ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
Целью лабораторных работ по курсу "Метрология, стандартизация и сертификация" является ознакомление студентов с устройством, правилами эксплуатации и метрологическими характеристиками наиболее распространенных приборов, привитие им навыков в обращении с этими приборами и закрепление знаний, полученных при прослушивании курса лекций.
Измерения в машиностроении производят как с целью установления действительных размеров изделий и соответствия их требованиям чертежа, так и с целью проверки точности технологической системы и подналадки ее для предупреждения брака. Различают два понятия: «измерение» и «контроль». Под измерением понимают нахождение значений физической величины опытным путем с помощью специально предназначенных для этого технических средств. Контролем называется процесс получения и обработки информации об объекте (параметрах детали, механизма, процесса и т.д.) для определения его годности или необходимости введения управляющих воздействий на факторы, влияющие на объект. При контроле деталей проверяют соответствие действительных значений геометрических, механических, электрических и других параметров допустимым.
В лабораторных работах предусмотрены как измерение, так и контроль. В описаниях лабораторных работ приведены только принципиальные схемы и описания измерительных приборов, их метрологические характеристики и приемы работы на них. Более детальное описание излагается в соответствующих курсах.
Лабораторные работы выполняются на точных приборах, часть из которых включается в электросеть. Каждый студент обязан пройти инструктаж по технике безопасности и расписаться в журнале установленной формы. Включение рубильника и прибора производится только с разрешения преподавателя или техника лаборатории после внешнего осмотра исправности электропроводки. Запрещается вращение рукоятки и перемещение деталей прибора без предварительного ознакомления с его описанием. При выполнении лабораторных работ запрещается касаться электропроводки и производить самостоятельный ремонт прибора. При работе на приборе запрещается отвлекаться и отвлекать товарищей. В случае поломки прибор следует немедленно выключить и сообщить о случившемся преподавателю. После выполнения лабораторной работы необходимо выключить прибор, привести в надлежащий порядок рабочее место и закрыть прибор чехлом.
Лабораторная работа 1
КОНТРОЛЬ ГЛАДКИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ
Цель работы: измерить детали (втулки), выполненные по чертежу, и определить их годность; научиться пользоваться широко применяемыми универсальными измерительными средствами: штангенциркулем, индикатором, индикаторным нутромером и прибором для измерения радиального биения; приобрести навыки определения допусков по справочникам и нанесения их на чертежи; определить отклонения деталей от правильной геометрической формы; дать заключение о годности деталей.
Описание измерительных средств
Штангенциркуль. Отсчетным устройством в штангенциркуле является линейный нониус, который позволяет отсчитывать дробные доли интервала делений основной шкалы. При измерении шкала нониуса смещается относительно основной шкалы, и величину этого смещения определяют по положению нулевого штриха нониуса. Нулевое положение шкалы нониуса и положение при отсчете измеряемого размера для различных нониусов показаны на рис. 1.1.
`
Рис. 1.1
Отсчет измеряемой величины по шкале с нониусом складывается из отсчетов целых делений N на основной шкале и дробной части деления по шкале нониуса: А = а×N+ С×К, где а - цена деления основной шкалы; С - цена деления нониуса; К - штрих шкалы нониуса, совпадающий со штрихом основной шкалы.
Индикатор часового типа с ценой деления 0,01 мм может применяться как для относительных, так и для абсолютных измерений. Общий вид индикаторной головки с ценой деления 0,01 мм и принципиальная схема ее устройства показаны на рис 1.2, а.
В индикаторах этого типа перемещение измерительного стержня 1 с наконечниками 10 и 11 вызывает перемещение большой стрелки 2 по шкале 3 и малой стрелки по шкале 4. Шкала 4 – указатель оборотов, то есть по ней отсчитывается целое число оборотов большой стрелки 2.
Перемещение указателя производится при помощи зубчатой передачи, схема которой изображена на рис. 1.2, б.
Рис. 1.2
На измерительном стержне 1 нарезана зубчатая рейка. При измерении детали линейное перемещение измерительного стержня вызывает поворот малого 12 и большого 13 зубчатых колес, сидящих на одной оси. Зубчатое колесо 13 сцепляется с колесом 14, на оси которого укреплена большая стрелка индикатора. Малая стрелка указателя поворотов укреплена на оси зубчатых колес 12 и 13. Зубчатое колесо 15 и связанный с ним волосок 16 служат для устранения бокового зазора в передаче, обеспечивая постоянное касание профилей зубьев при прямом и обратном ходе. Пружина 17 служит для создания измерительного усилия 200 ± 80 г.
В индикаторе с ценой деления 0,01 мм поступательному перемещению измерительного стержня 1 на 0,01 мм соответствует перемещение большой стрелки 2 на одно деление шкалы 3. Шкала индикатора вместе с ободком 5 может поворачиваться относительно корпуса прибора так, что против большой стрелки можно установить любой штрих шкалы. Некоторые индикаторы снабжены стопорным устройством 6. Для работы индикатор укрепляют за гильзу 9 или ушко 7, расположенное на корпусе 8, в различных стойках или штативах.
Индикаторный нутромер. Измерительным усторойством в индикаторном нутромере (рис. 1.3) служит индикатор. В нутромерах обычного типа применяются индикаторы с ценой деления 0,01 мм, в индикаторах повышенной точности – рычажно-зубчатые головки с ценой деления 0,002 или 0,001 мм.
Индикатор 1 вставляется в трубку нутромера 2 и закрепляется цанговым зажимом, разрезным кольцом 13 и гайкой 14. Измерительные стержни — подвижный 3 и неподвижный 4(сменная вставка) - расположены в корпусе 5. Измерительный стержень 3 оканчивается клином, который при перемещении стержня действует на шарик 6, передающий движение на стержень 7 и измерительный стержень индикатора. Передаточное
отношение равно единице. Центрирующий мостик 8 шарнирно соединен через ось 9 с корпусом 5. Усилие мостика создается пружиной 10, действующей на мостик через колпачок 11. Измерительное усилие создается индикатором и пружиной 12.
|
|
Небольшим покачиванием прибора слева направо находят наименьшее показание, соответствующее диаметру отверстия, а небольшими поворотами вокруг вертикальной оси – наибольшее показание прибора. Действительный размер отверстия равен отклонению от нуля (с учетом знака) плюс размер блока. При снятии показаний по шкале следует учитывать изменение положения стрелки указателя оборотов, после окончания измерения - проверить нулевое показание прибора.
Прибор биения (ПБ) служит для измерения радиального биения (рис. 1.5); в данной работе используется для измерения несоосности отверстия и наружной поверхности втулки; состоит из станины 6, бабок 4
с центрами 3 и стойки с консолью 2. Бабки могут перемещаться по направляющим станиныи закрепляются при помощи винтов 5. Индикатор 1 укрепляется в державке консоли.
Измерение втулок
По эскизу (рис. 1.6) изготовлена партия из трех деталей (втулок). Необходимо произвести измерение действительных размеров втулок, определить отклонение от правильной цилиндрической формы, соосность наружной и внутренней поверхностей, рассчитать предельные
|
|
|
|
|
|
|
|
 | |||
 |
Рис. 1.6
Частными случаями отклонений от цилиндрической формы являются овальность, конусность, бочкообразность и седлообразность.
Овальность определяется как разность между наибольшим и наименьшим диаметрами одного поперечного сечения во взаимно перпендикулярных направлениях (рис. 1.7, а), деленная на 2; конусообразность - как разность между наибольшим и наименьшим диаметрами по торцам детали в одном и том же продольном сечении (рис. 1.7, б), деленная на 2; бочкообразность или седлообразность – как разность между наибольшим и наименьшим диаметрами по середине и по торцам (рис. 1.7, в и г), деленная на 2.
Результаты измерений и расчетов заносятся в соответствующие графы табл. 1.1 и 1.2.
Таблица 1.1
| Номер втулки | Размер втулки | Результаты измерений, мм | Предельные размеры по стандарту | Заключение о годности | ||||
| Направление | Сечение, перпендикулярное оси | |||||||
| А-А | В-В | С-С | Наиб. | Наим. | ||||
| Æ40Н9 | I-I | |||||||
| II-II | ||||||||
| I-I | ||||||||
| II-II | ||||||||
| I-I | ||||||||
| II-II |
Для определения погрешностей формы диаметр каждой втулки измеряют в трех сечениях (А-А, В-В, С-С), перпендикулярных оси, и в двух взаимно перпендикулярных направлениях I-I и II-II согласно схеме, приведенной на рис. 1.8.
|
стрелка не сделает 1–2 оборота. Затем, медленно вращая втулку на оправке, замечают наибольшее и наименьшее показания индикатора за полный оборот детали и заносят в табл. 1.2 абсолютную величину разности этих показаний, которая является величиной отклонения от соосности в диаметральном выражении.
Таблица 1.2
Отклонения от правильной геометрической формы
И от соосности втулок
| Номер втулки | Погрешность формы | Отклонение от соосности | Заключение о годности | ||||||||||
| Овальность | Конусность | Бочкообразность | Седлообразность | ||||||||||
| А-А | В-В | С-С | I-I | II-II | I-I | II-II | I-I | II-II | А-А | В-В | С-С | ||
Обработку результатов измерений производят следующим образом:
1. По номинальному размеру и обозначению поля допуска по ГОСТ 25347 – 88 (см. приложение I, табл. 2) находят предельные отклонения, затем подсчитывают предельные размеры (наибольший и наименьший), которые заносят в табл. 1.1.
2. Строят поле допуска, на котором указывают предельные отклонения, номинальный, наибольший и наименьший размеры.
3. Рассчитывают погрешности формы деталей и заносят в табл. I.2.
4. Определяют степень точности по форме и расположению в зависимости от квалитета диаметра и относительной геометрической точности по табл. 1 приложения Х. Принимаем нормальную (А) относительную геометрическую точность.
5. Определяют допуски цилиндричности по табл. 4 приложения XIII и соосности по табл. 2 приложения X в зависимости от назначенной степени точности формы и расположения поверхностей и проставляют их на эскизе детали (см. рис. 1.6).
6. Дают заключение о годности деталей по размеру, цилиндричности и соосности. Если действительные размеры ни в одном из сечений не выходят за установленные предельные размеры, а отклонения формы и соосности - не больше допустимых значений, то деталь считается годной.
Отчет по работе должен содержать цель работы, эскиз детали, схему поля допуска диаметра отверстия, результаты измерений и обработки данных в виде табл. 1.1 и 1.2.
Вопросы для самопроверки
1. Изобразите графически, а также дайте определение погрешностей формы цилиндрических и плоских поверхностей.
2. Изобразите графически поля допусков на контролируемые размеры.
3. Что такое допуск, поле допуска и посадка?
4. Что такое система отверстия и система вала? В какой системе выполнен контролируемый размер?
5. Изобразите схему полей допусков в системе вала и в системе отверстия.
Лабораторная работа 2