Cechowanie przyrządów pomiarowych metrologii długości i kąta

Y
RT
U
PO
LI
W
DZ
I
HNIKA ŚL
KA
ĄS
C
TE
O
AŁ
T RANSP
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: asuwmiarka
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 +  [ µm]
10 

(1)
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 ( 54o35’ )
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 +  [ µm ]
50 

gdzie: A – dolna granica zakresu pomiarowego w mm.
(2)
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 w zakresie 1/2
w zakresie 2
obr.
obr.
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
długość
wzorca
wartość
wskazania
przyrządu
uwagi: