Рисунок 11а. Индикатор часового типа.ъ
Механизм зубчатых приборов состоит из мелкомодульных зубчатых передач с большим передаточным отношением. К зубчатым приборам относятся все индикаторы часового типа (рисунок 11, а).
Наиболее распространены индикаторы с ценой деления 0,01 мм, реже применяются индикаторы с ценой деления 0,002 и 0,001 мм.
Достоинство зубчатых приборов заключается в относительно больших пределах измерений по шкале. Индикаторы с ценой деления 0,01 мм имеют механизм, состоящий из трех зубчатых пар с общим-передаточным отношением К 150. Из них одна пара имеет вспомогательное назначение для устранения «мертвого хода» в механизме. Первая пара (рисунок 11, б) рейка— реечное колесо преобразует прямолинейные перемещения измерительного стержня в угловые перемещения элементов зубчатой передачи.
При перемещении измерительного стержня на 1 мм стрелка индикатора делает полный оборот. Индикаторы, пределы измерения которых больше 3 мм, имеют счетчик оборотов стрелки. Обычно колеса индикатора имеют следующие числа зубьев (если идти в направлении от рейки к стрелке): Z1 = 16; Z2 = 10О; Z3 = 10; у вспомогательного колеса Z4 = 100. Модуль равен 0,199 мм, шаг рейки равен 0,199π ≈ 0,625 мм. Индикаторы с ценой деления 0,001 мм. имеют дополнительную зубчатую пару с передаточным числом 10 : 1.
Малогабаритные индикаторы с пределами измерений по шкале 0—2 мм предназначены главным образом для использования в многомерных измерительных приспособлениях. Торцевые малогабаритные индикаторы имеют с обратной стороны дополнительный измерительный наконечник, направленный перпендикулярно шкале.
Связь между дополнительным и основным измерительными стержнями осуществляется через Г-образный рычаг с передаточным отношением 1:1. Двухмикронные индикаторы завода «Калибр» с пределами измерений 0—2 и 0—3 мм в отличие от индикаторов нормального типа имеют дополнительную пару шестерен, увеличивающих передаточное отношение до К ≈ 750. Основной недостаток зубчатых приборов — относительно малая точность. Большие величины ошибок зубчатых приборов обусловлены главным образом технологическими погрешностями.
Рычажно-зубчатые приборы
Механизмы рычажно-зубчатых приборов представляют собой сочетание собственно рычажной передачи с зубчатой. Это сочетание позволяет расширить пределы измерений по шкале сравнительно с рычажными приборами и одновременно уменьшить погрешности показаний сравнительно с зубчатыми приборами.
Рычажно-зубчатыми приборами являются рычажные скобы, рычажно-зубчатые индикаторы завода «Калибр», рычажно-зубчатые микромеры.
Рисунок 12. Рычажная скоба.
Рычажные скобы (рисунок 12, а и б) относятся к группе наиболее точных и портативных средств для контроля наружных размеров относительным методом. Кинематическая цепь состоит из не равноплечего рычага, на большом плече которого укреплен зубчатый сегмент, и шестеренки (трибки) со стрелкой. Модуль зубчатого зацепления m — 0,11 мм. (шаг t = 0,3456 мм). Общее передаточное отношение системы К ≈ 450.
Рисунок 13. Рычажно-зубчатый индикатор.
Рычажно-зубчатые индикаторы завода «Калибр» (рисунок 13), кинематически подобные рычажным скобам, снабжены измерительным наконечником (малое плечо неравноплечего рычага), который может быть повернут на угол до 90° в обе стороны от продольной оси индикатора.
К большому плечу прикреплен зубчатый сегмент, зацепляющийся с трибкой, на оси которой посажена стрелка. Модуль зубчатой пары m = 0,199 мм (шаг t = 0,625 мм). Передаточное отношение К ≈ 100. Приборы инжинера Монахова завода ЛИЗ не уступают по точности показаний миниметрам, но обладают почти вдвое более широкой шкалой и меньшими габаритами. Существуют две модели рычажно-зубчатого микрометра ЛИЗ: малая — с присоединительной гильзой диаметром 8 мм и большая — с гильзой диаметром 28 мм. В механизме прибора используются детали обычного индикатора часового типа — зубчатые колеса с модулем m = 0,199 мм. (шаг t — 0,625 мм). Передаточное отношение механизма K ≈ 900.
