Mech_precyz_731[03]_Z1.04

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MINISTERSTWO EDUKACJI

NARODOWEJ

Michał Sylwestrzak

Montowanie przyrządów pomiarowych
731[03].Z1.04

Poradnik dla ucznia

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2006

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Recenzenci:
mgr inż. Jerzy Giemza
mgr inż. Igor Lange

Opracowanie redakcyjne:

mgr inż. Michał Sylwestrzak

Konsultacja:

mgr inż. Andrzej Zych

Korekta:

Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 731[03].Z1.04

„Montowanie przyrządów pomiarowych”, zawartego w modułowym programie nauczania dla
zawodu mechanik precyzyjny 731[03].

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2006

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie

2. Wymagania wstępne

3. Cele kształcenia

4. Materiał nauczania

4.1. Klasyfikacja przyrządów pomiarowych. Montaż elementów wskazujących

w przyrządach pomiarowych

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2. Montaż przyrządów do pomiarów warsztatowych

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

4.3. Montaż przyrządów pomiarowych do pomiaru temperatury, ciśnienia

i przepływu

4.3.1. Materiał nauczania

4.3.2. Pytania sprawdzające

4.3.3. Ćwiczenia

4.3.4. Sprawdzian postępów

4.4. Montaż przyrządów pomiarowych do pomiaru masy, czasu, wilgotności
i prędkości kątowej

4.4.1. Materiał nauczania

4.4.2. Pytania sprawdzające

4.4.3. Ćwiczenia

4.4.4. Sprawdzian postępów

5. Sprawdzian osiągnięć

6. Literatura

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Poradnik ten będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy i umiejętności dotyczących montażu

przyrządów pomiarowych.

W poradniku zamieszczono:

−

wymagania wstępne, czyli wykaz umiejętności, jakie powinieneś mieć już ukształtowane,
aby bez problemów opanować treści nauczania w ramach tej jednostki modułowej,

−

cele kształcenia, czyli wykaz umiejętności, jakie powinieneś nabyć podczas zajęć w ramach
tej jednostki modułowej,

−

materiał nauczania, czyli niezbędne minimum wiadomości teoretycznych, wymaganych
do opanowania treści jednostki modułowej,

−

zestaw pytań przydatny do sprawdzenia, czy już opanowałeś wymagane treści nauczania,

−

ćwiczenia, w których będziesz doskonalił umiejętności praktyczne w oparciu o wiedzę
teoretyczną, zaczerpniętą z poradnika i innych wskazanych źródeł,

−

sprawdzian osiągnięć, czyli przykładowy zestaw zadań i pytań; pozytywny wynik
sprawdzianu potwierdzi, że dobrze wykorzystałeś zajęcia i nabyłeś niezbędną wiedzę
i umiejętności z zakresu tej jednostki modułowej,

−

wykaz literatury uzupełniającej.

Poradnik ten ma być przewodnikiem, który wprowadzi Cię w tematykę jednostki modułowej,

określi jej zakres i wskaże szczegółowe treści, z którymi powinieneś się zapoznać. Nie zastępuje
ani podręczników, katalogów czy innych źródeł, ani wskazówek, instrukcji i informacji
udzielanych przez nauczyciela.

Na wcześniejszych etapach nauki nabyłeś umiejętności w zakresie, m.in., wykonywania

pomiarów warsztatowych, posługiwania się dokumentacją techniczną, wykonywania połączeń
oraz montażu maszyn i urządzeń precyzyjnych.

W niniejszym poradniku kolejno zostały przedstawione, w ramach odrębnych tematów:

−

ogólna klasyfikacja przyrządów pomiarowych oraz montaż elementów wskazujących,

−

montaż przyrządów do pomiarów warsztatowych,

−

montaż przyrządów do pomiaru temperatury, ciśnienia i przepływu,

−

montaż przyrządów do pomiaru masy, czasu, wilgotności i prędkości kątowej.

Na końcu każdego tematu znajdują się pytania sprawdzające. Odpowiadając na nie,

sprawdzisz stan opanowania danej partii materiału. Jeżeli stwierdzisz, że czegoś nie pamiętasz lub
nie rozumiesz, powinieneś wrócić do materiału nauczania i tam znaleźć odpowiedzi na pytania,
które sprawiły Ci kłopot.

Wykonanie ćwiczeń, zarówno przykładowych z poradnika, jak i innych, zaproponowanych

przez nauczyciela, pozwoli Ci lepiej zrozumieć i utrwalić nabytą wiedzę przez praktyczne
działanie.

Podsumowanie tematu stanowi sprawdzian postępów. Odpowiadaj uczciwie na postawione

w nim pytana. Znajomość własnych słabych stron jest kluczem do nadrobienia braków.

Przykładowy sprawdzian osiągnięć powinien być dobrym treningiem przed zaplanowanym

przez nauczyciela sprawdzianem, podsumowującym poziom wiedzy i umiejętności nabytych przez
Ciebie w ramach realizacji jednostki modułowej.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

731[03].Z1

Montaż maszyn, urządzeń

i przyrządów pomiarowych

731[03].Z1.01

Organizowanie stanowiska

pracy

731[03].Z1.02

Montowanie

mechanizmów

precyzyjnych

731[03].Z1.03

Montowanie maszyn

i urządzeń precyzyjnych

731[03].Z1.04

Montowanie przyrządów

pomiarowych

731[03].Z1.05

Montowanie elementów

mechanicznych

w przyrządach

elektrycznych

Schemat układu jednostek modułowych w module 731[03].Z1

„Montaż maszyn, urządzeń i przyrządów pomiarowych”.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

korzystać z różnych źródeł informacji,

−

stosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony środowiska i ochrony
przeciwpożarowej,

−

posługiwać się dokumentacją techniczną,

−

wykonywać proste obliczenia techniczne,

−

wykonywać pomiary warsztatowe,

−

rozróżniać materiały konstrukcyjne stosowane w mechanice precyzyjnej,

−

wytwarzać proste części maszyn i urządzeń precyzyjnych,

−

rozróżniać maszyny i urządzenia precyzyjne,

−

objaśniać zasadę działania maszyn i urządzeń precyzyjnych,

−

ustalać kolejność czynności podczas montażu maszyn i urządzeń precyzyjnych,

−

oceniać jakość części przeznaczonych do montażu,

−

dobierać wyposażenie stanowiska do montażu mechanizmów, maszyn i urządzeń
precyzyjnych i oceniać jego stan techniczny,

−

dobierać narzędzia do kontroli prac montażowych,

−

montować mechanizmy stosowane w maszynach i urządzeniach precyzyjnych,

−

oceniać jakość wykonania prac montażowych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

rozróżnić przyrządy pomiarowe,

−

objaśnić przeznaczenie przyrządów pomiarowych,

−

wyjaśnić zasadę działania przyrządów pomiarowych,

−

scharakteryzować parametry użytkowe przyrządów pomiarowych,

−

określić dokładność wskazań przyrządów pomiarowych,

−

objaśnić zasady eksploatacji przyrządów pomiarowych,

−

posłużyć się dokumentacją eksploatacyjną przyrządów pomiarowych,

−

wykonać pomiary za pomocą przyrządów do pomiarów warsztatowych oraz przyrządów
do pomiaru temperatury, ciśnienia i masy,

−

wyjaśnić przeznaczenie elementów i podzespołów przyrządów pomiarowych,

−

posłużyć się dokumentacją montażową przyrządów pomiarowych,

−

sporządzić plan montażu przyrządów pomiarowych,

−

dobrać narzędzia, maszyny i oprzyrządowanie do wykonania montażu urządzeń
pomiarowych,

−

zorganizować stanowisko do montażu urządzeń pomiarowych, zgodnie z zasadami
ergonomii, przepisami bhp i ppoż.,

−

ocenić jakość części i podzespołów przeznaczonych do montażu,

−

wykonać montaż przyrządów pomiarowych zgodnie z zasadami bhp,

−

przeprowadzić kontrolę jakości wykonanego montażu,

−

wykonać regulację zmontowanych przyrządów pomiarowych,

−

rozróżnić

elementy

układów

hydraulicznych

pneumatycznych

oraz

objaśnić

ich przeznaczenie,

−

skorzystać z literatury technicznej.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4. MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Klasyfikacja przyrządów pomiarowych. Montaż elementów

wskazujących w przyrządach pomiarowych

4.1.1. Materiał nauczania

Klasyfikacja przyrządów pomiarowych

Mechanizmy drobne i przyrządy precyzyjne możemy podzielić, ze względu na ich

przeznaczenie, na dwie podstawowe grupy:

−

przyrządy i urządzenia pomiarowe,

−

przyrządy  i  urządzenia  innego  zastosowania.  Do  grupy  tej  należą  urządzenia  mechaniczne
i elektromechaniczne  (np.  maszyny  biurowe,  przyrządy  medyczne,  drobny  sprzęt
gospodarstwa  domowego, zabawki mechaniczne, regulatory, urządzenia zliczające itp.) oraz
optyczne  (np.  mikroskopy,  aparaty  fotograficzne,  kamery,  rzutniki  i  projektory,  przyrządy
astronomiczne, niektóre urządzenia medyczne, np. cytoskopy).

Z kolei przyjmując za kryterium podziału ich przeznaczenie, przyrządy i urządzenia

pomiarowe można podzielić na następujące grupy:
1) do pomiaru długości i kątów – np. czujniki i mikroczujniki mechaniczne i elektryczne,

mikroskopy warsztatowe, przyrządy do pomiaru chropowatości powierzchni, kształtu
i profilu, współrzędnościowe maszyny pomiarowe, przyrządy do pomiaru grubości powłok,

2) optyczne geodezyjne, nawigacyjne i laboratoryjne, np. teodolity, niwelatory, dalmierze,

kolimatory, mikroskopy,

3)  do pomiaru ciśnienia, np. manometry, barometry, wysokościomierze,
4)  do pomiaru objętości, np. wodomierze, gazomierze,
5)  do pomiaru masy – wagi,
6)  do pomiaru temperatury – termometry, pirometry,
7)  do  pomiaru  poziomu  cieczy  i  natężenia  przepływu  –  poziomowskazy,  przepływomierze

i rotametry,

8)  do pomiaru czasu, prędkości i przyspieszenia – zegary, obrotomierze, zakrętomierze,
9)  do analizy gazów i cieczy – analizatory, chromatografy,
10)  do  pomiaru  wielkości  elektrycznych  –  np.  amperomierze,  woltomierze,  watomierze,

omomierze, galwanoskopy, mierniki pojemności, wielofunkcyjne mierniki uniwersalne,
oscyloskopy.

Mierniki są to przyrządy pomiarowe podające bieżącą wartość mierzonej wielkości.
Przyrządy rejestrujące (rejestratory) mierzą i dokonują zapisu wielkości mierzonych

w zależności od innych wielkości, najczęściej czasu.

Przyrządy kontrolno - pomiarowe, instalowane w obwodach automatycznej regulacji,

wypracowują sygnały wykorzystywane przez regulatory dla poprawnego przebiegu regulowanych
procesów.

Rozwój elektroniki sprawia, że coraz mniej przyrządów pomiarowych działa na zasadzie

czysto mechanicznej lub elektromechanicznej – na przykład do pomiaru wielkości elektrycznych

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

praktycznie nie stosuje się już mierników
elektromechanicznych (np. magnetoelektrycznych,
elektromagnetycznych itp.), ale cyfrowych.

Także w przyrządach pomiarowych służących

pomiaru

innych

wielkości

stosowane

powszechnie  są  przetworniki,  za  pomocą  których
następuje  przetworzenie  sygnału  mechanicznego
(np. przesunięcia  lub  siły)  na  sygnał  elektryczny
(np. prąd lub napięcie).

Najczęściej

stosowanymi

przetwornikami,

służącymi do przetwarzania przesunięcia na sygnał
elektryczny,

są

przetworniki

indukcyjne

i pojemnościowe, natomiast do przetwarzania siły

−

przetworniki oporowe (tensometry). Następnie

za pomocą przetwornika analogowo - cyfrowego
sygnał napięciowy lub prądowy przekształcany jest
w sygnał cyfrowy, reprezentujący liczbową
wartość wielkości mierzonej.

Przy

zastosowaniu

fotoelektrycznych

przetworników

przemieszczeń

liniowych

i kątowych możliwa jest bezpośrednia zamiana
sygnału wejściowego w postaci przemieszczenia
(obrotu) na sygnał cyfrowy.

Cyfrowy wynik pomiaru może być zarówno

wyświetlany na cyfrowym wyświetlaczu diodowym
(LED)

lub

ciekłokrystalicznym

(LCD),

jak

i np. przechowywany

w pamięci urządzenia

pomiarowego,

przetwarzany

lub

przesyłany

do zewnętrznego

komputera

lub

sprzężonej

z urządzeniem pomiarowym drukarki.

Rys. 1. Tarcza kodowa.

Niepowtarzalny układ pól (jasnych i ciemnych)

sprawia,  że  każdemu  kątowi  ustawiania  tarczy
może  być  jednoznacznie  przyporządkowana
liczba.  Pole  ciemne  jest  odczytywane  przez
czujnik  optyczny  jako  0,  natomiast  jasne  jako  1.
Dla 12 - bitowej tarczy może w ten sposób zostać

zakodowanych

4096

różnych położeń

tarczy kodowej. Przy pomocy takiej tarczy określa
się położenie bezwzględne, czyli względem
położenia zerowego.

pomiaru

przemieszczenia względnego

(inaczej

pomiaru

przyrostowego

albo

inkrementnego)  służy  tarcza  z  naniesionymi  na
jej  obwodzie  kreskami  lub  polami  równej
szerokości. Pomiar polega na zliczaniu impulsów
towarzyszących  przestawieniu  tarczy  z  jednego
położenia  w  drugie,  a  wynikiem  pomiaru  jest
różnica

położeń

tarczy.

Przy

pomiarze

przyrostowym tarcza może wykonywać wiele
obrotów.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Montaż elementów wskazujących ciągłych

Elementami wskazującymi ciągłymi (analogowymi) są podzielnia i wskazówka. Podzielnia

jest częścią przyrządu, na której znajduje się podziałka z oznaczeniami (ocyfrowaniem podziałki,
jednostką mierzoną, klasą przyrządu itp.).

Podczas montażu podzielni należy uważać, aby jej nie pogiąć i nie zarysować bądź zabrudzić

powierzchni  od  strony  widocznej  dla  użytkownika.  Szczególnej  ostrożności  wymaga  montaż
podzielni,  w  której  zastosowane  jest  zwierciadło  zapobiegające  powstawaniu  błędu  paralaksy.
Podczas  montażu  podzielni  kołowych  i  łukowych  należy  zapobiegać  błędowi niewspółosiowości

Rys. 2. Elementy wskazujące ciągłe [2,6]:

a) podziałka  kołowa  z  podstawowymi  oznaczeniami,  b) podzielnia  kołowa  jednostajna,  c) podzielnia
kołowa  niejednostajna  (wartość  działki  elementarnej  i  odległości  kresek  są  różne  w  różnych  częściach
zakresu  pomiarowego),  d) podzielnia  prostoliniowa,  e) podzielnia  łukowa,  f) podzielnia  kształtowa,
g) podzielnia cylindryczna (przykład ruchomej podzielni współpracującej z nieruchomą wskazówką).

Rys. 3. Zjawisko paralaksy przy odczycie wskazań przyrządu z elementami wskazującymi ciągłymi [6]:

a) źródło błędu paralaksy. Jeżeli obserwujemy pod kątem

wskazówkę znajdującą się na wysokości

a nad powierzchnią podzielni, odczytujemy wartość wielkości mierzonej różniącą się o

∆

od wskazywanej przez przyrząd,

b) przykład konstrukcji skali i wskazówki zapobiegających błędowi paralaksy – wskazówka nożowa i skala

lustrzana, pod wycięciem w podzielni umieszczone jest zwierciadło; odczytu należy dokonywać, gdy
obraz wskazówki w zwierciadle jest przysłonięty przez tę wskazówkę – oznacza to, że obserwujemy
wskazówkę prostopadle do powierzchni podzielni, gdy błąd paralaksy nie występuje. [6]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

skali i wskazówki, powodującego błąd odczytu
przyrządu.

Wskazówki przyrządów są na ogół elementami

delikatnymi

wymagają

czasie

montażu

szczególnej  precyzji.  Wskazówki  są  osadzane  na
obsadzie  przez  zapunktowanie  lub  rozwalcowanie,
a następnie  obsada  ze  stożkowym  otworem
wtłaczana  jest  na  ukształtowane  również  stożkowo
zakończenie  wałka.  Podczas  osadzania  wskazówki
na  wałku  może  zajść  konieczność  rozwiercenia
otworu,  którą  to  czynność  należy  wykonać  ostrym
rozwiertakiem,  wiertłem  lub  przez  pokręcanie
w lewo  okrągłego  pilnika  –  iglaka.  W  przypadku
konieczności  zwężenia  otworu  obsady  należy
zastosować,  w  zależności  od  sposobu  ukształtowania  obsady,  nabijaka  lejkowego  lub  nabijaka
z kulistą  polerowaną  końcówką.  Po  zmniejszeniu  średnicy  otworu  obsady  rozwiercamy  go
w opisany powyżej sposób.

Osadzanie wskazówki na wałku wymaga zachowania jej prostopadłości do osi wałka, aby

podczas obrotu wskazówki nie ulegała zmianie jej odległość od podzielni – w przeciwnym
wypadku może dojść do ocierania wskazówki o powierzchnię podzielni.

Wskazówki dokładnych mierników mogą być wyposażone w tłumik oraz przeciwciężary.

Zadaniem tłumika jest tłumienie drgań wskazówki spowodowanych oddziaływaniem sprężyny

zwrotnej.  Najczęściej  spotykane  rozwiązania  to  tłumik  powietrzny  i  tłumik  magnetoindukcyjny.
Tłumik powietrzny składa się z utwierdzonego na wskazówce tłoka lub skrzydełka poruszającego
się w nieruchomej komorze. Pomiędzy elementami tymi pozostawiona jest szczelina, przez którą
przetłaczane jest powietrze podczas ruchu elementu ruchomego. Różnica ciśnień po obu stronach
tego elementu – tłoka lub skrzydełka – powoduje siłę nacisku przeciwdziałającą ruchowi. Tłumik
magnetoindukcyjny  złożony  jest  z  dwóch  nieruchomych  silnych  magnesów  stałych,  pomiędzy
którymi  przesuwa  się  płytka  przytwierdzona  do  organu  ruchomego,  wykonana  najczęściej
z aluminium.  Tłumienie  ruchu  drgającego  uzyskiwane  jest  dzięki  wzajemnie  hamującego
oddziaływania  indukujących  się  w  płytce  tzw.  prądów  wirowych  i pola  magnetycznego
magnesów.  Warunkiem  poprawnej  pracy  tłumików  jest  ich  dokładny  montaż,  polegający
w  przypadku  tłumików  powietrznych  na  uzyskaniu  stałej  wielkości  luzu  pomiędzy  tłokiem
(skrzydełkiem)  a  ściankami  komory, a w przypadku tłumików magnetoindukcyjnych – właściwej

Rys. 5. Tłumiki drgań stosowane w miernikach elektrycznych: a) tłumik powietrzny złożony
z osadzonego na wskazówce skrzydełka poruszającego się w nieruchomej komorze, b) tłumik
magnetoindukcyjny złożony z nieruchomych magnesów stałych, współpracujących z płytką przynitowaną
do wskazówki przyrządu. [1]

Rys. 4. Zwężanie otworu we wskazówkach przy
użyciu: a) nabijaka lejkowego, b) nabijaka
z końcówką kulistą. [6]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

wielkości szczeliny pomiędzy ruchomą płytką
a powierzchniami czołowymi magnesów.

Przeciwciężary

eliminują wpływ ciężaru

niewyrównoważenia ruchomego organu przyrządu
pomiarowego na wskazanie przyrządu. Ich
regulacji dokonuje się po wykonaniu wskazówki
(np. po jej końcowym malowaniu).

Przykładem rozwiązania mającego na celu

zwiększenie dokładności pomiaru i odczytu jest
zastosowanie

metody

optycznej

w postaci

wskazówki świetlnej. Czynności regulacyjne
w przypadku wskazówki świetlnej obejmują:
regulację

położenia

układu

optycznego

związanego

żarówką, regulację ostrości

wskazówki  świetlnej  rzutowanej  na  podzielnię
(poprzez  wzdłużne  ustalenie  położenia  przesłony)
oraz  regulację ustawienia lusterka.

Montaż mechanicznych wskaźników alfanumerycznych

Mechaniczne wskaźniki alfanumeryczne zawierają zbiór znaków, które są pokazywane przez

wskaźnik.  Przykładami  takich  wskaźników  są  wskaźnik  bębenkowy  i  paletowy.  We  wskaźniku
bębenkowym  znaki  (przeważnie  10  cyfr)  naniesione  są  na  obwodzie  walca. Walec  jest  obracany
przez  mechanizm  napędowy  do  momentu,  gdy  przed  okienkiem  obudowy  wskaźnika  ustawiony
zostanie odpowiedni znak.

We wskaźniku paletowym cyfrowym mechanizm obraca zespół wskaźnika do momentu, gdy

na obydwu widocznych połówkach palet pojawi się żądany znak.

Rys. 6. Wskazówka świetlna.
Promień świetlny po przejściu przez szczelinę
przesłony (1) i odbiciu o lusterko (2) pada na
wewnętrzną

powierzchnię

przezroczystej

lub

półprzezroczystej  podzielni  (3).  Lusterko  związane
jest  z  ruchomym  układem  pomiarowym.  Dzięki
dużej  odległości  lusterka  od  podzielni,  małemu
obrotowi  lusterka  odpowiada  duże  przemieszczenie
promienia świetlnego na podzielni. [1]

Rys. 7. Przykłady wskaźników alfanumerycznych [10]:
a) Wskaźnik bębenkowy. Bębenek z naniesionymi cyframi jest osadzony na wspólnej osi z kołem zębatym.
Koło  to  współpracuje  z  drugim  kołem,  osadzonym  z  kolei  na  wspólnej  osi  z  kołem  zapadkowym.
Elektromagnes, przyciągając zworę, powoduje wyzębienie zapadki i zazębienie jej z kolejnym zębem koła
zapadkowego, natomiast sprężyna naciągowa – obrót tego koła.
b) Wskaźnik  paletowy  cyfrowy.  Wskaźnik  zawiera  ułożyskowane  wahliwie  płytki  (palety).  Palety
znajdujące się nad osią obrotu są unoszone przez  osadzone w tarczach kołki. Wałek obraca się skokowo
o taki  kąt,  że  po  wykonaniu  każdego  skoku  sprężynujący  podtrzymywacz    podtrzymuje  opierającą  się
o niego  paletę  w górnym położeniu. Po wykonaniu następnego skoku paleta ta opada i ukazuje się górna
połowa  znaku  naniesionego  na  kolejnej  palecie.  Wskaźniki  takiej  konstrukcji  stosowane  są  nie  tylko
w przyrządach  pomiarowych,  ale  również  do  prezentacji  informacji  w  obiektach  użyteczności  publicznej
(np. uaktualniana cyklicznie informacja o odjazdach pociągów, przylotach samolotów, itp.). [10]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Na poprawność działania wskaźników tego rodzaju rzutuje przede wszystkim jakość

montażu  mechanizmu  napędowego.  W  przypadku  napędu  realizowanego  przez  mechanizm
zapadkowy,  zadbać  należy  o  właściwą  współpracę  zapadki  z  kołem  zapadkowym  i  odpowiedni
naciąg  sprężyn.  Ponadto  szczególnej  staranności  wymaga  montaż  ułożyskowań  palet  we
wskaźniku paletowym.

