Zarządzanie i inżynieria produkcji "Podstawy metrologii"

1

Ćwiczenie nr 4

Pomiary przyrządami z przekładnią mechaniczną

1. Cel ćwiczenia

Zapoznanie studentów z niektórymi przyrządami mechanicznymi, służącymi

do pomiarów długości oraz z techniką pomiarów za pomocą tych przyrządów.

2.Podstawy teoretyczne

Przyrządy z przekładnią mechaniczną stanowią bardzo liczną grupę

przyrządów służących do pomiarów długości. Przyrządy te można

w uproszczeniu sklasyfikować w pięciu grupach:

- przyrządy mikrometryczne,

- czujniki zębate,

- czujniki dźwigniowe,

- czujniki dźwigniowo-zębate,

- czujniki dźwigniowo-sprężynowe.

Przyrządy mikrometryczne zostały już omówione w poprzednich ćwiczeniach.

Najprostszą konstrukcją wyróżniają się czujniki dźwigniowe, oparte na zasadzie

dźwigni. Typowymi czujnikami dźwigniowymi są minimetry (znane w Polsce

również pod nazwą limimetry). Na trzpieniu pomiarowym 1 umieszczony jest

dwustronny nóż 3. Nóż ten wchodzi w wycięcie w dźwigni 5. Dźwignia z

drugiej strony opiera się na nieruchomym nożu 6. Nóż przesuwając się wraz z

trzpieniem powoduje obrót dźwigni i połączonej z nią wskazówki dookoła

ostrza noża. Sprężyna 2 powoduje docisk dźwigni do noży i jednocześnie

wywołuje odpowiedni nacisk pomiarowy trzpienia na mierzony przedmiot.

Zmiany położenia noża pochylnego wprowadzają w działanie przekładni

określony błąd systematyczny rosnący proporcjonalnie ze wzrostem kąta. Stąd

też minimetry mają mały zakres wskazań nie przekraczający ± 0,2 mm od

środkowego położenia wskazówki, przy wartości działki elementarnej 0,01 mm.

Obecnie nie produkuje się tego rodzaju czujników.

Zarządzanie i inżynieria produkcji "Podstawy metrologii"

2

Rysunek 1. czujnik dźwigniowy budowa 1 - trzpień pomiarowy, 2 - sprężyna, 3
- dwustronny nóż, 4 - wskazówka,

Najczęściej spotykanym przedstawicielem czujników zębatych jest

czujnik zegarowy. Jego schemat przedstawiono na rys. 2.

Rys. 2. Schemat czujnika zegarowego; 1 - trzpień pomiarowy, 2 - listwa zębata,

3- obudowa czujnika; 4 - koło zębate, 5 - wskazówka obrotów,

Zarządzanie i inżynieria produkcji "Podstawy metrologii"

3

6 i 7 – koła zębate, 8 - wskazówka, 9 – sprężyna spiralna; 10 - sprężynka,
11 - dźwignia, 12 - koło zębate

Trzpień pomiarowy 1 jest związany sztywno z listwą zębatą 2. Przekazuje

on swój ruch na koło zębate 4 ze wskazówką obrotów 5. Koło zębate 4

jest współosiowo połączone z kołem 6, za pośrednictwem którego ruch

obrotowy jest przekazywany na koło zębate 7. Współosiowo z kołem 7

jest zamocowana wskazówka 8, której przemieszczenie jest proporcjonalne do

przemieszczenia

trzpienia

pomiarowego

1.

Koło zębate 12 wraz

ze spiralną sprężyną 9 służy do kasowania luzu międzyzębnego w przekładni

zębatej. Dźwignia 11 ze sprężyną 10 ustala właściwy nacisk pomiarowy.

Czujniki zegarowe są produkowane w rozmaitych wariantach, najczęściej

z działką elementarną 0,01 mm i zakresem pomiarowym 0-10 mm.

Czujniki

dźwigniowo-zębate

umożliwiają

znaczne

zwiększenie

dokładności pomiaru w porównaniu z czujnikami zębatymi. Istnieje wiele

odmian tych czujników. Najdokładniejsze z nich charakteryzują się dużym

zakresem pomiarowym i wysoką dokładnością. Najstarszym przedstawicielem

tej grupy przyrządów jest ortotest. Schemat przyrządu pokazano na rys. 3.

Rys. 3. Schemat czujnika dźwigniowo-zębatego; 1 - trzpień pomiarowy,

2 i 3 - ramiona dźwigni; 4 - segment zębaty, 5 - koło zębate; 6 - wskazówka

Zarządzanie i inżynieria produkcji "Podstawy metrologii"

4

Zakres pomiarowy przyrządu wynosi ±100 µm a działka elementarna l µm.

Obecnie są produkowane bardziej doskonałe przyrządy, np. o zakresie

pomiarowym 0-5 mm i działce elementarnej 0,002 mm, albo o zakresie

0-2 mm i działce elementarnej 0,001 mm.

W czujnikach sprężynowych jest wykorzystane zjawisko rozkręcania się taśmy

z brązu przy rozciąganiu jej końców. Najczęściej spotykanym czujnikiem

sprężynowym

jest

mikrokator.

Przełożenie

mikrokatora

jest określone przez własności materiału taśmy, jej wymiar i kąt skręcenia.

Materiałem na taśmy jest najczęściej brąz berylowy. Wartość działki

elementarnej wynosi najczęściej l µm. Błąd wskazań nie przekracza ±0,6 µm.

Zakres pomiarowy przyrządu ±30 µm. Na końcu trzpienia pomiarowego 2,

w zależności od kształtu powierzchni mierzonej, można zakładać różnego

rodzaju nasadki pomiarowe 1.

Rys. 4. Schemat czujnika sprężynowego: a) mechanizm czujnika, b) widok

sprężyny 3; 1 - nasadka pomiarowa, 2 – trzpień pomiarowy, 3 - sprężyna,
4 - korpus, 5 - sprężyna śrubowa, 6 - obudowa, 7 - sprężyna, 8 - taśma,

Zarządzanie i inżynieria produkcji "Podstawy metrologii"

5

9 – sprężyna płaska, 10 - kolek, 11- wkręty regulacyjne, 12 - wskazówka,
13 - podziałka, 14 - górny ogranicznik przesuwu, 15 – tłumik olejowy,
16 - dolny ogranicznik przesuwu

3.Sprawozdanie

W sprawozdaniu należy zamieścić szkice schematu pomiarowego. Podać

wartości mierzonych elementów. Zamieścić wnioski i uwagi dotyczące

pomiarów.

4. Przykładowe pytania kontrolne

1. Rodzaje czujników.

2. Wymień grupę przyrządów służących do pomiarów długości

3.Budowa czujnika zębatego.

4. Budowa czujnika dźwigniowego.

5. Budowa czujnika dźwigniowo - zębatego.

5. Literatura

Karpiński T., Kacalak W., Łukianowicz Cz., Łukianowicz T.: Ćwiczenia

laboratoryjne z metrologii mechanicznej, Koszalin, Wydawnictwo Uczelniane

Politechniki Koszalińskiej 1997.