Допуски и технические измерения

ЭГС-18-1 06.05.2020г.

Допуски и технические измерения

Тема: Средства измерения с механическим, пневматическим, оптическим и оптико – механическим преобразованием. Индикаторы, измерительные головки и скобы, приборы давления и расхода, оптические линейки, микроскопы.

Оптико-механические измерительные приборы находят широкое применение в измерительных лабораториях и цехах для измерения калибров, плоскопараллельных концевых мер длины, точных изделий, а также для настройки и проверки средств активного и пассивного контроля. Эти приборы основаны на сочетании оптических схем и механических передач.

К оптико-механическим измерительным приборам относятся пружинно-оптические измерительные головки (оптикаторы), оптиметры, ультраоптиметры, длиномеры, измерительные машины, интерферометры и др.

Оптиметр (ГОСТ 5405-75) состоит из измерительной головки 1, называемой трубкой оптиметра, и стоек (вертикальной 2 или горизонтальной 3). В зависимости от вида стойки оптиметры подразделяют на вертикальные (например, ОВО-1 или ИКВ) и горизонтальные (например, ОГО-1 или ИКГ).

Вертикальные оптиметры предназначены для измерений наружных размеров деталей, а горизонтальные - для измерения как наружных, так и внутренних размеров.

В оптической схеме оптиметров использованы принципы автоколлимации и оптического рычага.

Трубка оптиметра действует следующим образом. Лучи от источника света направляются зеркалом в щель трубки и, преломившись в трехгранной призме , проходят через шкалу, нанесенную на плоскость стеклянной пластины и имеющую 200 делений. Пройдя через шкалу, луч попадает на призму полного отражения и, отразившись от нее под прямым углом, направляется на объектив и зеркало. Качающееся зеркало пружиной прижимается к измерительному стержню. При перемещении измерительного стержня, опирающегося на измеряемую деталь, зеркало поворачивается на угол вокруг оси, проходящей через центр опорного шарика, что вызывает отклонение отраженных от зеркала лучей на угол, в 2 раза больший первоначального. Рассеянный отраженный пучок лучей объективом превращается в сходящийся пучок, который дает изображение шкалы. При этом шкала смещается в вертикальном направлении относительно неподвижного указателя на некоторую величину, пропорциональную измеряемому размеру. Контролер наблюдает изображение шкалы в окуляр, как правило, одним глазом, отчего сильно утомляется. Для удобства отсчета на окуляр надевают специальную проекционную насадку, на экране которой можно наблюдать изображение шкалы обоими глазами.

Рис. 14. Оптиметр

Оптические измерительные приборы нашли применение в измерительных лабораториях для абсолютных и относительных измерений бесконтактным методом деталей сложного профиля (резьб, шаблонов, кулачков, фасонных режущих инструментов), для точных измерений длин, углов, радиусов. Эти приборы построены на оптических схемах. Наиболее распространенными из них являются: микроскопы (инструментальный, универсальный, проекционный), проекторы, оптические длиномеры и угломеры, делительные головки, столы и др.

Инструментальные и универсальные микроскопы предназначены для абсолютных измерений углов и длин различных деталей в прямоугольных и полярных координатах. В соответствии с ГОСТ 8074-82 выпускают микроскопы с микрометрическими измерителями типов: типа А - без наклона головки и типа Б - с наклоном головки. У микроскопов ИМ 100х50, А и ИМ 150х50, Б предусмотрена возможность отсчета показаний по шкалам микрометрических головок и применения концевых мер длины, тогда как микроскопы ИМЦ 100х500, А; ИМЦ 150х50, А; ИМЦ 150х50, Б; ИМЦЛ 160х80, Б оснащены цифровым отсчетным устройством. Универсальные измерительные микроскопы (ГОСТ 14968-69) отличаются от инструментальных большим диапазоном измерений и повышенной точностью. В них вместо микрометрических измерителей применены миллиметровые шкалы с отсчетными спиральными микроскопами.Несмотря на конструктивные различия инструментальных и универсальных микроскопов, принципиальная схема измерения у них общая - визирование различных точек контролируемой детали, перемещаемых для этого по взаимно перпендикулярным направлениям, и измерение этих перемещений посредством отсчетных устройств. Для обеспечения хорошего визирования микроскопы снабжают сменными объективами различной степени увеличения.

В качестве примера рассмотрим конструкцию и принцип измерения микроскопа ММИ (рис. 15). Измеряемая деталь АБ рассматривается через объектив ОБ микроскопа. Изображение детали А1Б1 получается действительным, обратным и увеличенным.

