Линейные размеры

Введение

Линейный размер твёрдого тела – это, как правило, его длина, ширина и высота.

Длина – это расстояние между концами отрезка прямой, измеренное каким-либо отрезком, принятым за единицу длины.

В системе СИ единицей длины является метр (м). Метр (франц. metre, от греч.  - мера – это длина пути, который проходит луч света в вакууме за 1/299792458 долю секунды. Миллиметр (от лат. mille – тысяча и -метр) – тысячная доля метра.

Площадь – одна из количественных характеристик плоских геометрических фигур и поверхностей. Площадь прямоугольника равна произведению длин двух его сторон. Единица её измерения в СИ – м².

Объём – одна из количественных характеристик геометрических тел. Объём прямоугольного параллелепи-педа равен произведению длин трёх его смежных сторон. Единица измерения объёма – м³.

Линейные размеры определяют методом (от греч.  - исследование) прямого измерения. Прямые измерения – это такие измерения, в результате которых измеряемый размер определяется прямым сравнением измеряемой величины с единицей измерения посредст-вом меры или измерительного прибора, програ-дуированного в принятых единицах измерения.

Площадь и объём фигуры находят косвенным методом. Косвенные измерения – это такие измерения, в результате которых искомая величина определяется на основе прямых измерений. При этом измеряют величины, связанные с искомой величиной определённой функ-

циональной зависимостью, а результат получают по известным соотношениям между измеренными величина-ми и искомой.

К средствам измерений относят меры, измерительные приборы и преобразователи, а также состоящие из них измерительные установки и системы.

В настоящее время для измерения линейных размеров применяют самые разнообразные измерительные прибо-ры и инструменты.

1. Средства измерения линейных размеров

Средства измерения линейных и угловых величин:

1. Меры:

- концевые (плитки): плоскопараллельные и угловые;

- штриховые: шкалы линейные и угловые (лимбы, от лат. limbus – кайма), линейки, рулетки и угломеры;

- штангенинструмент: штангенциркули, штангенвысо-томеры (штангенрейсмасы), штангенглубиномеры, штриховые угломеры (с нониусом).

1. Микрометрические инструменты: микрометры глад-кие, нутромеры и глубиномеры.

2. Механические приборы: рычажные, с зубчатой передачей, с пружинной передачей, с рычажно-зубча-той передачей.

3. Оптико-механические приборы: оптиметры, пружин-но-оптические головки, измерительные микроскопы, длиномеры, измерительные машины, проекторы.

4. Пневматические приборы: ротаметры (поплавковые длиномеры), манометрические.

1. Приборы для измерения шероховатости поверхности: щуповые и оптические.

2. Приборы для измерения зубчатых колёс.

3. Приборы для измерения резьб.

4. Приборы для измерения подшипников.

5. Приборы для измерения отклонений формы, располо-жения, волнистости.

Механические приборы и инструменты превалируют в измерениях линейно-угловых величин. Это объясняется простотой их применения, портативностью (фр. portatif от porte - носить), отсутствием необходимости подведения извне энергии для специального освещения или питания, сравнительно высокой надёжностью и долговечностью, невысокой стоимостью.

1.1. Концевые меры длины

Мера – тело, воспроизводящее единицу измерения.

Исходная мера, воспроизводящая основную единицу измерения, называется эталоном (фр. etalon).

От государственного эталона размеры метра и его до-лей передаются на рабочие штриховые и концевые меры длины, а затем – на изделия.

Концевая мера длины имеет форму прямоугольного параллелепипеда с двумя плоскими параллельными измерительными поверхностями и изготовлена из стали по ГОСТ 9038 – 83 (рис. 1.1.1).

Концевые меры служат для хранения единицы длины и передачи размера от эталона длины до изделия. С их помощью поверяют, градуируют и устанавливают на размер измерительные приборы и инструменты, произво-дят особо точные разметочные работы.

Рис. 1.1.1. Концевая мера длины

За рабочий размер концевой меры принимают её срединную длину, т.е. длину перпендикуляра, опущен-ного из середины одной из измерительных поверхностей меры на противоположную.

Разность между наибольшей и наименьшей длинами концевой меры называется её отклонением от плоскопараллельности, она должна лежать в заданных достаточно узких границах (0,16 – 0,35 мкм).

Номинальные размеры концевых мер установлены в пределах от 0,1 до 2000 мм с градацией (лат. gradatio –постепенное повышение, от gradus - ступень, степень) 0,001, 0,01, 0,5, 10, 25, 50, 100 и 1000 мм.

Шероховатость измерительных поверхностей концевых мер должна быть настолько малой (порядка 0,06 мкм), чтобы придать мерам притираемость. Притираемость – это свойство поверхностей, обеспечи-вающее прочное сцепление концевых мер между собой, а также с плоской стеклянной или кварцевой пластинами при прикладывании или надвигании одной меры на другую или меры на пластину. Притираемость необходима при сборке концевых мер в блоки из нескольких штук. Они должны выдерживать не менее 500 притираний друг к другу.

Концевые меры комплектуют в наборы, каждому из которых присвоен определённый номер (всего 20 номеров). Номинальные размеры мер, входящих в эти наборы, составляет арифметическую прогрессию с разностью 0,001, 0,01, 0,5, 1 и 10 мм.

По точности изготовления концевых мер их наборы подразделяют на четыре класса: 0, 1, 2, 3, из которых высшим является нулевой. Кроме того, для мер, находящихся в эксплуатации, установлены дополни-тельно 4 и 5-й классы, а по соглашению сторон изготовля-ют меры класса 00.

Концевые меры применяют для непосредственных измерений размеров деталей и калибров, причём при измерении диаметров отверстий радиусные боковинки притираются к блокам плиток. По концевым мерам производят настройку приборов на нулевую отметку шкалы при относительных измерениях, градуировку (нанесение отметок) и тарировку (определение цены деления) шкал приборов; поверку приборов, а также точную настройку станков на размер. Наборы образцовых мер на заводах служат средством хранения единицы длины.

1.2. Линейка масштабная

Линейка – простейшее устройство для измерения линейных размеров, представляющее собой тонкую плас-тину с нанесённой на неё масштабной шкалой.

Металлические линейки делают из стальной пружинной термообработанной ленты толщиной 0,4 – 1 мм с ценой деления 0,5 и 1 мм. Их длина составляет 150, 300, 500 или 1000 мм. Допускаемые отклонения общей длины, в зависимости от её величины, составляют от  0,10 до  0,20 мм, сантиметровых делений  0,10 мм, а миллиметровых  0,05 мм.

Внешний вид линейки представлен на рис. 1.2.1.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Рис. 1.2.1. Линейка

Технические характеристики линейки масштабной:

- диапазон измерений, мм 0 – 300

- цена деления, мм 1

- предел допускаемой погрешности, мм 0,5

1.3. Штангенциркуль

Штангенциркуль (от нем. Stangenzirkel, Stange – стержень, прут и Zirkel, от лат. circulus – круглый, циркуль) – универсальный измерительный инструмент для определения наружных и внутренних линейных размеров абсолютным контактным методом, а также разметочных работ.

Он основан на использовании нониуса (от Nonius – от латинизированного имени португальского математика и изобретателя этой шкалы П. Нуниша (P. Nunes, 1492 - 1577)), т.е. вспомогательной шкалы, по которой отсчитывают доли делений основной шкалы какого-либо средства измерения. Нониус служит для повышения точности отсчёта по масштабной линейке и тем самым точности измерения. Конструктивно он оформлен в виде дополнительной металлической пластины с делениями, укреплённой на подвижной рамке.

Погрешность отсчёта измерения по нониусу c составляет

c = , (1.3.1)

где a – интервал деления основной шкалы (обычно 1 мм); n – число делений шкалы нониуса.

На рис. 1.3.1 изображён штангенциркуль, который состоит из штанги 1 с нанесённой на ней основной миллиметровой шкалой и перемещаемой от руки рамкой 2 со шкалой нониуса, обеспечивающей точность отсчёта по шкале штанги до 0,05 или 0,1 мм. На штанге и рамке имеются губки 3 и 4 для наружных измерений. При сомкнутых губках отсчёт по шкале равен нулю.

Штангенциркули с величиной отсчёта по нониусу 0,05 мм имеют допустимую погрешность показаний 0,05 мм для предела измерения до 500 мм.

2 1

4 3

Рис. 1.3.1. Штангенциркуль:

1 – штанга; 2 – рамка со шкалой нониуса; 3, 4 - губки

Штангенциркуль ШЦ1 модели 221111 имеет следующие технические характеристики: