Типы и характеристики наиболее распространенных универсальных средств измерения, используемых при контроле отверстий и валов диаметром от 1 до 500 мм, приведены на странице «Основы технических измерений».
Ниже приводятся краткие сведения об универсальных средствах и методах измерения гладких цилиндрических сопряжений размерами менее 1 и более 500 мм.
Универсальные средства измерения размеров менее 1 мм.
Для измерения малых отверстий находят применение так называемые нониусные (рисунок 15, а) и индикаторные (рисунок 15, б) нутромеры.
Принцип действия нутромеров основан на осевом перемещении конической иглы. Основным недостатком этого метода измерения является влияние параметров фаски отверстия на результат измерения. Соответствующая погрешность f определяется по формуле
где г — радиус закругления фаски, α — угол конуса.
Так, при конусности 1/100 и радиусе закругления фаски г= 0,1 мм погрешность f = 0,001 мм. Однако такие благоприятные условия (малый радиус и малый угол уклона конической иглы) бывают не всегда.
Кроме этого, для измерения малых отверстий может быть использован пневматический метод, причем оценивается не собственно диаметр отверстия, а пропускная способность отверстия, включая погрешности его формы.
При контроле отверстий диаметром от 0,2 до 0,5 мм. воздух непосредственно пропускается через отверстие (рисунок 16). Штуцер 1 присоединяется к прибору и к контролируемому изделию 2. Воздух поступает в отверстие 3 контролируемого изделия и выходит в атмосферу.
Отверстия диаметром свыше 0,5 мм контролируются при помощи аттестованной проволочки, которая вставляется в отверстие, с тем чтобы площадь кольцевого зазора не была больше площади сечения диаметром 0,5 мм., в противном случае нарушается стабильность показаний.
Для измерения наружных размеров (валиков) наибольшим распространением пользуется проверка при помощи рычажных приборов (миниметры, индикаторы, микроиндикаторы и др.) сравнительным методом, причем эти приборы можно использовать и для абсолютных измерений во всех тех случаях, когда размер измеряемой детали меньше предела измерения по шкале соответствующего прибора.
Универсальные средства и методы измерения размеров более 500 мм.
Основным универсальным средством измерения внутренних размеров (отверстий) являются штихмасы, оснащенные микрометрическими (рисунок 17, а) или индикаторными (рисунок 17, б) головками или одновременно теми и другими.
На рисунке 17 показан звеньевой микрометрический штихмас конструкции Ново-Краматорского завода (конструктор — инж. Ф. В. Партикевич). Штихмас состоит из микрометрической головки с ценой деления 0,01 мм, защитного звена и набора удлинителей размерами от 13 до 2000 мм. Проверка размера головки с защитным звеном производится по прилагаемой к набору скобе (рисунок 18).
Измерительные наконечники головки и защитного звена армированы твердым сплавом, что способствует повышению износостойкости и продлению срока службы штихмаса.
Пределы измерения штихмасами данной конструкции 75—3000 мм. В целях уменьшения прогиба штихмасам часто придают форму по рисунку 19.
Они находят применение для измерения размеров до 6000 мм. Заводом ЧИЗ освоен выпуск микрометрических нутромеров с индикаторами, имеющими диапазон измерения до 10 000 мм (рисунок 20).
Существенные недостатки штихмасов больших размеров с микрометрическими головками — большой вес, наличие деформации, а также трудности ощущения контакта при измерении. Индикаторные нутромеры свободны от последнего недостатка, но не изготовляются для измерения размеров, превышающих 1000 мм. Для измерения отверстий может быть применен метод измерения по хорде и высоте сегмента. Схема измерения приведена на фиг. 21, а общий вид применяемсго для этой цели прибора с миниметром — на рисунке 22. Диаметр отверстия определяется по формуле
где l — расстояние от оси миниметра до центра ролика; Н — высота сегмента; г — радиус ролика. При расстоянии L = 400 мм. приборы этого типа могут быть рекомендованы для отверстий 4-го и более грубых классов точности при диапазоне измеряемых размеров до 10 000 мм.
Для измерения больших внутренних размеров применяется и метод измерения универсальными средствами от дополнительных баз.
На рисунке 23 показан способ измерения отверстия микрометрическим штихмасом от оправки.
Диаметр изделия D = 2l + d, где d — диаметр оправки.
В качестве универсальных средств измерения наружных размеров широкое применение находят скобы (главным образом трубчатого типа), оснащенные микрометрическими, индикаторными или микрометрическими и индикаторными головками одновременно.
На рисунке 24 показана скоба с микрометрической головкой с верхним пределом измерения 25 мм. Цена деления головки 0,01 мм. Переставной упор позволяет увеличить предел измерения до 100 мм. Существенный недостаток скоб такой конструкции — изменение их размера при измерении (вследствие разгиба).
Микрометрические скобы с индикатором (фиг. 25) позволяют практически устранить этот недостаток. Максимальный размер измерения скобами обычно не превышает 2000 мм, так как при больших размерах скобы получаются тяжелыми и неудобными в работе. В целях облегчения веса скоб предпринимались попытки изготовлять их из дерева как материала, обладающего малым весом, достаточной механической прочностью, легкой обрабатываемостью и нечувствительностью к температурным изменениям.
К недостатку дерева относится его чувствительность к изменениям влажности воздуха. Лучшими свойствами обладает пихта как легкий сорт дерева, быстро сохнущий на открытом воздухе. Для устранения влияния изменений влажности дерево должно оклеиваться алюминиевой фольгой и опрыскиваться после оклеивания алюминием с целью защиты фольги от механических повреждений в цехе.
Метод измерения больших диаметров опоясыванием заключается в измерении длины окружности при помощи ленточных мер. Из различных вариантов этого метода укажем лишь на метод определения размера при помощи стальной ленты с припаянными угольниками (рисунок 26), которые служат для поддержания ленты в процессе измерения.
При опоясывании вала между концами ленты образуется зазор а, измеряемый щупом.
Для измерения валов применяется также и метод измерения по хорде и высоте сегмента. Определение диаметра вала (схема на рисунке 27) производится по формуле
где l, Н и г имеют те же значения, что и для схемы измерения по рисунку 21.
Применяемый для этой цели прибор (седлообразное приспособление с миниметром) был показан на рисунке 22.
Для измерения отверстий, как и при измерении валов, могут быть применены методы косвенного измерения универсальными средствами от дополнительных баз.
На фиг. 28 показан метод измерения диаметра маховика микрометрическим штихмасом. Действительный размер определяется как сумма 2l + d.
