для наружных измерений (размер M).

Рисунок 18 – Штангенрейсмас:

1 – кронштейн; 2 – рамка; 3 – гайка микровинта; 4 – штанга; 5 – хомутик; 6 – основание; 7 – дополнительный хомутик; 8 – сменная измерительная ножка; 9 – ножка-глубиномер; 10 – разметочная ножка.

Ножка 9 представляет собой державку, в которой закрепляются иглы различной длины. Иглами измеряют высоты в том случае, когда одна из поверхностей измеряемого объекта трудно доступна. Ножка 10 предназначена для разметки, поэтому рабочая грань этой ножки остро заточена и закалена. Ножкой 10 можно пользоваться также при измерении наружных размеров. Твердость рабочих поверхностей измерительных ножек, иглы и основания должна быть не менее HRC56. Нормы по шероховатости поверхностей такие же, как и у штангенглубиномеров.

Штангенрейсмасы изготавливаются с верхними пределами измерений 200, 300, 500, 800 и 1000 мм и ценой деления нониуса 0,1 и 0,05 мм. Штангенрейсмасы с пределами измерения более 200 мм имеют прямые ножки, а поэтому нижний предел измерения у них равен не нулю, а 30 — 60 мм.

Приспособление для микрометрической подачи рамки обязательно для всех штангенрейсмасов. Погрешность показаний штангенрейсмасов должна лежать в пределах цены деления нониуса.

Проверка штангенрейсмаса перед работой. Чтобы предупредить грубые ошибки при подготовке штангенрейсмаса к измерению, надо при сборке ножку установить в державке ниже губки рамки (рис. 19). Иначе (если ножка будет выше губки рамки) ошибка будет равна сумме толщин ножки и губки рамки.

Рисунок 19 – Расположение ножки в держателе.

В зависимости от нижнего предела измерений и конструкции измерительной ножки существует два способа проверки:

нижний предел измерения инструмента равен нулю.

Установить прибор на плиту, закрепить ножку и опустить ее на плиту до соприкосновения (рис. 20, а). В таком положении нулевые штрихи обеих шкал должны совпадать.

Рисунок 20 – Проверка нулевого положения штангенрейсмасов

с пределами измерений: а – 0…200 мм; б – 40…400 мм.

нижний предел измерения не равен нулю.

В отличие от предыдущего способа проверки под ножку установить концевую меру, равную нижнему пределу измерения или незначительно превышающую его (рис.18б). При этом прибор должен показать размер, равный установленной мере. Плавность перемещения рамки проверяют так же, как и у штангенциркуля.

Разметка и измерение штангенрейсмасом.Примеры применения штангенрейсмасов для измерения высот и глубин приведены на рисунке 21, а приемы измерения высоты и разметки – на рисунке 22.

Рисунок 21 – Примеры применения штангенрейсмасов:

а, б, в – измерение высот; г – измерение глубины;

д – определение показания m при измерении глубины А.

Измеряемая деталь и штангенрейсмас устанавливаются на поверочную плиту.

При измерении высоты (см. рис. 21,а) левой рукой прижимают основание инструмента к поверочной плите, а правой, доводят измерительную ножку до соприкосновения с поверхностью детали, затем рамка стопорится. Чтение показаний производится так же, как и у штангенциркуля.

При измерении высоты иголкой, закрепленной в державке (рис.21), надо от показания инструмента M вычесть m (см. рис.21,д), что соответствует такому

положению рамки, при котором острие иглы находится в одной плоскости с плоскостью основания.

Разметку на вертикальной поверхности (см. рис. 22,б) производят острием разметочной ножки, перемещая правой рукой штангенрейсмас по плите вдоль разметочной заготовки. При этом основание штангенрейсмаса слегка прижимают к плите.

Рисунок 22 – Измерение и разметка штангенрейсмасом:

а – измерение высоты; б – разметка.

Погрешности штангенинструментов. Основные погрешности штангенинструментов происходят от неточности делений штанги и нониуса, неплоскостности и непараллельности измерительных поверхностей, неперпендикулярности измерительных поверхностей к направляющей грани штанги.

В конструкции штангенциркуля не соблюдается принцип последовательного расположения сличаемых величин (принцип Аббе). Вследствие этого на точность измерения оказывает сравнительно большое влияние отклонение от прямолинейности нижней направляющей штанги, по которой перемещается рамка.

Соответствующие погрешности определяются уравнением:

(10)

где: x – отклонение от прямолинейности штанги;

Отсюда следует, что чем меньше отношение LГ/lР, тем меньше y. Это лишний раз подтверждает преимущества одномиллиметрового деления штанги, так как при таком делении и обычных значениях рамка имеет большую длину.

