POLITECHNIKA ŚLĄSKA W YDZIAŁ TRANSPORTU Temat ćwiczenia Cechowanie przyrządów pomiarowych metrologii długości i kąta
Cel ćwiczenia Zapoznanie studentów z metodami sprawdzania przyrządów pomiarowych. I. Wprowadzenie Jednymi z najbardziej popularnych przyrządów pomiarowych w metrologii wymiarów geometrycznych są suwmiarki: rys. 1. Suwmiarka uniwersalna RozróŜnia się trzy zasadnicze typy przyrządów suwmiarkowych: suwmiarki (jednostronne, dwustronne i dwustronne z głębokościomierzem), głębokościomierze i wysokościomierze. rys. 2. Przyrządy suwmiarkowe: a- suwmiarka jednostronna, b suwmiarka dwustronna, c - suwmiarka dwustronna z głębokościomierzem, d głębokościomierz, e - wysokościomierz Dopuszczalne błędy przyrządów suwmiarkowych z noniuszem oblicza się z wzoru: L u = ± 50 + [ µ m] (1) 10
gdzie: L- jest to mierzona długość w mm zaokrąglona w dół do pełnych 100 mm. Sprawdzanie przyrządów suwmiarkowych obejmuje wyznaczenie i porównanie z wartościami dopuszczalnymi wszystkich lub niektórych spośród niŝej wymieniowych parametrów: - błędów wskazań, - odchyłki równoległości płaskich powierzchni i krawędzi pomiarowych, - grubości walcowych końcówek szczęk, promienia ich zaokrąglenia, - odchyłki płaskości i prostoliniowości powierzchni i krawędzi pomiarowych. Przyrządem pomiarowym działającym analogicznie do suwmiarki jest kątomierz uniwersalny. Przyrząd ten jest wyposaŝony w podziałkę kątową i noniusz, pozwalający odczytywać wymiary kątowe co 5. Do odczytania wskazań wykorzystuje się tę z dwu części noniusza, której podziałka jest zgodna z podziałką skali głównej (rośnie w tym samym kierunku). rys. 3. Kątomierz uniwersalny rys. 4. Przykład odczytu wskazania kątomierza uniwersalnego ( 54 o 35 ) Drugą bogatą grupą przyrządów do pomiarów długości są przyrządy mikrometryczne, w których skok gwintu śruby mikrometrycznej pełni rolę wzorca długości. rys. 5. Mikrometr zewnętrzny, na dole głowica mikrometryczna RozróŜnia się pięć zasadniczych typów przyrządów mikrometrycznych: mikrometry zewnętrzne, mikrometry wewnętrzne, średnicówki (dwu- i trójpunktowe), głębokościomierze oraz głowice mikrometryczne.
rys. 6. Przyrządy mikrometryczne: a mikrometr zewnętrzny, b mikrometr wewnętrzny, c głębokościomierz mikrometryczny, d średniówka mikrometryczna dwupunktowa, e - średniówka mikrometryczna trójpunktowa, f głowica mikrometryczna Sprawdzanie przyrządów mikrometrycznych obejmuje wyznaczenie i sprawdzenie z wartościami dopuszczalnymi wszystkich lub niektórych parametrów spośród wymieniowych: - błędów wskazań, - odchyłki równoległości powierzchni pomiarowych wrzeciona i kowadełka, - nacisku pomiarowego, - odchyłki płaskości powierzchni pomiarowych wrzeciona i kowadełka. Wartości dopuszczalnych błędów wskazań przyrządów mikrometrycznych oblicza się z wzoru: A u i = ± 4 + [ µ m] (2) 50 gdzie: A dolna granica zakresu pomiarowego w mm. Czujniki mechaniczne działają na zasadzie mechanicznego przenoszenia przesunięcia końcówki pomiarowej na analogowy układ wskazujący. Jednym z tej grupy jest czujnik zębaty. Rys. 7. Czujnik zębaty o zakresie pomiarowym 10 mm 1 - tuleja chwytowa, 2 - trzpień pomiarowy, 3 - końcówka pomiarowa, 4 - tarza obrotowa z podziałką główną, 5 wskazówka duŝa (wskazuje setne części milimetra) 6 wskazówka mała (wskazuje milimetry) 7 wskaźnik tolerancji.
