Глава 4 (Метрология стандартизация и сертификация), страница 2

жинная головка (микрокатор) типа ИГП (рис. 4.12). Принцип действия микрокатора основан на зависимости между растяжением тонкой скрученной металлической ленты 5 и поворотом ее среднего сечения со стрелкой 17 относительно продольной оси и относительно шкалы.

С принципиальными схемами остальных пружинных приборов и их метрологическими характеристиками можно познакомиться в [42].

Оптико-механические приборы широко применяют в производственных лабораториях, а также в цеховых условиях при изготовлении изделий, требующих точных линейных и угловых измерений. Оптико-механические приборы разнообразны по конструктивному выполнению и принципу действия. К таким приборам относятся: рычажно-оптические, проекционные и измерительные микроскопы и машины, длиномеры, интерференционные приборы. Повышение точности отсчета и измерений этих приборов достигается либо сочетанием механических передаточных механизмов с оптическим автоколлимационным устройством (оптиметры), либо благодаря значительному увеличению измеряемых объектов или шкал (микроскопы, проекторы и др.), либо измерением параметров интерференционных картин.

Инструментальные и универсальные микроскопы предназначены для измерения длин, углов, элементов резьб, зубчатых передач, конусов и различных профилей изделий. Методы измерений - проекционный и осевого сечения в прямоугольных и полярных координатах.

И нструментальные микроскопы разделяются на малые (рис. 4.13, а) ММИ (малый микроскоп инструментальный) и большие (рис. 4.13, б).

Рис. 4.13. Инструментальные микроскопы:

а – малый (ММИ); б – большой (БМИ)

Цена деления микрометрического устройства - 0,005 мм. Цена деления окулярной мерной головки - 1' и 3'. Пределы измерения угловых размеров 0 - 360^о.

Рис. 4.14. Бинокулярный инструментальный микроскоп:

1 и 9 – механизмы микропередачи; 2 – предметный стол; 3 – бинокулярный тубус; 4 – экран; 5 – шкала перемещения тубуса; 6 – рукоятка переключения от визуального наблюдения к проекционному; 7 - механизм установки тубуса; 8 – окулярные сетки; 10 – окно продольных перемещений;11 – механизм наклона стойки; 12 – окно отсчета наклона стойки; 13 – сигнальная лампочка вертикального положения стойки; 14 – окно поперечных перемещений

Б
олее совершенной моделью является бинокулярный инструментальный микроскоп БИМ (рис. 4.14). Микроскоп имеет предел измерения в поперечном направлении до 75 мм и точность отсчета 0,002 мм, увеличение микроскопа:10, 20, 30, 60 и 90^х.

Наибольшую точность и пределы измерения в продольном направлении до 200 мм и в поперечном - до 100 мм имеют универсальные микроскопы УИМ-21 (рис. 4.15, а), УИМ-23 (рис. 4.15, б) и УИМ-24.

Рис. 4.15. Универсальные измерительные микроскопы: а – УИМ-21: 1 и 12 - микрометрические винты, 2 и 11 каретки, 3 – центровые бабки, 4 и 5 – отсчетные микроскопы, 6 – кремальера, 7 – стойка, 8 – визирный микроскоп, 9 – механизм поворота стойки, 10 – кольцо для фокусировки, 13 – станина, 14 и 15 – стопорные винты; б – УИМ-23: 1, 2 и 3 – проекционные устройства

Оптиметры предназначены для линейных измерений контактным относительным методом. В их схеме используется принцип автоколлимации, оптического и механического рычага. Основным узлом оптиметра является трубка с ценой деления шкалы 0,001 мм, пределом измерения ±0,1 мм, увеличение 960^х . Механическая часть прибора преобразует перемещение измерительного стержня в угловое перемещение зеркала, а оптическая трубка создает изображение шкалы, которое смещается относительно его исходного положения в зависимости от угла поворота зеркала. Оптиметры выпускают (в зависимости от установки трубки) с вертикальным и горизонтальным расположением оси (рис. 4.16).