Основной составляющей погрешности показаний всех штангенинструментов является погрешность от параллакса. Для уменьшения параллакса толщина кромки скоса нониуса не должна превышать 0,15 мм при цене деления нониуса 0,05 мм и 0,20 мм при цене деления 0,1 мм, а зазор между штангой и нониусом не должен превышать 0,07 и 0,09 мм.

Показания штангенинструментов с ценой деления нониуса i=0,05 мм проверяют при помощи концевых мер 3-го класса точности. Штангенциркули с ценой деления нониуса 0,1 мм проверяют мерами 4-го класса. Проверка показаний производится как при закрепленной, так и при освобожденной рамке. Погрешности показаний штангенинструментов не должны превышать величин, приведенных в таблице. Допускаемые погрешности измерений в зависимости от допусков IT по СТСЭВ 303-76, а так же в табл. 1.

Таблица 1 — Предельные погрешности штангенинструментов при измерении δин

Наименование измерительного инструмента Интервалы размеров, мм
1-10 10-50 50-80 80-120 120-180 180-200
δин, мкм
Штангенциркуль с ценой деления 0,05 мм: при измерении вала при измерении отверстия
Штангенциркуль с ценой деления 0,1 мм: при измерении вала при измерении отверстия
Штангенглубиномер с ценой деления 0,05 мм
Штангенглубиномер с ценой деления 0,1 мм
Штангенрейсмас сценой деления 0,05 мм
Штангенрейсмас с ценой деления 0,1 мм

Практическая часть

1.1 Измерить наружные и внутренние размеры детали штангенциркулем.

1.2 Измерить глубину пазов, глухих отверстий и расстояние между плоскостями ступенчатых деталей штангенглубиномером.

1.3 Определить наружные и внутренние размеры и разметить деталь при помощи штангенрейсмаса.

1.4 Результаты измерений занести в таблицы; дать заключение о годности каждого размера.

2. Метрологические показатели применяемых инструментов

Таблица 2 — Метрологические показатели применяемых инструментов

Наименование инструмента Пределы измерения инструмента, мм Цена деления основной шкалы, мм Длина деления нониуса, мм Цена деления нониуса, мм Допускаемая погрешность метода измерения, γ, мм Пригодность к достоверному измерению (годен, не годен)
Штангенциркуль измерение валов
измерение отверстий
Штангенглубиномер
Штангенрейсмас

2.1 Схема нониуса и его расчет.

3. Измерение штангенциркулем.

3.1 Исходные данные

Таблица 3 — Исходные данные

Схема измерения Эскиз детали № с проверяемыми размерами

3.2 Результаты измерений наружных размеров

Таблица 4 — Результаты измерений наружных размеров

Контролируемый размер, мм Допускаемая погрешность dин, мм Действительные размеры, мм Заключение о годности (годен, брак исправимый, неисправимый)
Плоскости Поясы измерений Наименьший Наибольший
1-1 2-2 3-3
А-А
Б-Б

3.3 Результаты измерений внутренних размеров.

Таблица 5 — Результаты измерений внутренних размеров.

Контролируемый размер, мм предельная погрешность измерения g, мм Действительные размеры, мм Заключение о годности (годен, брак исправим, неисправим)
Плоскости измерений
А-А Б-Б

Отклонения (в мм) от правильной формы Овальность

4. Измерение штангенглубиномером.

4.1 Исходные данные.

Таблица 6 — Исходные данные.

Схема измерения Эскиз детали № с проверяемыми размерами

Таблица 7 — Результаты измерения.

Контролируемый размер, мм Допускаемая погрешность измерения dин, мм Действительные размеры, мм Заключение о годности (годен, брак исправим, неисправим)
Плоскости измерений
А-А Б-Б

5. Измерение штангенрейсмасом.

5.1 Исходные данные.

Таблица 8 — Исходные данные.

Схема измерения Эскиз детали № с проверяемыми размерами

5.2 Результаты измерений.

Таблица 9 — Результаты измерений.

Контролируемый размер, мм Допускаемая погрешность измерения dин, мм Действительные размеры, мм Заключение о годности (годен, брак исправим, неисправим)
Плоскости измерений
А-А Б-Б

Контрольные вопросы

1) Что является основным элементом любого штангенинструмента?

2) Какие существуют виды штангенциркулей, и в чем заключается их отличия?

3) Показать и назвать основные части штангенциркуля.

4) Как определяются целые миллиметры у штангенинструментов?

5) Как определяются дробные доли миллиметра у штангенинструменгов?

6) Дайте определение понятию «модуль нониуса».

7) Какие измерения производятся штангенрейсмусом?

8) Как определяется исправность штангенциркуля?

Лабораторная работа №2

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Источник