Глаз наблюдателя через окуляр ОК видит мнимое, обратное и еще раз увеличенное окуляром изображение детали А2Б2

Рис. 15. Инструментальный микроскоп ММИ

На массивном чугунном основании 1 в двух взаимно перпендикулярных направлениях на шариковых направляющих с помощью микрометрических винтов 2, 14 перемещается измерительный стол 3 с направляющими 4. Для снятия отсчета величины перемещения стола на гильзе, скрепленной с метрической гайкой, имеется миллиметровая шкала I , а на барабане, связанном с микрометрическим винтом, - круговая шкала II со 100 делениями (на рисунке показание микрометра равно 29,025). Объектив 5 с тубусом установлен на кронштейне 7, который перемещается в вертикальном направлении по стойке 11. У микроскопов типа Б стойка с помощью маховика 13 может наклоняться в обе стороны, что позволяет установить микроскоп, под углом, равным углу подъема измеряемой резьбы. Маховик 6, перемещающий кронштейн 7, служит для фокусировки микроскопа, причем установленное положение фиксируется винтом 12. Для точного фокусирования микроскопа вращают рифленое кольцо 8, при этом тубус смещается по цилиндрическим направляющим кронштейна. К верхней части тубуса крепится сменная угломерная окулярная головка с визирным 10 и отсчетным 9 микроскопами.

Оптические линейки(ГОСТ 24703-81) предназначены для определения отклонений от прямолинейности и плоскостности поверочных линеек, плит, а также направляющих поверхностей станков, образующих валов.

Принципиальная схема оптической линейки представлена на рис. 16.

Прибор основан на измерении отклонений точек контролируемой поверхности от воображаемой прямой - оптической оси. Линейка 5 (тонкостенная труба с оптической системой) устанавливается на двух опорах 4. Она имеет сквозной шлиц, вдоль которого перемещается измерительная каретка 3 с щупом 2, касающимся контролируемой поверхности. Для определения отклонений точек поверхности необходимо совмещать видимые на экране визирный штрих 7 и бифиляр б и снимать отсчеты по барабану микрометра 1. Оптические линейки могут иметь регистрирующее устройство в виде профилографа, позволяющего графически воспроизводить на бумаге профиль контролируемой поверхности.

Рис. 16. Оптическая линейка.

Пневматические измерительные приборы нашли широкое применение для контроля линейных размеров. Эти приборы обладают высокой точностью, позволяют производить дистанционные измерения в относительно труднодоступных местах, имеют низкую чувствительность к вибрациям. Пневматические бесконтактные измерения дают возможность контролировать легкодеформируемые детали и детали с малыми микронеровностями, способные повреждаться при механическом контакте, а также исключают износ измерительных поверхностей контрольных устройств, что, повышает точность и надежность контроля. Пневматические приборы сравнительно легко поддаются автоматизации, просты в эксплуатации, не требуют высокой квалификации обслуживающего персонала. Однако эти приборы обладают значительной инерционностью, снижающей их производительность.

Пневматические измерительные приборы делятся на манометрические, в которых измеряется давление воздуха («Солекс»), и расходомерные, регистрирующие скорость истечения воздуха или его расход («Ротаметр»). Манометрические приборы нашли более широкое распространение в устройствах активного контроля.

И манометрические, и расходомерные пневматические измерительные приборы состоят из измерительной головки, включающей в себя показывающий прибор, чувствительного элемента (сопла) и источника сжатого воздуха. Источник сжатого воздуха в свою очередь содержит: компрессор; отстойники, в которых воздух очищается от влаги; фильтры, в которых воздух очищается от механических включений; редуктор, понижающий давление до нужной величины; стабилизатор давления.

Различают пневматические приборы низкого (например, 10 кПа) и высокого (например, 150 кПа) давления. И те и другие работают от сети с давлением 0,2... 0,6 МПа. Приборы низкого давления расходуют на измерение одного параметра до 10 л/мин воздуха, приборы высокого давления - до 20 л/мин.

В пневматических измерительных приборах для линейных измерений использована зависимость между площадью проходного сечения канала истечения и количеством проходящего через него воздуха. Площадь канала истечения изменяется в результате линейного перемещения иглы.

Приборы давления(манометрические) выпускаются одномерными и многомерными. Они бывают двух вариантов: цеховые приборы с манометрической трубкой длиной 500 мм и лабораторные приборы с манометрической трубкой длиной 1230 мм. Передаточное отношение в этих приборах достигает 1:20 000.

Рис.17. Пневматический прибор давления

Приборы расхода(поплавковые) выполняются одномерными и многомерными. Последние могут обслуживать до 15 измерительных позиций. Он имеет коническую стеклянную трубку с широким концом кверху. По ней снизу через дроссель и фильтрпод давлением 100...200 кПа проходит воздух, поднимающий поплавок . Верхняя плоскость поплавка является указателем для отсчета по шкале (градуированной в микрометрах), помещенной рядом с трубкой. Высота подъема поплавка зависит от скорости прохождения воздуха, которая тем больше, чем больше зазор между торцом измерительного сопла и поверхностью измеряемой детали .

Под действием напора воздуха поплавок поднимается в трубке до тех пор, пока не уравняются расходы воздуха через кольцевой зазор между поплавками и стенками трубки и через зазор между измерительным соплом и контролируемой деталью. В этом случае поплавок зависает в трубке. Таким образом, каждому значению зазора соответствует определенное положение поплавка в трубке. Точность рассмотренных выше приборов обеспечивается постоянством рабочего давления воздуха. Любые (даже незначительные) колебания давления влияют на результаты измерения.

Домашнее задание:

Какие приборы относятся к средствам измерения с:

1.Механическим преобразованием .

2. Пневматическим преобразованием.

3. Оптическим.

4. Оптико – механическим преобразованием.