Okresowe sprawdzanie czujników zębatych zegarowych obejmuje wyznaczenie i porównanie z wartościami dopuszczalnymi: - błędów wskazań, - zmiany wskazań wywołanej naciskiem bocznym na końcówkę pomiarową, - zakresu rozrzutu wskazań, - histerezy pomiarowej, - nacisku pomiarowego oraz jego zmienności. Tabela 1. Błędy graniczne dopuszczalne czujników zębatych Klasa Błędy dopuszczalne wskazań [µm] dokładności w zakresie 1/10 obr. w zakresie 1/2 obr. w zakresie 2 obr. I ±5 ±10 ±15 II ±8 ±15 ±20 w całym zakresie ±20 ±30 Do sprawdzenia wskazań przyrządów pomiarowych naleŝy uŝywać wzorców. W przypadku pomiarów długości i kąta moŝna uŝywać końcowych wzorców długości i kąta (płytek wzorcowych). Przykład sprawdzania wskazań suwmiarki pokazano na rys. 8. Rys. 8 Sposoby sprawdzania dokładności wskazań suwmiarki II. Przebieg ćwiczenia. W ramach zajęć naleŝy przeprowadzić sprawdzenie przyrządów pomiarowych przygotowanych przez prowadzącego: a) rozpoznanie typu przyrządu pomiarowego (rodz. przyrządu, dokładność wskazań, oznaczenie kodowe) b) kontrolę organoleptyczną przyrządu (czytelność podziałek kreskowych, równomierność siły oporu przy przesuwaniu ruchomych części przyrządu, stan powierzchni pomiarowych, uszkodzenia mechaniczne) c) kontrolę dokładności wskazań w całym zakresie pomiarowym W przypadku przyrządów suwmiarkowych sprawdzić dokładność wskazań w całym zakresie pomiarowym co ok. 20mm. Dla suwmiarek z długimi szczekami pomiarowymi pomiary wykonać w skrajnym połoŝeniu wzorca długości (największy błąd sinusowy wynikający z niezachowania zasady Abbeg o) Przy zestawianiu stosów pomiarowych naleŝy kierować się zasadą minimalnej liczby płytek wzorcowych (dotyczy wszystkich pomiarów z wykorzystaniem płytek wzorcowych) W przypadku przyrządów mikrometrycznych sprawdzić dokładność wskazań badanych za pomocą płytek wzorcowych w całym zakresie pomiarowym co ok. 5mm. Sprawdzenia dokładności wskazań czujników dokonać za pomocą płytek
wzorcowych w całym zakresie pomiarowym co ok. 0,3mm. W tym celu czujnik zegarowy naleŝy zamocować w uchwycie podstawy magnetycznej. Pomiary przeprowadzić dla rosnącego i malejącego wymiaru długości w celu wyznaczenia pętli histerezy czujnika. IV. Opracowanie uzyskanych wyników Sprawozdanie powinno zawierać: - strona tytułową (temat ćwiczenia, datę wykonania, nr grupy/sekcji) - wstęp teoretyczny, - zestawienie uzyskanych wyników oraz ich opracowanie zgodnie z wytycznymi prowadzącego zajęcia, - kartę pomiarową podpisana przez prowadzącego, - wnioski końcowe. Tabela 2. Przykładowa karta pomiarowa (dla dwóch przyrządów) nazwa przyrządu/oznaczenie uwagi: długość wzorca wartość wskazania przyrządu nazwa przyrządu/oznaczenie uwagi: długość wzorca wartość wskazania przyrządu