Рисунок 14. Миллимесс.
Миллимессы и приборы Главчаспрома
Миллимессы и приборы Главчаспрома (рисунок 14) с ценой деления 0,001 мм являются наиболее портативными и точными из рычажнозубчатых приборов. Перемещения измерительного стержня 1 воспринимаются неравноплечим рычагом 2, большое плечо которого является зубчатым сектором, вырезанным из колеса Z1 = 288. Сектор зацепляется с промежуточной трибкой Z2 = 18, на оси которой укреплен промежуточный сектор, вырезанный из колеса Z3 = 162. Промежуточный сектор зацепляется со стрелочной трибкой Z4 = 12, на оси которой укреплены стрелка и спиральная пружина (волосок) 3, создающая постоянное силовое замыкание в механизме и выбирающая зазоры в зубчатых парах.
Все оси вращаются в каменных подшипниках. Отводка 4 позволяет поднимать измерительный стержень на высоту до 2 мм. Весь механизм микрометра размещен на платике 5, который винтом 6 может быть повернут вокруг оси 7, чем достигается установка стрелки на ноль. Передаточное отношение К ≈ 1000. Такие приборы с пределами измерений ±0,05 и ±0,5 мм изготовляются заводом ЛИЗ.
Рычажно-микрометрические приборы
Типичным представителем рычажно-микрометрических приборов является рычажный микрометр (рисунок 15, а и б).
Он представляет собой конструктивное сочетание микрометра и рычажной скобы. Значительные погрешности микрометрической пары снижают точность измерений сравнительно с точностью рычажной скобы, но эта точность все же выше, чем у обычного микрометра.
Рисунок 15. Рычажной микрометр.
Пружинные приборы в отечественном приборостроении представлены пружинным микрометром (микрокатором) (рисунок 16, а и б). Передача в пружинном микрометре осуществляется при помощи металлической ленты одна сторона которой (от середины) скручена влево, а другая — вправо. Один конец ленты прикреплен к неподвижной регулируемой стойке, другой конец связан с измерительным стержнем посредством пружинного рычага.
При подъеме измерительного стержня, подвешенного на упругих мембранах, лента растягивается, и ее срединное сечение при этом поворачивается вокруг продольной оси ленты. К этому сечению прикреплена легкая стрелка, скользящая вдоль шакалы прибора. Отношение угла поворота стрелки к величине продольного растяжения ленты изменяется в зависимости от размеров и степени начального скручивания ленты.
Одна из особенностей прибора, обеспечивающая стабильность его показаний, состоит в том, что механизм свободен от тренЪя первого рода. Пружинные микрометры изготовляются с ценой деления 0,001 мм. но могут быть изготовлены также с ценой деления 0,002; 0,0005 и даже 0,0002 мм.
Рисунок 16. Пружинный микрометр.
Измерительные машины
Измерительные машины являются наиболее точными средствами измерения больших длин в машиностроении. Измерительные машины принято разделять на концевые и штриховые. На штриховых машинах (фиг. 17) измерения производят как сличением измеряемой длины контактным методом со штриховой шкалой, так и сличением с концевыми мерами. Измерительные машины этого типа изготовляются с верхним пределом измерения 1; 2; 3; 6 и 12 м.
На рисунке 17 показана измерительная машина с пределами измерений 0—1000 мм. Вдоль станины 1 может перемещаться задняя бабка 2, несущая неподвижный измерительный наконечник и жестко связанная с осветительной системой 3. На передней бабке 4 помещаются отсчетный микроскоп 5 и оптиметрическая трубка 6, несущая чувствительный измерительный наконечник . На станине укреплена стеклянная шкала с делениями через 0,1 мм на длине 100 мм. На одной оси со шкалой помещено десять стеклянных пластинок с двойными штрихами. Штриховые пластинки занумерованы справа налево от 0 до 9. Расстояние от оси симметрии штрихов первой пластины до нулевого штриха шкалы равно 100 леи.
Расстояния между штрихами соседних пластинок также равны 100 мм. Проверяемое изделие укладывается на люнеты (на фигуре не показаны) или на стол, устроенный по типу стола горизонтального оптиметра.
Ось измерения располагается не на одной оси со шкалой машины; однако оптическая схема машины рассчитана таким образом, что перекосы проверяемого изделия относительно оси шкалы вызывают лишь ошибки второго порядка. Измерительная машина приспособлена для измерения наружных и внутренних размеров. В последнем случае используются приспособления того же типа, что и для горизонтального оптиметра.
Рисунок 17. Измерительная машина.
Измерительная машина ВНИИМ (рисунок 18) имеет пределы измерений 0—12 000 мм. В станине машины последовательно расположены две шкалы. Над шкалой 1, имеющей одиннадцать метровых интервалов, перемещается задняя бабка 2, несущая неподвижный измерительный наконечник. Над шкалой 3, имеющей девять дециметровых интервалов, перемещается передняя бабка 4. Коллимационная система с микроскопом 5 позволяет устанавливать бабки на целое число метров, с целым числом дециметров. Дополнительный размер в пределах 100 мм дает миллиметровая шкала 6, легко перемещающаяся вдоль линии измерения под действием постоянного груза. Над шкалой 6 в бабке 4 вмонтирован спиральный микроскоп 7 с ценой деления 0,001 мм. Модернизированная модель такой машины имеет автоколлимационное устройство, позволяющее исключить влияние перекоса бабок и не прямолинейности направляющих.
Машины ВНИИМ позволяют осуществлять абсолютные или сравнительные измерения как наружных, так и внутренних размеров. На концевых машинах измерения производят путем сличения измеряемой длины с плитками или другими концевыми мерами. Пределы измерения шкалы измерительной головки (индикатора, микрометрического винта) у концевых машин обычно малы по сравнению с общими пределами измерений машины.
Концевые машины применяются главным образом для измерения размеров свыше 1000 мм.
Рисунок 18. Измерительная машина.
На рисунке 19 изображена машина (конструкции БВ МС и ИП) для измерения нутромеров и линейных скоб. Машина состоит из массивной станины 1, длина которой зависит от верхнего предела измерений (от 3 до 10 м), правой 2 и левой 3 бабок, двух люнетов 4, столиков 5 и чувствительного упора 6, размещенных на направляющих станины. Измеряемое изделие укладывают на люнеты (нутромер) или на столики (скоба) в положении, обеспечивающем наименьший прогиб. Посредством маховичков на люнетах и столиках контролируемый размер совмещается с линией измерения, проходящей через наконечники правой и левой бабок.
Перед измерением машина настраивается по образцовому нутромеру или по блоку концевых мер. Установка на ноль отсчетного устройства в правой бабке производится микровинтом, помещенным в пиноли левой бабки. Чувствительный упор 6 позволяет производить настройку машины по мерам меньшей длины, чем измеряемый размер. Если, например, нужно настроить машину на 3 м при наличии образцовой меры в 1 м, поступают следующим образом: левую бабку подводят к чувствительному упору и устанавливают последний на ноль; правую бабку по образцовой мере помещают на расстоянии 1 м от левой бабки; застопорив правую бабку, меру убирают, а левую бабку подводят к правой так, чтобы указатель отсчетного устройства стоял против того же деления, что и до удаления образцовой меры; после этого левую бабку стопорят, а правую отодвигают опять на 1 м; затем левую бабку снова подводят к правой, а последнюю отводят еще на 1 м;
в конечной позиции правая бабка окончательно фиксируется, а левая возвращается к чувствительному упору и стопорится в положении, когда отсчет по чувствительному упору соответствует его нулевой установке. После этого машину можно считать настроенной на требуемый размер.
Рисунок 19. Концевая машина.
К измерительным машинам можно отнести также дли но меры (рисунок 20) — приборы, в которых отсчет линейных величин производится по оптической шкале, вмонтированной непосредственно в измерительный стержень так, что ось шкалы совпадает с линией измерения.
Шкала движется в фокальной плоскости отсчетного микроскопа со спиральным нониусом. Прибор позволяет производить абсолютные измерения в пределах от 0 до 100 мм с точностью до 0,001 мм. Измерительные устройства длиномеров монтируются на вертикальном или горизонтальном штативах, не отличающихся принципиально от штативов оптиметров (1).
Рисунок 19. Схема вертикального длиномера:
I — микроскоп; 2 — измерительный стержень; 3— шкала; 4 — подшипники; 5 — масляный успокоитель.