а) б)

Рис. 4.16. Оптиметры: а – вертикальный типа ИКВ;

б – горизонтальный типа ИКГ

Микролюкс, микрозил и оптотест являются разновидностями оптико-механических приборов, в которых используются механические и оптические рычаги в сочетании с качающимся зеркалом или указателем [34].

Вертикальный оптический длиномер ИЗВ предназначен для наружных линейных измерений по шкале (абсолютным методом) от 0 до 100 мм и от 0 до 250 мм. Цена деления шкалы 1 мм. Цена наименьшего деления микроскопа со спиральным нониусом 0,001 мм. Увеличение отсчетного микроскопа 62^х. Измерительная сила 1,2 - 2,5 Н.

Для точных наружных и внутренних линейных измерений больших длин, расстояний между осями непосредственно по точным линейным шкалам (абсолютным методом) или сравнением с образцовыми мерами (относительным методом) применяют измерительные машины. Измерительные машины ИЗМ подразделяют по верхним пределам измерения: до 1000 мм (ИЗМ-1), до 2000 мм (ИЗМ-2), до 4000 мм (ИЗМ-4) и до 6000 мм (ИЗМ-6). Пределы измерения внутренних размеров от 13,5 до 150 мм. Цена деления шкал: метровой - 100 мм, стомиллиметровой - 0,1 мм, трубки оптиметра - 0,001 мм. Увеличение трубки оптиметра – 960^х.

Характерной особенностью развития современной измерительной техники является переход от экранных к цифровым отсчетным устройствам.

Пневматические приборы могут реагировать на изменение зазора между деталью и выходным соплом, а также на непосредственное изменение диаметра. Они могут быть низкого (до 0,5 МПа) и высокого (свыше 0,5 МПа) избыточного давления, манометрического и ротаметрического типа, дифференциального и недифференциального исполнения.

Дифференциальные средства менее чувствительны к колебаниям давления и обладают лучшими метрологическими возможностями. На рис. 4.17 представлена схема пневматического дифференциального прибора манометрического типа. От пневмосети воздух через фильтр 1, стабилизатор давления 2 с манометром 3 и входные сопла 4 и 10 поступает к выходным соплам 6 и 9, установленным над измеряемыми деталями 7 и 8. Чувствительным элементом является дифференциальный манометр 5, показания которого зависят от разности зазоров S₁ и S₂ и, следовательно, от разности d₁ и d₂. Если одно из сопл, например 10, заменяется вентилем противодавления 11, через который воздух выходит в атмосферу, производится измерение одного размера, например d₁. По такой схеме созданы приборы моделей 318 и 319. В приборе имеется дополнительный оптический рычаг, в качестве манометра использованы сильфоны.

S₁ d₁

S₂ d₂

Схема ротаметрического прибора высокого давления дана на рис. 4.18. Воздух через вентиль 1 и блок 2 фильтра со стабилизатором давления поступает к конической трубке 3, в которой находится поплавок 8, и к вентилю 7 параллельного пропуска воздуха. Пройдя коническую трубку 3 и дроссель 4, потоки объединяются и по раздельным каналам поступают к измерительной оснастке 5 и вентилю 6, через который воздух выходит в атмосферу. В зависимости от размера детали меняется положение поплавка 8 в трубке 3, на которой нанесена шкала. По данной схеме построены длиномеры модели 320.

В длиномерах низкого давления (рис. 4.19) чувствительным элементом является водяной манометр 4, соединенный с водяным стабилизатором давления 3. При изменении зазора между оснасткой 6 и измеряемой деталью меняется положение водяного столба в манометре 4 относительно шкалы 5. Воздух к оснастке 6 поступает через кран 1, блок фильтра со стаби­лиза-

тором давления 2 и входное сопло 7. Аналогичная схема для длиномеров модели 330.

Технические характеристики пневматических приборов приведены в [42]. В комплект вместе с пневматическими приборами входят пробки пневматические (ГОСТ 14864 - 78) и кольца установочные (ГОСТ 14865 - 78). Для очистки и стабилизации воздуха выпускаются фильтры, стабилизаторы давления и блоки фильтров со стабилизаторами.

4.2. Угловые измерения

Во многих изделиях машиностроения применяют узлы и детали, качество работы которых зависит от точности их угловых размеров. Такими узлами и размерами являются, например, подшипники с коническими роликами, направляющие типа "ласточкин хвост", концы шпинделей металлорежущих станков, концы инструментов, углы оптических призм и т. д.

Величину угла при измерении определяют следующими методами:

1. сравнением с жесткой мерой (угловые меры, угольники, шаблоны, конические калибры, многогранные призмы);

2. сравнением со штриховой мерой (различные виды круговых и секторных шкал, гониометры);

3. тригонометрическими методами (по значениям линейных размеров).

Жесткие угловые меры предназначены для передачи размера плоского угла от эталонов к образцовым и рабочим угловым мерам, поверки и градуировки угломерных приборов и специальных угловых мер (шаблонов), а также для непосредственного измерения угловых изделий.

По ГОСТу 2875 - 88 "Меры плоского угла призматические. Общие технические условия" предусмотрено пять типов угловых мер (рис. 4.20): меры типа 1 выполнены со срезанной вершиной угла и имеют малые (до 9^о) значения рабочих углов; меры типа 2 имеют острую вершину рабочего угла, охватывают диапазон от 10 до 79^о; меры типа 3 выполнены с четырьмя рабочими углами в диапазоне 80 – 100^о; меры типа 4 - призматические с равномерным угловым шагом; меры типа 5 – с тремя рабочими углами:  = 15^о,  = 30^о,  = 45^о.

У гловые меры изготавливают из высококачественных сталей, а меры типа 1 могут изготовляться из кварцевого и оптического стекла.

П о ГОСТу 2875 – 88 для угловых мер 1, 2 и 3 типов установлены классы точности 0, 1 и 2 с допусками на изготовление соответственно 3, 10, 30; для типа 4 – классы точности 00, 0, 1 и 2; для типа 5 – класс точности 1. Образцовые меры аттестуются по 2, 3 и 4-му разрядам в зависимости от погрешности аттеста-

ции, которая соответственно не должна превышать 1, 3, 6.

Угольники служат для проверки взаимной перпендикулярности поверхностей и имеют угол 90^о. Существует два вида угольников: лекальные, обеспечивающие контакт по линии (для этого одной из сторон придана форма кромки с радиусом закругления 0,1 – 0,3 мм); с плоскими рабочими поверхностями.

Стандартом предусмотрены три класса точности (0, 1, 2) угольников. Они выпускаются: в виде прямоугольника (рис. 4.21, а ), угловые (рис.4.21, б ) и цилиндрические (рис. 4.21, в).

Несовпадение сторон угольника и измеряемого угла определяют визуально по просвету между стороной угольника и деталью или с помощью щупа.

Сравнение с жесткой мерой широко применяют при контроле конических сопряжений. В этом случае жесткой мерой является конический калибр. При этом проверяются как диаметр (по осевому смещению), так и угол конуса (по краске).

Механические угломеры предназначены для контактных измерений углов. Выпускается три типа угломеров: УН – с отсчетом по нониусу 2^ или 5^ (рис. 4.22); УМ – с отсчетом по нониусу 2^ или 5^ (рис. 4.23); УГ - с отсчетом по нониусу 10^ упрощенной конструкции; УО – оптический угломер (рис. 4.24).

Рис. 4.22. Угломер с нониусом типа УН:

1 – сектор с нониусом; 2 – основание; 3 – основная линейка; 4 – стопор; 5 сектор; 6 – угольник; 7 – съемная линейка; 8 и 9 - державки

Рис. 4.23. Угломер с нониусом типа УМ: