Теоретические основы и методические указания к выполнению самостоятельной работы по курсу физические основы измерений
Подождите немного. Документ загружается.
141
Для горизонтального оптиметра при наружных измерениях
предельная погрешность составляет ± (0,4 – 1,6) мкм, при внутренних
± (1 – 9).
7.9 Длинномеры
Длиномеры – оптико-механические приборы контактного типа, в
которых шкала совмещена с линией измерения (полное использование
принципа Аббе).
Рисунок 7.28 Оптическая схема вертикального длиномера ИЗВ-2
Принципиальная схема вертикального длиномера ИЗВ-2 показана
на рис. 7.29. Измерительный шток 4 имеет продольное окно, в которое
вставлена стеклянная шкала 5, имеющая 100 делений с интервалами через
1 мм. Шкала 5 освещается источником света 1 через светофильтр 2 и
конденсор 5. Изображение миллиметровой шкалы объективом 11
проецируется в плоскость сеток 7 и 8 окуляра 6 спирального микрометра.
Призмы 9 и 10 отклоняют пучок лучей, выходящий из объектива на 45°.
Вертикальный проекционный длиномер ИЗВ-3 (рис. 7.29)
отличается от длиномера ИЗВ-2 тем, что здесь вместо окулярного
микрометра применено отсчетное проекционное устройство с оптическим
микрометром. Свет от лампы 1 проходит конденсор 2, светофильтр 5,
осветительные линзы 4 и падает на отражательное зеркало 5, освещает
участок миллиметровой шкалы 6, перемещающейся вместе с
142
измерительным штоком 7. Изображение этого участка шкалы объективом
8 через призменную систему 9, линзы 10 и плоскопараллельную пластину
11 проецируется на неподвижную сетку 13 (шкала десятых долей
миллиметра с индексом). Лимб 12 имеет шкалу тысячных долей
миллиметра. Лимб и сетка находятся в фокальной плоскости объектива 16.
Изображение миллиметровых штрихов, десятых и тысячных долей
миллиметра, а также индекс проецируется коллективной линзой 14,
объективом 16 и зеркальной системой 15, 17, 18 на экран 19.
Рисунок 7.29 Оптическая схема вертикального проекционного
длиномера ИЗВ-3
На длиномере проводят абсолютные измерения концевых мер,
диаметров гладких предельных калибров, корпусных деталей с
разновысотными плоскостями. При использовании малогабаритных
угломерных устройств на них можно измерять профили малогабаритных
дисковых кулачков.
Рисунок 7.30 Схема горизонтального длиномера ИКУ-2
143
Принципиальная схема длиномера ИКУ-2 показана на рис. 7.30. На
направляющих станины 1 установлена измерительная бабка 6, в которой
на линии измерения (с соблюдением принципа Аббе) установлена
измерительная пиноль 23. На правом конце пиноли крепится
миллиметровая шкала 9 длиной 100 мм, а на левом конце – трубка
оптиметра. При этом ее измерительный стержень 4 может перемещаться
относительно пиноли 23 и поворачивать зеркало 5 трубки оптиметра.
Грубое перемещение измерительного стержня производится штурвалом
13, а точное – микровинтом 10.
В верхней части установлен экран и осветительная система. Свет,
идущий от лампы 8, разделяется на два пучка. Первый пучок преломляется
призмой 7, освещает участок миллиметровой шкалы и проецирует
изображение шкалы объективом 11 в плоскость неподвижной
биссекторной шкалы 12 с ценой деления 0,1 мм общей длиной 1 мм.
Совмещенные изображения штрихов шкал 9, 12 объективом 14
проецируются на участок 15 экрана 17. Второй пучок преломляется в
призме 7 и направляется на разделительный кубик 19, где, отразившись от
полупрозрачной грани, падает на осветительное зеркало 20. Далее
проходит оптиметровую шкалу 21 и ее изображение объективом 22
проецируется на зеркало 5 трубки оптиметра. Автоколлимационное
изображение оптиметровой шкалы возвращается на полупрозрачную
грань кубика 19, проходит ее и, отразившись от зеркала 20, направляется
объективом 18 на участок 16 оптиметровой шкалы экрана 17. Деталь
устанавливается на предметном столике 24 и ощупывается
измерительными наконечниками 2, 3. Таким образом, в измерительной
бабке складываются два независимых перемещения – измерительной
пиноли 23 вместе с миллиметровой шкалой 9 в пределах 100 мм и
измерительного стержня 4 трубки оптиметра в пределах 100 мкм. Эти
перемещения фиксируются на экране по шкалам 15, 16.
144
Измерительная бабка 6 вместе с измерительным наконечником 3
штурвалом 13 подводится к измеряемой детали. Микровинтом 10
перемещают измерительную пиноль 23 вместе со шкалой 9 до совмещения
миллиметровой шкалы с ближайшим биссекторным штрихом
неподвижной шкалы десятых долей миллиметра. Отсчет снимают по
шкале 15, прибавляя или вычитая из него показание шкалы 16 трубки
оптиметра.
Основные типы и технические характеристики вертикальных и
горизонтальных длиномеров приведены в ГОСТ 14028 – 68.
В эксплуатации находятся вертикальные и горизонтальные
длиномеры следующих типов: вертикальные ИЗВ-1, ИЗВ-2, экранные
ИЗВ-3 с диапазоном показаний 100 мм, диапазоном измерений 0 – 250 мм
и отсчетом 0,001 мм; горизонтальные ИКУ-2 с диапазоном показаний 100
мм, диапазоном измерений 500 мм и от 1 до 400 мм соответственно для
наружных и внутренних размеров и отсчетом 0,001 мм.
НПО «ЛОМО» выпускает вертикальные ИЗВ-4 и горизонтальные
Р13Г-4 длиномеры с цифровым оптоэлектронным преобразователем с
электронной системой управления автоматизированным приводом пиноли.
Основные преимущества этих длиномеров – повышенная точность
измерения (в 3 раза), повышенная производительность (в 2 раза),
облегчение ручного и полуавтоматического управления процессом
измерения, абсолютные измерения с высокой точностью и относительные
от аттестованного значения образцовой меры с выводом результата
измерения на цифровое табло и цифропечатающее устройство.
Основные технические характеристики вертикального длиномера с
цифровым отсчетом ИЗВ-4 следующие: предел измерения 0 – 160 мм;
дискретность отсчета 0,2 мкм; основная погрешность прибора
± (0,4 + L/500) 10
3
мм, где L – измеряемая длина в мм.
145
Горизонтальный длиномер с цифровым отсчетом ИЗГ-4 имеет
следующие основные характеристики: пределы измерения наружных
размеров 0 – 500 мм, внутренних – 10 – 400 мм; дискретность отсчета 0,2
мкм; основная погрешность ± (0,3÷10
-3
L,) мм, где L – измеряемая длина в
мм.
Предел допускаемой погрешности длиномера нормируется в
зависимости от номинального размера L и типа прибора: для вертикальных
±(1,4 + L/100) мкм (ИЗВ-1); ±(1,4 + L/140) мкм (ИЗВ-2); для
горизонтальных ±(1,4 + L/100) мкм (ИКУ-2) – при наружных измерениях
и ±(1,9 + L/140) мкм при внутренних измерениях. Размах показаний не
более 0,4 мкм, измерительное усилие 200 сН.
Основными составляющими погрешности измерения длиномерами
являются: погрешность отсчета по спиральному микроскопу – не более
0,001 мм при двукратных измерениях; погрешность отсчета по
оптическому микрометру – не более 0,001 мм; погрешности перепада
измерительного усилия вследствие температурных деформаций.
Предельные погрешности измерения длиномерами составляют от
1,5 до 2,5 мкм в зависимости от условий применения.
Поверка длиномеров регламентирована ГОСТ 8.114 – 74 и
МУ - № 341. При поверке применяют концевые меры 4-го разряда.
Учитывая применение больших концевых мер, существенное внимание
должно уделяться выравниванию их температуры. Для этого обычно
концевые меры помещают на металлическую плиту блоков концевых мер
на 1 – 2 ч и более при длине мер соответственно до 100 мм и 100 – 250 мм.
146
ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ
ИНДИИВИДУАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ
САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ
8.1 Методические указания
Целью выполнения самостоятельной работы является
обоснованный выбор средства измерения для контроля заданных
геометрических параметров детали, анализ выбранного средства
измерения с позиций заложенного в него принципа измерения
(физического явления) и рассмотрения схемы его поверки (калибровки).
Все задания выполняются по индивидуальному варианту,
заданному преподавателем (см таблицу 8.1)
Задание 1. Выбор средства измерения заданных размеров.
- начертить упрощенный эскиз детали, т.е. указать на эскизе только
размеры, заданные для выполнения задания, для контроля которых
необходимо подобрать универсальные средства измерений.
- для заданных размеров, установить допуски размеров
(приложение 1) и допустимых погрешностей измерений (приложение 2).
- используя данные, приведенные в п. 3.4, рассчитать требуемую
погрешность средства измерения
- по таблице приложений 3
и материалам второй части главы 4 – 7
средство измерения для контроля указанных в задании размеров. Можно
подобрать любое другое универсальное средство использую любые
источники.
Задание 2. Анализ принципа измерений (физического явления) и
метрологических характеристик выбранных средств измерений.
147
- для установленных средств измерений провести анализ
физических явлений, заложенных в принцип действия и формирование
погрешностей измерений (см вторую часть главы 4 – 7) . Анализ должен
сопровождаться необходимыми описаниями, схемами, рисунками.
Задание 3. Для выбранных средств измерений разработать модель
схемы поверки (калибровки).
- задание выполняется на основании теоретических обоснований,
приведенных в пунктах 1.9, 3.2. и главы 4 – 7, и
сопровождается
необходимыми пояснениями и разработанной схемой, построенной по
принципу, приведенному на рис. 1.1.
148
3.2 Варианты заданий
Э – 01
Э – 02
149
Э – 04
Э – 03
150
Э – 06
Э – 05