Файл: Метрология, стандартизация и.pdf

195
Рис. 1. Отклонение от круглости
а
)
б
)
Рис. 2. Частные виды отклонения от круглости:
а – овальность; б – огранка
Овальность, численно равная отклонению от круглости, определяется по уравнению
D
1
=
2
d
D
-
1.3. Отклонение от цилиндричности
Отклонение от цилиндричности
D
2
– это наибольшее рас- стояние от точек реальной поверхности до прилегающего ци- линдра в пределах нормируемого участка (рис. 3).

196
Рис. 3. Отклонение от цилиндричности
При отсутствии отклонения от прямолинейности оси в пространстве, а также огранки с нечетным числом граней от- клонение от цилиндричности
D
2 можно определять как разность наибольшего D и наименьшего d диаметров, деленную на два.
Из нескольких измерений выбирается наибольшее значение.
2. Рычажно-зубчатые скобы и микрометры
с цифровым отсчетным устройством
2.1. Рычажно-зубчатая скоба
Рычажно-зубчатая скоба предназначена для измерения диаметров наружных цилиндрических поверхностей относи- тельным методом. Общий вид рычажно-зубчатой скобы пока- зан на рисунке 4 а.
Назначение скоб: проверка размеров партий деталей, про- верка отклонений формы, рассортировка деталей на размерные группы.
Кинематическая схема рычажно-зубчатой скобы показана на рисунке 4 б.
Поступательное перемещение измерительного стержня 1 трансформируется во вращательное перемещение указательной стрелки за счет рычажно-зубчатого механизма (позиции 4 и 5).

197
а) б)
Рис. 4. Рычажно-зубчатая скоба:
а) – общий вид; б) – кинематическая схема; 1 – измерительный стержень; 2 – измеряемая деталь; 3 – микрометрическое устройство
(для перемещения подвижной пятки); 4 – зубчатая передача;
5 – рычажная передача; 6 – тарельчатая пружина (для обеспечения однопрофильного зацепления за счёт устранения бокового зазора в зубчатой передаче); 7 – устройство для отжима измерительного стержня
(кнопка арретира); 8 – подвижная пятка; 9 – стопор; 10 – шкала;
11 – стрелка; 12 – указатели границ отклонений;
13 – крышка механизма перевода стрелок; 14 – корпус
Применение рычажных скоб, особенно в условиях мелко- серийного производства, позволяет во много раз сократить но- менклатуру предельных скоб. Этот эффект достигается за счет изменения номинального размера при настройке прибора на ноль. Изменение номинального размера осуществляется мик- рометрическим устройством 3 (рис. 4).
Прибор обеспечивает высокую точность и стабильность показаний. Изменение осуществляется относительным мето- дом. Приборы выпускаются с ценой деления 0,001 и 0,002 мм.
Пределы измерения варьируются от 0 до 150 мм с шагом в 25
мм (0-25; 25-50; 50-75 и т.д.).

198 вые»), которые предназначены для измерения наружных разме- ров с пределом измерения от 0 до 2000 мм (рис. 5).
Цена деления цифровых микрометров 0,001 мм.
Рис. 5. Цифровой микрометр типа МКЦ:
1 – переключение измерений мм/дюйм (in/mm); 2 – фиксация показаний на дисплее (HOLD); 3 – переключение измерений абсолютное/относительное (R/A); 4 – установка отклонений размера
(TOL); 5 – настройка минимального значения допуска (-); 6 – настройка максимального значения допуска (+); 7 – установка дисплея на «0» (RESET); 8 – дисплей
Серьезным преимуществом цифровых микрометров явля- ется наличие выполненного в виде жидкокристаллического экрана (дисплея) отсчетного устройства. Такое конструктивное решение позволяет сократить время снятия показаний, устра- нить возможность ошибки в их отсчете и снизить утомляемость рабочего за счет простоты снятия показаний. Кроме этого, цифровые микрометры имеют опцию переключения методов измерения, что позволяет производить измерения как абсолют- ным, так и относительным методом.
Все это ведет к повышению производительности операции контроля при одновременном увеличении точности и надежности в получении результата измерения. Эти преимущества компенсируют более высокую стоимость таких микрометров.

199
3. Отчет по работе
1. Изучить эскиз (рис. 6) и установить технические тре- бования к детали (номинал, отклонения, предельные размеры).
Рис. 6. Эскиз детали
В соответствии с номинальным размером и полем допуска вала, установленными по чертежу, по таблицам ГОСТ 25347-
82 найти предельные отклонения вала, например для Ø40h5
(таблица 1)
Ø40h5
÷÷
ø
ö
çç
è
æ
- 011
,
0
, и рассчитать предельные размеры проверяемого вала (таблица
1) d
max
= d +es = 40 + 0 = 40 мм; d
min
= d +ei = 40 + (-0,011) = 39,989 мм.
Таблица 1. Исходные размеры вала
Исходные размеры вала
(номинал, предельные размеры), мм d, мм d
max
,
мм
d min
, мм
Ø40h5 40 40 39,989 2. Дать метрологическую характеристику инструмента.
Определить предельную погрешность измерения рычаж- но-зубчатой скобы и микрометра с цифровым отсчетным устройством, используя данные таблицы 2.

200
Таблица 2. Предельные погрешности измерения
± D lim валов универсальными измерительными средствами
Наименование средств измерения
В
ар иа нты и
сп ол ьзов ания
Предельные погрешности измерения мкм, для диапазона размеров, мм
До 10
Св.
10 до
25
Св.
25 до
50
Св.
50 до
75
Скобы индикаторные (СИ) с ценой деле- ния 0,01 мм
*
10 12 15 15
**
10 10 10 12
Микрометры с цифровым отсчётным устройством (МКЦ) с ценой деления
0,001 мм. При установке на нуль по установочной мере и скобы рычажные
(СР) с ценой деления 0,002 мм при настройке на нуль по концевым мерам длины при использовании на всем пре- деле измерения
*
4 4
7 9
**
3 4
4,5 5
* – при работе приборы находятся в руках;
** – при работе приборы находятся в стойке или обеспечивается надежная теплоизоляция от рук
3. Произвести измерения детали в двух взаимно перпен- дикулярных плоскостях и четырех сечениях рычажно-зубчатой скобой:
- настроить рычажно-зубчатую скобу на номинальный размер, поскольку предельные отклонения проверяемого вала (es = 0, ei = - 0,011 мм) не выходят за пределы расхода шкалы проверяемого прибора, равные ± 0,08 мм. Настройка прибора осуществляется по блоку концевых мер длины, соот- ветствующему номинальному размеру проверяемого вала, т.е. d = 40 мм. Собрать из концевых мер размер 40 мм.
Настройка скобы на номинальный размер осуществляется микрометрическим устройством 3 (рис. 4). Установив между измерительным стержнем 1 и подвижной пяткой 8 блок конце- вых мер (d = 40 мм) и вращая устройство 3, добиться положе- ния указательной стрелки на нулевой отметке циферблата. В этом настроенном положении зафиксировать подвижную пятку
8 специальным стопором 9, чтобы не сбить настройку.
- замерить отклонение от номинала размера детали (см. точки замера на рисунке 8).

201
Для этого надо нажать на кнопку устройства для отжима измерительного стержня 7 и, установив между измерительным стержнем 1 и подвижной пяткой 8 измеряемую деталь, плавно отпустить кнопку 2. Полученный результат (отклонение) счи- тать со шкалы прибора (например, получим +4 мкм, т.е.
+0,004 мм).
Рис. 8. Эскиз детали с указанием точек измерения
- определить размера вала. Номинальный размер проверяе- мого вала равен 40 мм. В соответствии с этим размером подобрать блок концевых мер длины и установить стрелку рычажной скобы на нуль. Если при измерении детали в точке замера a
I
прибор по- казал отклонение, равное -0,006 мм, то размер вала в этом направ- лении подсчитывается как d r
= 40 +(-0,006) = 39,994 мм. Аналогич- но определить размеры во всех других направлениях. Результаты измерений и расчетов занеси в таблицу 3.
- определить величины отклонений от круглости и цилин- дричности:
1) отклонение от круглости подсчитывается как полураз- ность (разность деленная на два) между размерами в точках за- мера (a
I
- a
II
; b
I
- b
II
; c
I
- c
II
; d
I
- d
II
) по формуле

202 2
II
I
a
a
-
=
Полученные результаты берутся по абсолютной величине.
Наибольшее из четырех значений записать в таблицу 3.
Таблица 3. Результаты измерений рычажно-зубчатой скобой
Плоскость измерения
Точки замера
О
ткл он ение от к
ру гло сти
, мм
О
ткл он ение от ци лин дри чн ос ти
, мм
За кл ю
че ние о
г од но сти
a
b
c
d
I-I
Показание индикатора,
мкм
/
мм
-6
/
-0,006
-8
/
-0,008
-10
/
-0,01
-6
/
-0,006 0,003 0,003 го дн ая
Действительный размер, мм
39
,9 94 39
,9 92 39
,99 39
,9 94
II-II
Показание индикатора,
мкм
/
мм
-8
/
-0,008
-6
/
-0,006
-4
/
-0,004
-10
/
-0,01
Действительный размер, мм
39
,9 92 39
,9 94 39
,9 96 39
,99 2) отклонение от цилиндричности определяется как по- луразность между размерами в плоскости измерения I-I (a
I
-
b
I
; b
I
- c
I
; c
I
- d
I
; d
I
- a
I
) по формуле
2
I
I
b
a
-
=
Полученные результаты берутся по абсолютной величине.
Отклонение от цилиндричости в плоскости измерения II-II под-

203 считывается в той же последовательности, что и для плоскости
I-I. Наибольшее из восьми значений записать в таблицу 3.
4. Произвести измерения детали в двух взаимно перпен- дикулярных плоскостях и четырех сечениях цифровым микро- метром:
- настроить цифровой микрометр на номинальный размер (d = 40 мм). Для этого необходимо собрать из концевых мер размер 40 мм;
- микрометр включается нажатием любой кнопки, отклю- чается автоматически в течение 10 минут после прекращения работы;
- перед измерением следует проверить установку любого микрометра на ноль; для этого сомкните губки до срабатывания трещётки барабана и обнулите значения кнопкой 7 (рис. 6);
- в начальном состоянии микрометр находится в режиме абсолютных измерений; для включения функции относитель- ных измерений необходимо настроить цифровой микрометр на номинальный размер (d = 40 мм), после чего нажать кнопку
3, и на дисплее появится индикация «REL». Теперь микрометр показывает действительные значения отклонения от того раз- мера, при котором была включена данная функция. Для пере- хода обратно к абсолютным показаниям следует повторно нажать кнопку 3;
- замерить отклонение от номинала размера детали. Ре- зультаты измерений и расчетов занести в таблицу 3.
- определить величины отклонений от круглости и цилин- дричности (порядок расчета и формулы см. в п. 3);
5. Дать заключение о годности данной детали.
Деталь считается годной, если величина фактического отклонения формы меньше допустимой величины или равна ей, а также действительный размер детали не больше наибольшего и не меньше наименьшего предельно допустимых размеров, т.е. должно выполняться неравенство d
min
≤ d r
≤ d max
, где d max и d min
– предельные размеры вала,

204 d
r
– действительный размер детали, установленный путем измерений.
Таблица 3. Результаты измерений цифровым микрометром
Плоскость измерения
Точки замера
О
тк лон ение от к
ру гло сти
, мм
О
тк лон ение от ци лин др ичн ости
,
мм
За кл ю
че ние о
го дн ос ти
a
b
c
d
I-I
Показание индикатора,
мкм
/
мм
-8
/
-0,008
-6
/
-0,006
-10
/
-0,01
-8
/
-0,008 0,003 0,002 го дн ая
Действительный размер, мм
39
,9 92 39
,9 94 39
,99 39
,9 92
II-II
Показание индикатора, мкм
/
мм
-6
/
-0,006
-8
/
-0,008
-4
/
-0,004
-6
/
-0,006
Действительный размер, мм
39
,9 94 39
,9 92 39
,9 96 39
,9 94
Для контролируемой детали все полученные размеры больше наименьшего размера d min
= 39,989 мм и меньше наибольшего d max
= 40 мм (таблица 1), величина фактического отклонения формы от круглости и цилиндричности рассматри- ваемой детали меньше либо равна допустимой величине
D=0,003 мм, следовательно, деталь годная.
Контрольные вопросы
1. Дайте определение: «Отклонением формы».
2. Дайте определение: «Прилегающая поверхность».
3. Дайте определение: «Отклонение от круглости».
4. Дайте определение: «Отклонение от цилиндричности».

205 5. Основные метрологические показатели рычажно- зубчатой скобы.
6. Метод измерения деталей рычажно-зубчатой скобой.
7. Основные метрологические показатели цифрового мик- рометра.
8. Метод измерения деталей цифровым микрометром.
9. Укажите преимущества цифрового микрометра.
10. Сформулируйте условие годности детали.

206
РАБОТА № 22. Контроль технического состояния гильзы
цилиндра двигателя
Назначение работы: изучить устройство и приемырабо- ты с индикаторным нутромером, ознакомиться с методами из- мерений при проведении микрометража внутренних размеров на примере гильзы цилиндра, определить погрешности формы этой поверхности.
Оборудование: индикаторный нутромер, набор концевых мер, штангенциркуль, державки для крепления концевых мер и боковики, деталь (гильза цилиндра двигателя).
1. Теоретические сведения
1.1. Конструктивно-технологическая
характеристика деталей
Блок цилиндров двигателя отливается, как правило, из алю- миниевого сплава, гильза – из серого чугуна. Конструктивные элементы гильзы: отверстие под поршень, посадочная и наружная поверхности, буртик. Заготовки получают отливкой и подвергают низкотемпературному отжигу и старению. Требования к точности размеров в пределах квалитетов 4…7, отклонения формы (неци- линдричность, неплоскостность и др.) не должны превышать
0,01…0,02 мм, отклонения расположения (непараллельность, неперпендикулярность и др.) – 0,02…0,05 мм на 100 мм длины.
1.2. Описание метода измерения гильзы цилиндра
Микрометраж гильзы проводится для выявления и анали- за характера и величины износа гильзы в различных сечениях по высоте. Микрометраж гильзы цилиндра двигателя выпол- няют с помощью индикаторного нутромера (рис. 1). Чтобы установить реальную форму детали, необходимо измерить ее в двух взаимно перпендикулярных плоскостях (I, II). Эти плоско- сти у тел вращения проходят через их ось. Одна плоскость должна лежать в плоскости действия основных внешних сил.
Например, при микрометраже гильзы цилиндра одна из плос-

207 костей измерения проходит через плоскость качания шатуна.
Измерения проводят в нескольких точках вдоль оси детали в плоскостях I и II. Такие замеры позволяют оценить не только изменение размеров детали при износе, но и изменение её фор- мы.
Рис. 1. Проверка состояния цилиндра двигателя индикаторным нутромером
Наглядное представление об износе гильзы дает график износа гильзы в плоскости качания шатуна и разных сечениях
(рис. 2). Из него видно, что максимальный износ произошел в верхней мертвой точке (ВМТ) первого поршневого кольца. По результатам измерения можно определить овальность и конус- ность в любом сечении.

208
Рис. 2. Типичная кривая износа цилиндров в плоскости качания шатуна:
1 – поршень; 2 – поршневое кольцо; ВМТ – верхняя мертвая точка;
НМТ – нижняя мертвая точка
2. Индикаторный нутромер
Индикаторный нутромер представляет собой полую труб- ку, в нижней части которой расположен измерительный стер- жень 1 (рис. 3). Перемещение измерительного стержня 1 через равноплечный рычаг 3 и стержень 4 передается на индикатор- ную головку 5. Устройство индикатора часового типа (индика- торная головка) основано на преобразовании линейного воз- вратно-поступательного движения измерительного стержня во вращательное движение стрелки относительно шкалы.

209
Рис. 3. Индикаторный нутромер:
1 – измерительный стержень; 2 – центрирующий мостик;
3 – равноплечный рычаг; 4 – стержень; 5 – измерительная головка;
6 – стопорный винт; 7 – сменные вставки
С противоположной стороны от измерительного стержня предусмотрено устройство для настройки прибора на требуе- мый размер. Оно состоит из резьбового отверстия, в которое ввинчиваются сменные вставки 7.
В верхней части нутромера имеется стандартное посадоч- ное гнездо для установки измерительной головки 5, которая фиксируется стопорным винтом 6.
Индикаторные нутромеры с использованием механиче- ских (зубчатых) головок выпускаются с пределами измерений от от 18 до 1000 мм с ценой деления 0,01 мм.
Они предназначены для относительных измерений отвер- стий прямым контактным методом.
Подготовка нутромера к измерениям сводится к предвари- тельной настройке его на номинальный (установочный) размер.
Настройка осуществляется по блоку концевых мер, которые устанавливаются между боковиками и зажимаются в державке
(рис. 4).