4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Na czym polega różnica między miernikami a rejestratorami?
2.  Co to jest podzielnia przyrządu pomiarowego?
3.  Co to jest działka elementarna?
4.  Jak określić wartość działki elementarnej?
5.  Z czego wynika błąd paralaksy?
6.  W jakim celu stosuje się tłumiki drgań w przyrządach pomiarowych?
7.  W jakim celu dokonuje się wyrównoważenia organów ruchomych przyrządu pomiarowego?
8.  Jak działa wskazówka świetlna?
9.  Z jakich elementów składa się wskaźnik paletowy?

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Przeprowadź oględziny elementów wskazujących ciągłych przyrządu pomiarowego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) pobrać przyrząd pomiarowy wskazany przez nauczyciela,
2) sporządzić notatkę zawierającą następujące informacje:

−

nazwa i przeznaczenie przyrządu,

−

zakres pomiarowy,

−

typ podzielni,

−

wartość działki elementarnej,

−

oznaczenia dodatkowe na podzielni i ich znaczenie,

−

rozwiązania zapobiegające błędowi paralaksy (w przypadku braku takich rozwiązań
ocenić wielkość błędu paralaksy, obserwując wskazówkę na tle podzielni pod kątem 45º
i odczytując wskazanie przyrządu),

3) przedstawić wynik oględzin przyrządu w trakcie prezentacji wg punktów zawartych

w notatce.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

przyrządy pomiarowe,

−

artykuły piśmienne,

−

poradnik dla ucznia,

−

literatura techniczna.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Przeprowadź wyrównoważenie statyczne organów ruchomych miernika elektrycznego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z instrukcją do ćwiczenia, otrzymaną od nauczyciela,
2)  na podstawie instrukcji sprawdzić, czy organ ruchomy miernika wymaga wyrównoważenia,
3)  dobrać narzędzia potrzebne do otwarcia obudowy miernika,
4)  otworzyć obudowę miernika,
5)  przeprowadzić  oględziny  mechanizmu  miernika  i  odszukać  wszystkie  elementy  przyrządu

opisane w instrukcji,

6)  dobrać narzędzia potrzebne do wykonania wyrównoważenia,
7)  przeprowadzić wyrównoważenie zgodnie ze szczegółową procedurą opisaną w instrukcji,
8)  zgłosić wykonanie ćwiczenia nauczycielowi i zaprezentować jakość jego wykonania,
9)  po  sprawdzeniu  jakości  wykonania  ćwiczenia  zamknąć  obudowę  miernika  i  uporządkować

stanowisko pracy.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

miernik elektryczny,

−

instrukcja do ćwiczenia,

−

wyposażenie pracowni montażu,

−

materiały piśmienne.

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) przeprowadzić odczyt wskazań urządzeń pomiarowych?

2) wyjaśnić cel stosowania i omówić zasady poprawnego montażu

tłumików w urządzeniach pomiarowych?

3) przeprowadzić wyrównoważenie organów ruchomych przyrządu

pomiarowego?

4) wykonać osadzenie wskazówki na osi za pomocą połączenia

wciskanego?

5) wyjaśnić zasadę działania i wykonać montaż mechanicznych

wskaźników alfanumerycznych?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2. Montaż przyrządów do pomiarów warsztatowych

4.2.1. Materiał nauczania

Mikrometry

Mikrometry są przyrządami pomiarowymi nastawczymi, służącymi do dokładnych pomiarów

metodą dotykową.

Gama wytwarzanych mikrometrów jest bardzo szeroka. Produkowane są mikrometry do

pomiaru wymiarów zewnętrznych, wewnętrznych (np. średnicówki mikrometryczne) i mieszanych
(głębokościomierze mikrometryczne) oraz o zastosowaniach specjalnych (np. do pomiaru
gwintów,

blach,

narzędzi

skrawających itp.), w różnych zakresach pomiarowych

(np. 0

25 mm, 25

50 mm itd.).

Dokładność odczytu mikrometrów z odczytem mechanicznym wynosi 0,01 mm;

zastosowanie dodatkowego noniusza pozwala na odczyt z dokładnością 0,001 mm.

Podstawowymi mechanizmami mikrometrów są: śruba mikrometryczna, nakrętka, sprzęgło

i zacisk.

Poprawność wskazań przyrządu zależy od wielkości luzu pomiędzy śrubą a nakrętką.

Do regulacji wielkości tego luzu stosowane są specjalne urządzenia. Stosuje się również
rozwiązanie polegające na samoczynnym usuwaniu luzu z zastosowaniem sprężyny dociskającej.

Rys. 8. Mikrometr:  a) widok, b) przekrój .
1  –  kabłąk,  2  –  końcówka  ruchoma  –  wrzeciono,  połączone  ze  śrubą  mikrometryczną,  3  –  końcówka
nieruchoma  –  kowadełko,  4  –  gwintowana  tuleja  z  podziałką,  5  –  bęben  odczytowy,  6  –  pokrętło  sprzęgła
przeciążeniowego, 7 – zacisk, 8 – pierścień kasujący luz śruby mikrometrycznej. [2]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sprzęgło przeciążeniowe służy do uzyskania właściwego nacisku pomiarowego,

zapewniającego uzyskanie dobrego kontaktu pomiędzy powierzchniami elementu mierzonego
a powierzchniami roboczymi narzędzia i jednocześnie chroni mechanizm pomiarowy przed
uszkodzeniem na skutek zbyt dużej siły nacisku.

Powszechnie stosuje się trzy rodzaje sprzęgieł: z grzechotką, cierne i cierne z regulowanym

naciskiem.

Z kolei zacisk służy do unieruchamiania przyrządu na czas odczytu wyniku pomiaru.

Stosowane są dwa jego rodzaje – zacisk z przeciętym pierścieniem, blokowany i zwalniany
za pomocą radełkowanego pierścienia osadzonego w gnieździe kabłąka, oraz zacisk Johanssona,
złożony z uruchamianego dźwigienką wałka zakleszczającego wrzeciono.

Rys. 9. Sposoby regulacji luzu pomiędzy śrubą mikrometryczną a nakrętką [2,6]:
a) Urządzenie do regulacji luzu. Stożkowa powierzchnia zewnętrzna sprężynującej nakrętki (2) jest objęta

gniazdem tulei zaciskowej (3), połączonej gwintowo z częścią oporową mikrometru (5). Pokrętna tuleja
(4) służy do doprowadzenia nakrętki sprężynującej do oparcia o część oporową.

b) Urządzenie do samoczynnego usuwania luzu. Pomocnicza nakrętka (3) pomiędzy śrubą mikrometryczną

(1) i nakrętką (2) jest zabezpieczona od obrotu względem tej nakrętki za pomocą zęba (4). Sprężyna (5),
znajdująca się pomiędzy nakrętkami (2) i (3), odpycha je od siebie, utrzymując stałe zetknięcie
powierzchni nośnych gwintów śruby i nakrętki przy obrocie śruby w obie strony. [2, 6]

Rys. 10. Sprzęgła mikrometrów [6]:
a) Sprzęgło z grzechotką. Radełkowany krążek (1) łożyskowany na wkręcie (3) ma koło zapadkowe (2)

o skośnych  zębach.  Koło  zapadkowe  opiera  jednym  ze  swoich  zębów  o  skośny  kołek  (4),  który  jest
dociskany  do  powierzchni  zęba  sprężyną  (5).  Ruch  krążka  przy  obrocie  jest  przenoszony  na  obudowę
sprzęgła  (6)  połączoną  z  bębnem  (7)  oraz  na  wrzeciono  (8).  Po  osiągnięciu  przez  nacisk  na
powierzchnię  wrzeciona  siły  większej  od  siły  nacisku  sprężyny  dociskającej  kołek,  zaczyna  on
przeskakiwać po zębach.

b) Sprzęgło cierne. Sprężyna naciskowa (4) jest jednym końcem zamocowana w tulejce (1), łożyskowanej

na trzpieniu (3) z wkrętem (2). Drugi koniec sprężyny opiera się o powierzchnię czołową kołnierza (5),
połączonego z bębnem (6) i wrzecionem (7). Po osiągnięciu nacisku pomiarowego pomiędzy
powierzchniami mierzonego przedmiotu i wrzeciona, swobodny koniec sprężyny zaczyna się ślizgać po
powierzchni kołnierza.

c) Sprzęgło cierne z regulowanym naciskiem pomiarowym. W rozwiązaniu tym poprzez regulacje położeń

wkręta (2) i nagwintowanego pierścienia (5) uzyskuje się określoną siłę nacisku sprężyny (4) na
powierzchnię czołową kołnierza (6). [6]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Czujnikowe przyrządy pomiarowe

Czujnikowe przyrządy pomiarowe (czujniki), stosowane są do określania niewielkich

(z uwagi  na  zakres  pomiarowy  wynoszący  od  kilku  do  kilkunastu  mm)  odchyleń  wielkości
mierzonej  od  wielkości  wzorcowej.  Wartość  działki  elementarnej  (dokładność  odczytu)
czujników  mechanicznych  wynosi  najczęściej  0,001  lub  0,01  mm  (wielkość  działki  elementarnej
uzależniona jest od zakresu pomiarowego).

Ze względu na rodzaj przekładni, zamieniającej ruch prostoliniowy trzpienia pomiarowego

na obrót wskazówki, czujniki mechaniczne dzielą się na:

−

czujniki z przekładnią zębatą (czujniki zegarowe),

−

czujniki dźwigniowe,

−

czujniki z przekładnią dźwigniowo - zębatą,

−

czujniki dźwigniowo - śrubowe,

−

czujniki sprężynowe.

Czujniki wyposażone są często w pokrętną podzielnię oraz nastawiane ręcznie pomocnicze

wskaźniki.  Pokrętna  podzielnia  pozwala  na  ustawienie  wskazania  zerowego  na  wymiar
nominalny,  a  wskaźników  na  górną  i  dolną  granicę  sprawdzanego  wymiaru  przedmiotu
mierzonego,  co  jest  szczególnie  przydatne  przy  powtarzalnych  pomiarach  w  warunkach
produkcyjnych.

Rys. 11. Zaciski do unieruchamiania wrzeciona mikrometru:
a) Zacisk z rozciętym pierścieniem. Wewnątrz radełkowanego pierścienia (1) obejmującego wrzeciono (5)

znajduje  się  przecięty  pierścień  (2).  Jest  on  zabezpieczony  od  obrotu  kulką  (3),  opierającą  się
w gnieździe  kabłąka  (6).  Umieszczony  w  trójkątnym  gnieździe  pierścienia  wałeczek  (4),  przy
pokręcaniu  pierścienia  (1)  w  kierunku  określonym  strzałką,  pod  wpływem  siły  tarcia  zakleszcza  się
między  powierzchniami  przeciętego  pierścienia  i  radełkowanej  nakrętki.  Jednocześnie  przecięty
pierścień  zaciska  się  na  wrzecionie.  Luzowanie  zacisku  następuje  przy  obrocie  pierścienia
w przeciwnym kierunku.

b) Zacisk Johanssona. Wałek (5) ma wgłębienie współpracujące z wrzecionem (3). Przez pokręcenie wałka

dźwigienką (4) dociska się wrzeciono do tulei (2) osadzonej w kabłąku (1). Pod wpływem tarcia
pomiędzy kabłąkiem, tuleją i wrzecionem następuje unieruchomienie mechanizmu. Zwolnienie zacisku
odbywa się poprzez przestawienie dźwigienki do położenia początkowego. [6]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

jakość

montażu

mechanizmu

przyrządu

świadczy rezultat sprawdzenia niedokładności wskazań
czujnika.  Niedokładność  tę  sprawdza  się  w  całym
zakresie  pomiarowym  przy  ruchu  trzpienia  w  obu
kierunkach  za  pomocą  płytek  wzorcowych.  Suma
wartości bezwzględnych odchyłek (przy ruchu trzpienia
w obu kierunkach) w każdym punkcie pomiarowym nie
powinna  przekraczać  połowy  działki  elementarnej
czujnika.

Podczas montażu czujników pomiarowych należy

zwrócić szczególną uwagę na jakość montażu
elementów sprężystych, służących do kasowania luzu
przekładni

oraz

uzyskaniu

właściwego

nacisku

pomiarowego.  Sprawdzenia  luzu  dokonuje  się  w  kilku
punktach zakresu pomiarowego przy działaniu czujnika
raz  w  jednym,  a  raz  w  drugim  kierunku.  Różnica
wskazań  w  żadnym  z  punktów  nie  powinna

Rys. 12. Czujnik zegarowy z przekładnią zębatą czołową [6]:
a) Widok przyrządu.
1  –  trzpień  pomiarowy,  2  –  końcówka  kulista,  3  –  tuleja  do  mocowania  czujnika  w  uchwycie,  4 – duża
wskazówka, 5 – podzielnia z podziałką o działce elementarnej 0,01 mm, 6 – mała wskazówka zliczająca pełne
obroty dużej wskazówki, o działce elementarnej 1 mm, 8 i 9 – ruchome wskaźniki do nastawiania dolnej i górnej
granicy sprawdzanego wymiaru.
b) Mechanizm przyrządu.
1 – trzpień pomiarowy z naciętą zębatką, 2 – końcówka kulista, 3 – tuleja do mocowania czujnika w uchwycie,
prowadząca  ślizgowo  trzpień  pomiarowy,  4  –  kołek  na  trzpieniu  pomiarowym,  5  i  6  –  dźwignia  i sprężyna
realizujące stały nacisk pomiarowy na trzpień za pośrednictwem kołka (4), 7 – sprężyna do usuwania martwych
luzów  uzębienia  przekładni  pomiarowej,  8  –  duża  wskazówka,  9  –  mała  wskazówka,  z

… z

– koła zębate

przekładni. [6]

Rys. 13. Schematy czujników [6]:
a) dźwigniowego,
b) z przekładnią dźwigniowo - zębatą.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

przekraczać granicy dokładności wskazań danego czujnika.

Nacisk pomiarowy w czujnikach wysokiej klasy wynosi ok. 1,5 N (jest to parametr

eksploatacyjny, podawany w karcie katalogowej przyrządu).

Po montażu mechanizmu przeprowadza się jego smarowanie.

Mikroskopy warsztatowe i projektory pomiarowe

Mikroskopy służą do obserwacji małych obiektów (np. mikroskopy biologiczne,

stereoskopowe, z kontrastem fazowym, elektronowe) i pomiarów optycznych małych elementów
(mikroskopy warsztatowe).

Mikroskopy warsztatowe różnią się: zakresami pomiarowymi, dokładnością pomiarową,

sposobem pomiaru, sposobem realizacji posuwu stołu itp.

Prezentowany na rysunku 14 mikroskop warsztatowy z głowicą goniometryczną służy

do pomiaru wymiarów liniowych i kątów.

Przedmiot mierzony umieszcza się bezpośrednio na szklanej płycie stołu pomiarowego lub

w kłach nakładanego na stół konika.

Pomiar wymiarów liniowych odbywa się przy nieruchomej głowicy goniometrycznej i polega

na przestawieniu stołu pomiarowego za pomocą śruby mikrometrycznej, przez pokręcanie bębna

Rys. 14. Mikroskop warsztatowy [6]:
1 – postawa, 2 – stolik, 3 – szklana płytka stolika, 4 i 5 – bębny śrub mikrometrycznych dla prostopadłych
kierunków  przesuwu  stolika, 6 – dźwignia  zwalniająca  sprężynę  dociskającą stolik do płytki oporowej,
7 –  płytka  oporowa,  8  –  płytka  wzorcowa  (zakres  pomiarowy  śruby  mikrometrycznej  zwiększa  się
o grubość  zastosowanej  płytki),  9  –  kolumna  mikroskopu,  10  –  śruba  pochylania  kolumny,  11  –  tubus
(obudowa  układu  optycznego),  12  –  obiektyw,  13  i  14  –  pokrętka  i  zacisk  przesuwu  pionowego  tubusu,
15 –okularowa  głowica  goniometryczna,  16  –  okular  mikroskopu  obserwacyjnego  i  widoczny  w  nim
obraz,  17  –  pokrętka  obrotu  tarczy  goniometrycznej,  18  –  okular  mikroskopu  odczytowego  i widoczny
w nim obraz, 19 – lusterko oświetlacza mikroskopu odczytowego. [6]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

z podziałką oraz odczycie położeń stołu przy pokryciu się linii widocznych w polu
obserwacyjnym mikroskopu z odpowiednimi krawędziami przedmiotu mierzonego.

Do pomiaru kątów służy głowica goniometryczna, obracana w trakcie pomiaru. Umieszczone

są na niej okulary mikroskopu obserwacyjnego oraz mikroskopu odczytowego.

Głowicę goniometryczną pokręca się do momentu pokrycia się wybranej linii na szklanej

tarczy,  osadzonej  w  tarczy  goniometrycznej  i  widocznej  w  polu  widzenia  mikroskopu
obserwacyjnego,  z  pierwszą  krawędzią  mierzonego  przedmiotu.  Za  pomocą  mikroskopu
odczytowego  dokonuje  się  odczytu  kąta,  odpowiadającego  temu  położeniu  głowicy. Mikroskop
odczytowy  powiększa  podziałkę  o  zakresie  360º  i  działce  elementarnej  1º,  naniesioną
na pierścieniu  osadzonym  na  tarczy  goniometrycznej.  Na  jej  obraz  nakłada  obraz  podziałki
o zakresie  1º  i działce elementarnej wynoszącej 1’, naniesionej na płytce ogniskowej mikroskopu
odczytowego.  Następnie  powtarza  się  te  czynności dla drugiej krawędzi mierzonego przedmiotu
i oblicza mierzony kąt jako różnicę wyników obu odczytów.

Rys. 15. Schemat optyczny mikroskopu warsztatowego [2]:
1 – okular mikroskopu obserwacyjnego, 2 – obrotowa tarcza goniometryczna ze szklana płytką ogniskową, na
której naniesione są znaki (linie) widoczne w polu widzenia mikroskopu obserwacyjnego, 3 – szklane płytki
ochronne,    4  –   pryzmat, 5 – przysłona, 6 – obiektyw mikroskopu obserwacyjnego, 7 – płytka szklana stołu
obrotowego,  8  –  kondensor,  soczewka  odpowiadająca  za  podświetlenie  stołu  obrotowego,  9  –  pryzmat
oświetlacza, 10 – przysłona, 11 – filtr barwny zielony, 12 – lampa oświetlacza, 13 – oświetlacz mikroskopu
odczytowego, 14 – lusterko, 15 – filtr barwny zielony, 16 – obiektyw mikroskopu odczytowego, 17 – okular
mikroskopu  odczytowego,   18 – płytka ogniskowa mikroskopu odczytowego z  podziałką  minutową,
19 – pierścień szklany tarczy goniometrycznej z podziałką stopniową.
Dzięki zastosowaniu zielonych filtrów jasne pola obrazu mają zielony kolor. Zastosowanie przysłon pozwala
na  regulację  poziomu  oświetlenia  i  zapobiega  zjawisku  aberracji  (czyli  zniekształcenia  obrazu  wskutek
niedoskonałości soczewek). [2]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Głównymi czynnikami, wpływającymi na dokładność pomiaru mikroskopami

warsztatowymi, są:

−

prostopadłość kierunków przesuwów stołu pomiarowego,

−

równoległość powierzchni stołu pomiarowego do płaszczyzny wyznaczonej przez kierunki
obu posuwów,

−

dokładność wykonania i montażu śrub mikrometrycznych,

−

dokładność wykonania podziałek na śrubach mikrometrycznych i szklanych płytkach głowicy,

−

dokładność układu optycznego, zwłaszcza powiększenie mikroskopu odczytowego
i współosiowość krzyża kreskowego i podziałki kątowej z osią obrotu głowicy
goniometrycznej.

Projektory pomiarowe są optycznymi przyrządami pomiarowymi, służącymi do wyświetlania

na ekranie powiększonego zarysu sprawdzanego przedmiotu. Są one szczególnie przydatne do
szybkiej kontroli zarysu gwintów, elementów przekładni zębatych, średnic i kształtu małych
otworów, zarysu krzywek, narzędzi skrawających itp.

Projektory umożliwiają uzyskiwanie obrazu przedmiotu w świetle przechodzącym lub

odbitym  i  rzutowanie  go  na  przezroczysty  ekran  z  matowego  szkła,  na  którym  można  dokonać
np.  porównania  zarysu  przedmiotu  z  szablonem  wykonanym  na  przezroczystej  folii w podziałce
zwiększającej,  równej  powiększeniu  projektora.  Za  pomocą  wzorcowych  płyt  pomiarowych
można za pomocą projektora wykonywać również pomiary wymiarów liniowych i kątów.

Rys. 16. Schemat optyczny projektora z ekranem półprzezroczystym [2]:
1 – oświetlacz do obserwacji w świetle odbitym, 2 – oświetlacz  do obserwacji w świetle przechodzącym,
3 – zwierciadło oświetlacza do obserwacji w świetle przechodzącym, 4 – soczewka do obserwacji w świetle
przechodzącym,  5  –  obiektyw,  6  –  zwierciadło,  7  –  ekran,  8  –  zwierciadła  oświetlacza  do  obserwacji
w świetle  odbitym  (zastosowanie  kilku  zwierciadeł  umożliwia  równomierne  oświetlenie  przedmiotu
światłem  odbitym  i  rozprasza  cienie  na  powierzchni  przedmiotu),  9  –  stolik  z  płytą  szklaną, na którym
umieszcza się obserwowany element. [2]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jakie nazwy noszą poszczególne elementy mikrometru?
2.  Jak jest zbudowane urządzenie do samoczynnego kasowania luzu śruby mikrometrycznej?
3.  Z jakich elementów składa się zacisk z rozciętym pierścieniem?
4.  Z jakich elementów składa się sprzęgło grzechotkowe mikrometru?
5.  Jaka jest rola elementów sprężystych w mechanizmie czujnika zegarowego?
6.  Jakie rodzaje ułożyskowania i jakie przekładnie stosuje się w czujnikach pomiarowych?
7.  Jakie  są  główne  elementy  układu  optycznego  mikroskopu  warsztatowego  z  głowicą

goniometryczną?

8. Jakie są główne czynniki decydujące o dokładności pomiaru za pomocą mikroskopu

warsztatowego?

9. Na czym polega różnica pomiędzy obserwacją w świetle przechodzącym i obserwacją

w świetle odbitym za pomocą projektora pomiarowego?

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Wykonaj regulację wskazań, przeprowadź sprawdzenie stanu powierzchni pomiarowych

i dokładności wskazań mikrometru z odczytem noniuszowym.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) pobrać mikrometr przeznaczony do badania,
2) przeprowadzić regulację wskazań mikrometru; w tym celu:

−

zapoznać się z procedurą regulacji mikrometru opisaną w literaturze, wskazanej przez
nauczyciela podczas instruktażu do wykonania ćwiczenia,

−

zidentyfikować elementy regulacyjne mikrometru,

−

dobrać narzędzia niezbędne do przeprowadzenia regulacji,

−

przeprowadzić regulację mikrometru,

−

zaprezentować efekt regulacji nauczycielowi,

3) przeprowadzić sprawdzenie stanu powierzchni pomiarowych mikrometru - w tym celu:

−

zapoznać się z zakresem i sposobem sprawdzania stanu powierzchni pomiarowych,
opisanymi w literaturze wskazanej przez nauczyciela podczas instruktażu do wykonania
ćwiczenia,

−

dobrać pomoce niezbędne do wykonania sprawdzenia płaskości powierzchni
pomiarowych kowadełka i wrzeciona oraz równoległości powierzchni pomiarowych
kowadełka i wrzeciona,

−

przeprowadzić trzykrotny pomiar każdej z wielkości, notując uzyskane wyniki,

−

obliczyć i zapisać średnią arytmetyczną z wyników pomiarów każdej sprawdzanej
wielkości,

4) przeprowadzić sprawdzenie dokładności wskazań mikrometru - w tym celu:

−

pobrać zestaw płytek wzorcowych i oczyścić ich powierzchnie za pomocą benzyny
ekstrakcyjnej,

−

określić 5 punktów pomiarowych, rozłożonych równomiernie w zakresie pomiarowym
mikrometru,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

zestawiając płytki w stosy wykonać pomiary dla ustalonych punktów pomiarowych,

−

zanotować wyniki pomiarów,

−

obliczyć i zapisać błędy wskazań we wszystkich punktach pomiarowych,

−

porównać uzyskane błędy wskazań z wartościami błędów dopuszczalnymi dla
mikrometrów poszczególnych klas i określ, której klasy wymagania spełnia badany
mikrometr, zanotować wnioski,

5) prezentując wynik ćwiczenia grupie, omówić przeznaczenie mikrometru, zakres pomiarowy

i wyniki sprawdzenia stanu powierzchni pomiarowych i dokładności wskazań.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

mikrometr,

−

zestaw płytek interferencyjnych,

−

zestaw płytek wzorcowych,

−

miękka szmatka i benzyna ekstrakcyjna,

−

narzędzia do montażu znajdujące się na wyposażeniu pracowni,

−

artykuły piśmienne,

−

kalkulator,

−

poradnik dla ucznia oraz pozycje literatury lub instrukcja wskazane przez nauczyciela.

Ćwiczenie 2

Przeprowadź sprawdzenie mikroskopu warsztatowego z głowicą goniometryczną.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z instrukcją wykonywania pomiarów za pomocą mikroskopu pomiarowego,
2) zidentyfikować na podstawie instrukcji i poradnika dla ucznia poszczególne elementy

budowy mikroskopu,

3) upewnić się, że potrafisz nazwać elementy budowy mikroskopu, opisać sposób posługiwania

się poszczególnymi elementami obsługi i sposób wykonywania pomiarów,

4)  zgłosić nauczycielowi gotowość do wykonania ćwiczenia,
5)  udzielić poprawnych odpowiedzi na zadane Ci pytania sprawdzające,
6)  pobrać komplet płytek wzorcowych i wybrać z niego płytkę o wartości pomiarowej 20 mm,
7)  sporządzić na kartce tabelę pomiarów, w której będziesz notował uzyskane wyniki:

Lp.

Posuw stolika

Kierunek I odczyt

[mm]

II odczyt

[mm]

Wynik pomiaru

[mm]

8) umieścić płytkę wzorcową na stole mikroskopu i wykonać jej pomiar z wykorzystaniem

przesuwu podłużnego stołu mikroskopu,

9) powtórzyć pomiar zmieniając położenie płytki i kierunek ruchu stołu w czasie dokonywania

pomiaru,

10) obrócić płytkę i wykonać jej pomiar z wykorzystaniem przesuwu poprzecznego stołu

mikroskopu,

11) powtórzyć pomiar zmieniając położenie płytki i kierunek ruchu stołu w czasie dokonywania

pomiaru,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

12) wymienić komplet płytek wzorcowych płaskich na zestaw płytek wzorcowych kątowych

i wybrać z niego płytkę o wartości pomiarowej 30º,

13) na wzór wcześniej wykonanej tabeli narysować drugą, do zapisania pomiarów przy

wykorzystaniu głowicy goniometrycznej,

14) wykonać pomiary kąta dla czterech położeń płytki różniących się o ok. 90º, za każdym razem

zmieniając kierunek obrotu głowicy,

15) zapisać w notatce wnioski dotyczące dokładności pomiarów długości i kątów za pomocą

mikroskopu pomiarowego.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

mikroskop warsztatowy,

−

instrukcja wykonywania pomiarów za pomocą mikroskopu,

−

zestaw płytek wzorcowych płaskich i kątowych,

−

kalkulator i materiały piśmienne,

−

poradnik dla ucznia i literatura techniczna.

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) nazwać główne elementy mikrometru?

2) wyjaśnić działanie poszczególnych mechanizmów mikrometru?

3) wykonać montaż mikrometru?

4) przeprowadzić regulację i sprawdzenie mikrometru?

5) sklasyfikować czujniki pomiarowe?

6) wyjaśnić zasadę działania czujników pomiarowych?

7) przeprowadzić sprawdzenie dokładności pomiaru długości i kątów za

pomocą mikroskopu warsztatowego?

8) nazwać elementy budowy mikroskopu pomiarowego i wyjaśnić ich

przeznaczenie?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3. Montaż przyrządów pomiarowych do pomiaru temperatury,

ciśnienia i przepływu

4.3.1. Materiał nauczania

Przyrządy pomiarowe do pomiaru temperatury

Przyrządami do pomiarów temperatury są:

−

termometry rozszerzalnościowe,

−

termometry ciśnieniowe,

−

termometry termoelektryczne,

−

termometry elektryczne,

−

pirometry.

Działanie termometrów rozszerzalnościowych oparte jest na zjawisku rozszerzalności

cieplnej cieczy oraz ciał stałych pod wpływem temperatury.

Zjawisko rozszerzalności cieczy wykorzystane jest w termometrach szklanych rtęciowych lub

spirytusowych (do wykonywania mniej dokładnych pomiarów).

Termometry takie wykonuje się również jako termometry przemysłowe sygnalizacyjne.

W zawierającą rtęć kapilarę wtapia się dwa druciki platynowe - jeden poniżej podziałki, a drugi na
wysokości odpowiadającej temperaturze, której osiągnięcie ma być sygnalizowane przez
termometr. Rtęć, rozszerzając się, zamyka obwód elektryczny, powodując uruchomienie
sygnalizacji.

Termometry rozszerzalnościowe metalowe dzielą się na:

−

dylatometryczne,

−

bimetalowe.
W termometrach dylatometrycznych wykorzystane

jest  zjawisko  różnej  rozszerzalności  cieplnej  pręta,
wykonanego  z  materiału  o  małej  rozszerzalności
cieplnej  (przeważnie  z  inwaru  -  stopu  zawierającego
64%  żelaza  i  36%  niklu,  a  także  z grafitu lub  kwarcu)
i  stanowiącej  osłonę  przyrządu  metalowej  rurki,
wykonanej z materiału o dużej rozszerzalności cieplnej,
np.  mosiądzu  lub  staliwa.  Pręt,  za  pośrednictwem
ułożyskowania  otwartego,  oddziaływa  na  układ
dźwigniowy,

przekazujący

różnicę

wydłużeń

wskazówce. Zastosowane ułożyskowanie wymaga
zastosowania

sprężyny

naciągowej

dociskającej

dźwignię  do  czoła  pręta.  Regulację  przyrządu
wykonuje  się  za  pomocą  zamykającego  od  dołu  rurkę
wkręta,  który  ustala  względem  obudowy  położenie
dolnego końca pręta pomiarowego.

Termometry

bimetalowe

zawierają

element

pomiarowy w postaci bimetalu.

Bimetal jest to element sprężysty wykonany

w postaci płytki lub taśmy, składający się z dwóch
warstw

metali

różnych

współczynnikach

Rys. 17. Termometr dylatometryczny [2]:
a) budowa, b) zasada działania.
1 – rurka, 2 – pręt, 3 – wkręt regulacyjny,
4 – dźwignia, 5 – sprężyna zwrotna,
6 – wskazówka.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

rozszerzalności  cieplnej,  połączonych  ze  sobą  przez  spawanie,  zgrzewanie  lub  lutowanie.  Pod
wpływem wzrostu temperatury bimetal ulega wygięciu, ponieważ jego strona czynna (o większym
współczynniku  rozszerzalności  cieplnej)  wydłuża  się  bardziej  niż  strona  bierna  (o mniejszym
współczynniku  rozszerzalności  cieplnej).  Bimetale  są  stosowane  w  przyrządach  do  pomiaru
i sygnalizacji  temperatury  oraz  w  innych  urządzeniach  mechanicznych  pomiarowych  do
kompensacji cieplnej, a także w dwupołożeniowych regulatorach temperatury itp.

W termometrach bimetalowych element bimetalowy jest przeważnie zwijany w spiralę, której

koniec zewnętrzny jest utwierdzony do obudowy, natomiast swobodny koniec wewnętrzny –
związany ze wskazówką. Ze zmianami temperatury następuje obrót swobodnego końca
wskazówki. Termometry bimetalowe są proste i odporne na uszkodzenia, ale mało dokładne.

W termometrach ciśnieniowych (manometrycznych)

wykorzystana jest współzależność pomiędzy temperaturą
i ciśnieniem czynnika w zamkniętym naczyniu. W zależności
od rodzaju czynnika rozróżnia się manometry:

−

cieczowe (napełniane rtęcią, naftą lub ksylenem,
o zakresie pomiarowym od

−

50 do 600 ºC),

−

gazowe (napełniane azotem, o zakresie pomiarowym od
0 do 600 ºC),

−

parowe  (napełniane  np.  benzenem,  ksylenem  i  innymi
cieczami  o  niskiej  temperaturze  wrzenia,  w  termometrze
znajduje  się  ciecz  i  jej  para  nasycona,  o  zakresie
pomiarowym od

−

50 do 380 ºC).

Termometry ciśnieniowe składają się z czujnika –

metalowego zbiorniczka wypełnionego czynnikiem, przewodu
przekazującego

(metalowego

przewodu

kapilarnego

o średnicy wewnętrznej poniżej 0,5 mm i długości do 60
metrów, pozwalającego na wykonywanie pomiarów zdalnych)
oraz manometru sprężynowego.

Przy podwyższeniu temperatury czynnik zwiększa swoją

Rys. 19.

Termometr

ciśnieniowy

(manometryczny). [6]

Rys. 18. Wykorzystanie bimetali [2,6]:
a)  termometr  bimetalowy  (1  –  spiralnie  zwinięty  bimetal,  2  –  wskazówka,  3  –  podzielnia);  b)  schemat
układu  kontaktowego  z  czujnikiem  bimetalowym  –  po  osiągnięciu  ustalonej  temperatury,  na  skutek
wygięcia  bimetalu  następuje,  zależnie  od  konstrukcji,  zwarcie  lub  rozwarcie  zestyków;  c)  kompensacja
cieplna  przyrządu  pomiarowego  za  pomocą  bimetalu  –  dzięki  zastosowaniu  bimetalu  przynitowanego
do dźwigni, przy wzroście temperatury następuje wydłużenie ramienia r. Przez wkręcanie lub wykręcanie
wkręta  podpierającego  bimetal  można  zmienić  przełożenie  mechanizmu  bez  zmieniania  jego
charakterystyki cieplnej. [2, 6]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

objętość, powodując odkształcenie rurki Bourdona. System dźwigniowy przenosi przesunięcie
końca rurki na wskazówkę manometru.

Podczas procesu montażu wykonuje się kolejno: montaż manometru, lutowanie przewodu

przekazującego,  napełnienie  zbiornika  czynnikiem,  połączenie  zbiornika  z  przewodem
przekazującym. Napełnianie zbiornika wykonywane jest na specjalnym stanowisku, pozwalającym
na  odmierzenie  określonej  porcji  czynnika  (w  przypadku  termometrów  gazowych  i  cieczowych
pod  ciśnieniem)  i  szczelne  połączenie  zbiornika  z  rurką  kapilarną.  Należy  pamiętać,  że  ciecze
stosowane do napełniania termometrów mają właściwości toksyczne.

Na przewód przekazujący nasuwana jest osłona w postaci plecionki z drutu stalowego. Przed

nałożeniem osłony przewód jest szczególnie wrażliwy na załamania, mogące prowadzić do jego
zaślepienia, powinien być więc układany w luźnych kręgach.

Termometry termoelektryczne w swoim działaniu wykorzystują zjawisko termoelektryczne,

czyli powstawanie napięcia w punkcie połączenia dwóch różnych materiałów przewodzących pod
wpływem temperatury. Czujniki temperatury stosowane w takich termometrach noszą nazwę
termopar lub termoelementów.

W termometrach elektrycznych wykorzystywane jest z kolei zjawisko zmiany parametrów

elektrycznych materiałów pod wpływem zmian temperatury. Czujnikami temperatury są w takich
układach  pomiarowych:  druty  miedziane,  niklowe,  platynowe  i  elementy  półprzewodnikowe  –
termistory,  a  parametrem  zmieniającym  się  pod  wpływem  temperatury  –  opór  elektryczny
(rezystancja)  tych  elementów.  Czujniki  platynowe,  z  uwagi  na  niezmienność  właściwości
w czasie,  stosowane  są  do  najdokładniejszych  pomiarów  (reagują  na  zmianę  temperatury
wynoszącą 0,01 ºC przy zakresie pomiarowym od

−

200 do 1500 ºC).

Pirometry optyczne służą do pomiaru

wysokich temperatur (ponad 600

−

700 ºC). Ich

działanie  opiera  się  na  wykorzystaniu  zjawiska
emitowania  promieniowania  przez  ciała  ogrzane
do  wysokich  temperatur.  Pomiary  pirometryczne
dokonywane  są  bezkontaktowo,  co  jest  ich  dużą
zaletą. Mogą być również automatyzowane.

pomocą

pirometrów

optycznych

dokonywany jest pomiar intensywności świecenia
rozgrzanego badanego obiektu i elementu
porównawczego

−

włókna specjalnej żarówki

wzorcowej  dla  jednej  długości  fali  (światła
czerwonego).  Natomiast  za  pomocą  pirometrów
barwowych  dokonywany  jest  pomiar  energii
promieniowania  dla  większej  liczby  długości  fal
świetlnych.  Pomiar  z  ich  użyciem  jest
rzetelniejszy, ale ich budowa – bardziej złożona.

Sprawdzanie

termometrów

odbywa

się

metodą porównawczą, przez porównanie wskazań
danego termometru i termometru wzorcowego.
Termometry: badany i wzorcowy są umieszczane
obok

siebie

naczyniu

termostatycznym

Rys. 20.  Pirometr  optyczny  ze  źródłem  światła
o stałym natężeniu [2].
Wiązka  światła  wypromieniowanego  przez  obiekt
mierzony  (1)  jest  osłabiana  przez  tarczę  szklaną  (2)
o różnym

zaczernieniu

(tzw.

klin

optyczny).

Położenie  klina  zmienia się pokrętłem do momentu,
gdy  żarnik  żarówki  przestanie  być  widoczny  na  tle
mierzonego  obiektu.  Sprzężona  z pokrętłem  klina
optycznego  wskazówka  pozwala  na  dokonanie
odczytu  na  podzielni  wyskalowanej  w  jednostkach
temperatury.  Dzięki  filtrowi  monochromatycznemu
(3)  obserwator  widzi  obraz  w    okularze  przyrządu
w odcieniach  szarości.    Proste  pirometry  działające
na  tej  zasadzie  są  budowane  jako  urządzenia
przenośne, w obudowach z uchwytem pistoletowym.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

napełnionym cieczą o stałej temperaturze, ciągle mieszanej w celu uniknięcia nierównomiernego
rozkładu temperatur wokół obu przyrządów. Odczytu dokonuje się po ustaleniu się wskazań obu
przyrządów. Po dokonaniu regulacji sprawdzenie należy ponowić.

Do sprawdzania termometrów optycznych (pirometrów) stosuje się żarówkę wzorcową,

stanowiącej wzorzec temperatury. Sprawdzenia dokonuje się po kilkunastu minutach
od włączenia lampy z żarówką wzorcową, który to czas jest niezbędny do ustalenia się natężenia
światła emitowanego przez żarówkę.

Przyrządy pomiarowe do pomiaru ciśnienia

Urządzeniami do pomiaru ściśnienia są manometry. Większość z nich służy do pomiaru

nadciśnienia względem ciśnienia atmosferycznego.

Manometry są klasyfikowane ze względu na charakter mierzonego ciśnienia (np. manometry

podciśnienia, manometry różnicy ciśnień – czyli różnicowe, manometry ciśnienia bezwzględnego,
czyli barometry, manometry wielkich ciśnień), ze względu na sposób wskazania (z odczytem
położenia słupa cieczy, z odczytem wskazówkowym w miejscu pomiaru, z odczytem zdalnym
itp.) oraz ze względu na sposób działania.

Ze względu na sposób działania wyróżniamy:

−

manometry hydrostatyczne – cieczowe (U-rurkowe i naczyniowe) oraz obciążeniowe
(tłokowe, dzwonowe, z pierścieniem uchylnym),

−

manometry sprężynowe ( przeponowe, mieszkowe, z rurką Bourdona),

−

elektryczne.

Rys. 21. Manometr pływakowy różnicowy [6]:
a) zasada działania, b) przekrój przyrządu.
1 – szerokie naczynie z pływakiem, 2 – wąskie naczynie wymienne, 3 – pływak, 4 – dźwignia, 5 – oś
dźwigni, 6 – dławica (uszczelnienie osi 5), 7, 8 – zawory odcinające, pozwalające na wyłączenie
przyrządu, 9 – zawór do wyrównywania ciśnień w naczyniach.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przykładem manometru naczyniowego jest manometr różnicowy pływakowy. Manometr taki

składa  się  z  dwóch  naczyń  połączonych,  wąskiego  oraz  szerokiego,  przy  czym  w  szerokim
naczyniu  znajduje  się  pływak,  unoszący  się  na  powierzchni  cieczy  –  przeważnie  rtęci.  Ruch
pływaka  jest  za  pośrednictwem  dźwigni  przenoszony  na  oś  sprzężoną  z  przekładnią
wskazówkową  lub  urządzeniem  rejestrującym.  Zastosowanie  wymiennych  wąskich  naczyń
pozwala na zmianę zakresu pomiarowego urządzenia (im mniejsza średnica wewnętrzna wąskiego
naczynia, tym mniejszy zakres pomiarowy a większa czułość urządzenia).

manometrze

tłokowym

zmiennym

obciążeniem tłoka (zaliczanym do manometrów
hydrostatycznych),

ciśnienie

mierzone

jest

równoważone obciążeniem tłoka, pochodzącym od
układu dźwigniowo - obciążnikowego.

W manometrze tym znajduje się przekładnia

hydrauliczna

(multiplikator,

czyli

wzmacniacz

ciśnienia), tutaj zastosowana w odwrotnym celu,
czyli

zmniejszenia

ciśnienia

działającego

na tłoczek  pomiarowy.  Dzięki  temu  manometr  taki
może  służyć  do  pomiaru  bardzo  dużych  ciśnień
w układach  hydraulicznych  (do 3500 MPa).  Montaż
manometru

takiej

konstrukcji

powinien

być

poprzedzony starannym myciem współpracujących
elementów układu hydraulicznego, aby zapobiec
uszkodzeniu

przez

zanieczyszczenia

stałe

współpracujących powierzchni. Równie starannie
należy

przeprowadzić

montaż

ułożyskowań

nożowych

zastosowanych

mechanizmie

Rys. 22. Manometr tłokowy ze zmiennym
obciążeniem tłoka [2]
W manometrze zastosowany jest multiplikator
ciśnienia

postaci

swobodnego

tłoka

o stopniowanej

średnicy.

Ponieważ

siły

działające na tłok równoważą się, ciśnienie
w cylindrze o większej średnicy jest mniejsze od
ciśnienia mierzonego, panującego w cylindrze
o średnicy mniejszej.

Rys. 23. Manometr z rurką Bourdona [6]:
a) ogólny schemat mechanizmu,
b) schemat mechanizmu dźwigniowego.
1 – wskazówka, 2 – rurka Bourdona, 3 – końcówka rurki, 4 – łącznik, 5 – sektor zębaty, 6 – korpus,
7 – obsada rurki, 8 – zębnik, 9 – wkręt zaciskowy, 10 – sprężyna spiralna,
c) konstrukcja dźwigniowych mechanizmów manometrów – kolejno: mechanizm bez elementów
regulacyjnych, mechanizm z regulacją za pomocą łączników gwintowych, mechanizm z regulacją poprzez
dogięcie specjalnie ukształtowanych dźwigni. [6]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

dźwigniowym (ruch dźwigni powinien odbywać się
w jednej płaszczyźnie), oraz z uwagi na wysokie
ciśnienia, przewidzianych w konstrukcji przyrządu
uszczelnień.

Działanie manometrów sprężynowych opiera

się na zasadzie sprężystego odkształcenia ciała pod
wpływem ciśnienia działającego na to ciało.
Sprężystymi elementami pomiarowymi (czujnikami
ciśnienia)

są

manometrach

sprężystych

membrany, puszki membranowe, mieszki sprężyste
i rurki sprężyste (rurki Bourdona).

W manometrach z rurką Bourdona pod

wpływem ciśnienia czynnika, znajdującego się
wewnątrz rurki, następuje przesunięcie wolnego
końca

rurki.

Koniec

rurki połączony jest

za pomocą  mechanizmu dźwigniowego z sektorem
zębatym,  współpracującym  z  zębnikiem,  na
którego  osi  osadzona  jest  wskazówka.  Kasowanie
luzów  pomiędzy  uzębieniami  sektora  zębatego
i zębnika odbywa się dzięki sprężynie spiralnej.

Ustawienie wskazania zerowego uzyskuje się

poprzez odpowiednie wzajemne ustawienie zębnika
i sektora zębatego.

czasie

wzorcowania

przyrządu

wykorzystuje

się

elementy

regulacyjne,

zastosowane

konstrukcji

mechanizmu

dźwigniowego, za pomocą których skraca się lub wydłuża ramiona dźwigni mechanizmu.

Rys. 24. Manometr piezoelektryczny [2].
Czujnik ciśnienia złożony jest z dwóch kwarcowych

elementów

piezoelektrycznych,

oddzielonych

metalową tarczą. Płytki ustawione są tak, aby
nastąpiło

dodanie

ładunków

powstałych

na powierzchniach każdej z nich. Metalowa
membrana chroni czujnik przed agresywnym
wpływem

czynnika.

Jeden

zacisków,

za pośrednictwem  obudowy  manometru  połączony
jest  z  zewnętrznymi  powierzchniami  płytek,
a drugi,  za  pośrednictwem  izolowanego  przewodu,
przechodzącego  przez  otwór  w  obudowie  i  górnej
płytce, z tarczą zbierającą ładunek z wewnętrznych
powierzchni  płytek.  Sprężyna  naciskowa  poprawia
dokładność

wskazań

dla

małych

wartości

mierzonego ciśnienia.

Rys. 25. Stanowisko do sprawdzania i wzorcowania manometrów [2].
Wskazanie manometru badanego, umieszczonego na stanowisku probierczym, porównywane jest
z ciśnieniem odpowiadającym ilości nałożonych obciążników.
1 – obciążniki, 2 – stanowiska probiercze, 3 – zawór odcinający badany przyrząd.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Do grupy manometrów elektrycznych należą manometry piezoelektryczne, emisyjne,

rezystancyjne i termoelektryczne. Ponieważ sygnałem wyjściowym tych urządzeń jest sygnał
elektryczny, są powszechnie stosowane w układach automatyki.

W manometrze piezoelektrycznym wykorzystane jest zjawisko piezoelektryczne, polegające

na  powstawaniu  różnicy  napięć  pomiędzy  powierzchniami  kryształów  poddawanych  ściskaniu.
Właściwości  piezoelektryczne  wykazują  kryształy  powszechnie  spotykanego minerału –  kwarcu.
Manometry  piezoelektryczne  cechuje  bardzo  mała  bezwładność,  nadają  się  więc  do  pomiaru
szybkozmiennych ciśnień, np. w komorach silników spalinowych.

Sprawdzania manometrów dokonuje się za pomocą manometrów wzorcowych. Dla

manometrów przeznaczonych do pomiarów średnich i wysokich ciśnień można użyć do tego celu
manometrów tłokowych ze stałym obciążeniem tłoka, realizowanym za pomocą nakładanych
ciężarów.

Przyrządy pomiarowe do pomiaru ilości i natężenia przepływu

Przyrządami do pomiaru natężenia przepływu cieczy i gazów są przepływomierze. Wielkość

przepływu wyraża się przeważnie w jednostkach objętości, natomiast natężenie przepływu
w jednostkach objętości odniesionych do jednostki czasu.

Rys. 26. Przyrządy do pomiaru przepływu [2]:
a)  Przekrój  przepływomierza  śrubowego  do  pomiaru  ilości  przepływu.  b)  Podzielnia  przepływomierza
śrubowego.  Parametry  śruby  pomiarowej  i  przełożenie  pierwszego  stopnia  przekładni  pozwalają  na
wycechowanie  podziałki  z  mnożnikiem  1  bezpośrednio  w  m

, przy czym pełnemu obrotowi wskazówki

odpowiada 10 m

; każdy kolejny stopień przekładni ma przełożenie 10:1, pozwalające na zliczanie

dziesiątek, setek i tysięcy m

. Okresowy odczyt wielkości przepływu polega na dodaniu pełnych jedności,

dziesiątek  itd.  wskazywanych  na  podziałkach  podzielni.  c)  Rotametr  przemysłowy  z  metalową  rurą
pomiarową.  Strumień  cieczy  wpływającej  do  przyrządu  doprowadzony  jest  do  dolnego  króćca.  Przez
grubościenną  szklaną  rurkę  widoczny  jest  drążek  połączony  z  pływakiem  –  jego  zakończenie  stanowi
ruchomą  wskazówkę,  wskazującą  wielkość  przepływu  na  umieszczonej  wzdłuż  szklanej  rurki  podziałce.
Rotametry  tej  konstrukcji  umożliwiają  pomiar  natężenia  przepływu  różnych  rodzajów  cieczy,  ale  do
każdego  rodzaju  cieczy,  z  uwagi  na  ich  różne  lepkości,  wymagane  jest  stosowanie  innej  podziałki.
[2]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przepływomierze dzieli się na następujące grupy:

−

silnikowe, działające na zasadzie różnego rodzaju silników pneumatycznych i hydraulicznych,
w których czynnikiem napędowym jest przepływający płyn; wyróżniamy wśród nich
przepływomierze wirnikowe oraz komorowe,

−

manometryczne, w których pomiaru przepływu dokonuje się w oparciu o pomiar ciśnienia
dynamicznego, wywieranego przez poruszający się płyn, lub różnicy ciśnień, towarzyszącej
przepływowi płynu przez przewód o zmiennym przekroju,

−

elektryczne, mierzące różne wielkości fizyczne towarzyszące przepływowi cieczy,
np. ultradźwiękowe, mierzące prędkość fal akustycznych uzależnioną od prędkości ośrodka,
w którym się te fale rozchodzą.

Typowymi przepływomierzami wirnikowymi są przepływomierze śrubowe i skrzydełkowe.

Pracują  one  na  zasadzie  pomiaru  prędkości  obrotowej  wirnika  lub  turbinki  umieszczonej
w strumieniu  cieczy.  Wirnik  lub  turbinka  napędzają,  przez  wielostopniową  przekładnię
redukcyjną,  urządzenia  zliczające  lub  miernik  prędkości  kątowej  (tachometr).  Warunkiem
poprawnej  pracy  przepływomierzy  wirnikowych  jest  bardzo  staranne  wykonanie  ułożyskowań
elementu  ruchomego,  tak,  aby  opory  tarcia  nie  powodowały  zafałszowania  wyniku  pomiaru.
Ponadto,  ze  względu  na  duże  prędkości  obrotowe,  występujące  przy  pracy  przepływomierzy
skrzydełkowych,  ich  wirniki  powinny  zostać  przed  montażem  wyrównoważone  statycznie
i dynamicznie, co zapobiega drganiom układu i przyspieszonemu zużyciu łożysk.

Przestrzeganie wytycznych dotyczących montażu przekładni jest warunkiem osiągnięcia

długiej żywotności urządzeń zliczających.

W wytwarzanych obecnie cieczomierzach powszechnie stosuję się budowę modułową,

pozwalającą na oddzielenie komory mokrej, w której pracuje element pomiarowy (np. wirnik) od
komory  suchej  (mieszczącej  układ  zliczający).  Element  pomiarowy  i  układ  zliczający  są  ze  sobą
sprzęgnięte  za  pomocą  sprzęgła  magnetycznego.  Dodatkowe  wyposażenie  przepływomierzy
umożliwia  odczyt  zdalny  na  drodze  elektronicznej  (transmisja  może  odbywać  się  np.  na  drodze
radiowej) oraz rejestrowanie i przetwarzanie wyników pomiarów.

Przepływomierze komorowe odmierzają ściśle określone porcje płynu, o objętości równej

objętości roboczej komory, i zliczają odmierzone porcje. Spotyka się wiele odmian takich

Rys. 27. Przepływomierze rotorowe [2]:
a)  cieczomierz  rotorowy  z  rotorami  owalnymi  i  zewnętrznym  uzębieniem,  zapobiegającym  poślizgowi
i uszczelniającym  komory,  b)  gazomierz  rotorowy  z  wirnikami  o  przekroju  w  kształcie  ósemek;  rotory
w każdym  położeniu  stykają  się  tworząc  szczelną  przegrodę,  a  ich  współbieżną  pracę  zapewniają  koła
zębate osadzone na wspólnych osiach z rotorami.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

przepływomierzy, np. cieczomierze bębnowe, puszkowe, tarczowe, tłokowe, gazomierze
miechowe itp., różniące się rozwiązaniami konstrukcyjnymi elementów odmierzających porcję
płynu.

grupy

tej

należą

także

przepływomierze

rotorowe,

których

zastosowane  są  dwa  specjalnie  ukształtowane
wirniki  –  rotory.  Warunkiem  poprawnej pracy
tych  urządzeń  jest  przede wszystkim dokładne
zestawienie

zazębień

obu

rotorów;

współpracujące  powierzchnie  i  uzębienia
powinny  być  wolne  od  zanieczyszczeń,
zwłaszcza  stałych.  Ponadto  w  czasie  ich
montażu

należy

przestrzegać wszystkich

zaleceń

dotyczących

przepływomierzy

wirnikowych.

Przepływomierze

manometryczne:

kryzowe, zwężkowe i tarczowe składają się
z wbudowanego

rurociąg

elementu

spiętrzającego (kryzy, zwężki lub tarczy)
i połączonego z rurociągiem (przed i za
elementem

spiętrzającym)

manometru

różnicowego, wycechowanego w jednostkach
natężenia przepływu.

Odmianą przepływomierza zwężkowego

jest rotametr, w którym rolę zwężki pełni
pierścieniowa szczelina pomiędzy unoszonym

Rys.28. Przepływomierze manometryczne [2,6]:
a) zasada pomiaru natężenia przepływu,
b) zastosowanie w miejsce kryzy zwężki (tzw. zwężka Venturiego) zmniejsza straty ciśnienia
spowodowane tarciem cieczy o przegrodę,
c) sposób połączenia przepływomierza zwężkowego. Pomiarowi za pomocą manometru (4) podlega
różnica ciśnień panujących w szczelinach pomiarowych (1) przez i za zwężką. Zespół zaworów (2) służy
do przyłączania i odłączania manometru. Aby nie uszkodzić manometru różnicowego przez jednostronne
obciążenie ciśnieniem panującym w rurociągu, przyłączanie i odłączanie manometru powinno odbywać się
przy otwartym zaworze wyrównawczym (3). [2, 6]

Rys. 29. Prędkościomierz spiętrzeniowy [2].
Przyrząd

działa

zasadzie

manometru

sprężynowego z puszką membranową i mierzy
ciśnienie dynamiczne, proporcjonalne do prędkości
samolotu,

panujące

przewodzie

rurki

spiętrzeniowej.  Rurka,  umieszczona  na  skrzydle  lub
dziobie  samolotu,  jest  podgrzewana  za  pomocą
grzejnika  elektrycznego,  co  zapobiega  gromadzeniu
się  lodu  w  jej  szczelinach.  Dzięki  dodatkowemu
przewodowi

przyłączającemu,

wnętrzu

urządzenia panuje ciśnienie równe statycznemu
ciśnieniu atmosferycznemu na danej wysokości.
Podziałka

przyrządu

wyskalowana

jest

w jednostkach prędkości.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

przez strugę płynu cylindrycznym pływakiem, a wewnętrzną powierzchnią ukształtowanej
w postaci rozszerzającego się ku górze stożka obudową przyrządu. Położenie pływaka stabilizuje
się na wysokości, przy której jego ciężar równoważy się z siłą wywołaną różnicą ciśnień
działających na jego dolną i górną powierzchnię.

Przepływomierzem manometrycznym, działającym na zasadzie pomiaru ciśnienia

dynamicznego, jest z kolei stosowany w technice lotniczej prędkościomierz spiętrzeniowy.

Montaż układów pneumatycznych i hydraulicznych

Przyrządy pomiarowe do pomiaru ciśnienia i przepływu stosowane są między innymi w:

−

instalacjach komunalnych (gazowych, wodociągowych, ciepłowniczych),

−

sieciach przesyłowych (gazu ziemnego, ropy naftowej),

−

instalacjach produkcyjnych w zakładach chemicznych, przemysłu spożywczego itp.,

−

urządzeniach i instalacjach energetycznych, np. w kotłowniach i ciepłowniach,

−

instalacjach i urządzeniach medycznych,

−

układach pneumatycznych i hydraulicznych przeznaczonych do sterowania i napędu maszyn
roboczych.
W układach pneumatycznych czynnikiem roboczym jest powietrze o ciśnieniu 0,10

1 MPa,

natomiast w instalacjach napędowych hydraulicznych przeważnie olej hydrauliczny, o ciśnieniu
0,10

250 MPa.

Montaż układów hydraulicznych i pneumatycznych polega na połączeniu, zabudowanych na

maszynach i urządzeniach, elementów i zespołów, przewodami sztywnymi (rurami) lub giętkimi
(wężami) z zastosowaniem złączek, kształtek, trójników i innych elementów armatury.

Tabela 1. Podział elementów i zespołów pneumatycznych i hydraulicznych.

Przeznaczenie

Układy pneumatyczne

Układy hydrauliczne

urządzenia przetwarzające różne
rodzaje energii na energię czynnika

sprężarki

pompy
akumulatory hydrauliczne

elementy sterujące

zawory, w tym:

−

zaporowe, służące do szczelnego zamknięcia przekroju przewodu,

−

rozdzielające (rozdzielacze), służące do zmiany drogi przepływu

czynnika, instalowane w rozgałęzieniach przewodów;

−

zwrotne, umożliwiające przepływ czynnika tylko w jednym kierunku;

−

regulacyjne, służące do regulacji przekroju przepływowego przewodu –

za ich pomocą steruje się np. prędkością silników i siłowników;

−

bezpieczeństwa, służące do zabezpieczenia instalacji przed nadmiernym

wzrostem ciśnienia.

urządzenia przetwarzające energię
czynnika w pracę mechaniczną

silniki o ruchu obrotowym
silniki o ruchu wahadłowym
siłowniki (silniki o ruchu postępowym)

urządzenia przygotowujące czynnik
w układach i utrzymujące
właściwości czynnika

filtry
wymienniki ciepła

smarownice
osuszacze

odpowietrzniki

urządzenia do przewodzenia
i gromadzenia czynnika

przewody
łączniki
zbiorniki

pneumatyczne tłumiki hałasu

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W instalacjach pneumatycznych stosuje się połączenia gwintowe lub szybko rozłączne,

natomiast w instalacjach hydraulicznych: gwintowe rurowe lub kołnierzowe.

Montaż instalacji odbywa się w oparciu o dokumentację montażową. Schematy instalacji

pneumatycznych i hydraulicznych wykonywane są z zastosowaniem znormalizowanych symboli
graficznych. Na schematach tych oznacza się ponadto, przy pomocy liter, przyłącza elementów
i zespołów, zgodnie z oznaczeniami umieszczonymi na tych zespołach i elementach.

czasie

montażu

ważne

jest

zastosowanie

odpowiednich  dla  danego  typu  połączenia  uszczelnień.
Elementy uszczelniające powinny być w dobrym stanie, o nie
uszkodzonej  powierzchni  oraz  kształcie  i  wymiarach
odpowiadających  danemu  rodzajowi  połączenia.  Podczas
montażu  połączeń  kołnierzowych  z  użyciem  śrub  i  nakrętek
należy pamiętać o właściwej kolejności ich dokręcania.

Należy zadbać o to, aby w czasie montażu instalacji,

zwłaszcza  hydraulicznych,  nie  dopuścić  do  przedostania  się
do jej wnętrza zanieczyszczeń stałych, które mogą uszkodzić
współpracujące  powierzchnie  ruchome  tych  urządzeń.  Nie
używane  przyłącza  urządzeń  i  zespołów  trzeba  zaślepić
uszczelnionymi  korkami.  Filtry  powinny podlegać planowym
przeglądom a ich wkłady – wymianie.

Prawidłowa praca przewodów giętkich uzależniona jest

od  ich  właściwego  połączenia  –  powinny  one  swobodnie
zwisać,  nie  mogą  być  skręcone  lub  załamane,  a  promienie
gięcia  nie  powinny  być  mniejsze  niż  podane  w  normach.
W przypadku  łączenia  przewodami  giętkimi  elementów
hydraulicznych lub pneumatycznych mogących się wzajemnie
przemieszczać  w  czasie  pracy  maszyny  lub  urządzenia,
zalecenia  powyższe  powinny  być  spełnione  we  wszystkich
możliwych położeniach tych elementów.

Przykładowe elementy i zespoły instalacji zestawiono

w tabeli 1.

Rys. 30. Przykłady symboli stosowanych na schematach układów hydraulicznych i pneumatycznych [9]:
a)  pompa  i  akumulator  hydrauliczny,  b)  silnik  hydrauliczny  o  ruchu  obrotowym  i  siłownik,  c)  zawory:
odcinający,  zwrotny,  rozdzielający  (ze  schematem  połączeń  realizowanych  w  dwóch  położeniach),
bezpieczeństwa,  d)  przyrządy  kontrolno-pomiarowe:  manometr  i  poziomowskaz  optyczny,  e)  filtr,
smarownica pneumatyczna, odwadniacz pneumatyczny.

Rys. 31. Przykłady podłączeń
przewodów giętkich. [9]

niepoprawne

poprawne

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na podane pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jak jest zbudowany termometr metalowy dylatometryczny?
2.  Jaki element pomiarowy stosowany jest w termometrach bimetalowych?
3.  Na czym polega zasada pomiaru ciśnienia manometrami różnicowymi?
4.  Jak jest zbudowany manometr sprężysty z rurką Bourdona?
5.  W  jaki  sposób  wykonuje  się  ustawienie  wskazania  zerowego  i  wzorcowanie  manometru

sprężystego?

6.  Jakie są główne elementy budowy manometru piezoelektrycznego?
7.  W jaki sposób klasyfikuje się przepływomierze?
8.  Jak jest zbudowany przepływomierz wirnikowy?
9.  Z jakich elementów składa się układ pomiarowy do pomiaru natężenia przepływu za pomocą

przepływomierza manometrycznego?

10. Jakich zasad należy przestrzegać przy wykonywaniu połączeń układów hydraulicznych?

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Wykonaj montaż manometru sprężystego z rurką Bourdona.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z otrzymaną dokumentacją technologiczną montażu manometru,
2)  określić kolejność czynności montażowych,
3)  dobrać wyposażenie stanowiska (narzędzia, przyrządy, uchwyty, narzędzia

kontrolno-pomiarowe) do wykonania montażu manometru,

4) sprawdzić stan techniczny wyposażenia stanowiska,
5) przygotować stanowisko do prac montażowych zgodnie z zasadami ergonomii, przepisami

bhp i ppoż.,

6)  pobrać komplet montażowy od nauczyciela,
7)  przeprowadzić ocenę jakości części przeznaczonych do montażu,
8)  wykonać montaż zgodnie z dokumentacją techniczną,
9)  zgłosić nauczycielowi zakończenie wykonania zadania,
10)  oczyścić i zdać narzędzia i dokumentację, uporządkować stanowisko pracy,
11)  podczas prezentacji ocenić jakość wykonania zadania i omówić trudności, które napotkałeś.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

rysunek montażowy manometru sprężystego,

−

komplet montażowy do wykonania montażu manometru,

−

narzędzia montażowe i kontrolno - pomiarowe, przyrządy i uchwyty znajdujące się
na wyposażeniu pracowni montażu,

−

poradnik dla ucznia, literatura techniczna.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Przeprowadź oględziny gazomierza, wykonaj jego częściowy demontaż i zerowanie

wskazania.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapisać na kartce parametry gazomierza i na podstawie literatury określić ich znaczenie,
2)  dobrać z wyposażenia pracowni niezbędne narzędzia i zdjąć obudowę gazomierza,
3)  określić na podstawie poradnika dla ucznia lub literatury rodzaj i zasadę działania gazomierza

oraz zastosowane w jego budowie mechanizmy, zapisać na kartce wyniki obserwacji,

4) określić zakres dalszego demontażu, niezbędnego do wyzerowania licznika i dobrać

wyposażenie stanowiska,

5) wykonać zaplanowane czynności, notując ich kolejność i starannie układając wymontowane

części,

6)  przeprowadzić zerowanie wskazań,
7)  wykonać montaż gazomierza,
8)  zdać pobrane narzędzia i uporządkować stanowisko pracy,
9)  zgłosić nauczycielowi gotowość do prezentacji wykonania ćwiczenia,
10)  zaprezentować grupie sposób wykonania ćwiczenia, omawiając kolejno parametry użytkowe

gazomierza, zasadę działania, zastosowane mechanizmy i zakres czynności wykonywanych
w czasie zerowania wskazań.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

gazomierz,

−

zestaw narzędzi znajdujący się na wyposażeniu pracowni montażu,

−

materiały piśmienne,

−

karty katalogowe gazomierzy,

−

poradnik ucznia, literatura techniczna.

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) wyjaśnić zasadę działania termometrów: dylatometrycznych,

bimetalowych, manometrycznych?

2) Przeprowadzić montaż i sprawdzenie termometrów?

3) scharakteryzować konstrukcje manometrów?

4) Przeprowadzić montaż i regulację manometrów sprężystych?

5) scharakteryzować przepływomierze silnikowe?

6) nazwać elementy budowy przepływomierzy wirnikowych i rotorowych?

7) wyjaśnić sposób pomiaru natężenia przepływu za pomocą

przepływomierzy manometrycznych?

8) wyjaśnić zasadę działania rotametru?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4. Montaż

przyrządów

pomiarowych

pomiaru

masy,

wilgotności, czasu i prędkości kątowej

4.4.1. Materiał nauczania

Przyrządy pomiarowe do pomiaru masy

Przyrządami do pomiaru masy są wagi. Wagi mechaniczne i elektromechaniczne działają na

zasadzie porównywania ciężaru ważonego ciała z siłą równoważącą, wytworzoną w układzie
pomiarowym urządzenia.

Ze względu na sposób wytwarzania tej siły równoważącej ciężar ważonego ciała, wagi dzielą

się na:

−

odważnikowe, w których następuje porównanie, za pośrednictwem dźwigni lub układu
dźwigniowego, ciężaru ważonego ciała z ciężarem mas wzorcowych, czyli odważników,

−

uchylne i przesuwnikowe, w których siła równoważąca ciężar wytworzona jest przez moment
siły pochodzący od masy elementu, będącego częścią wagi,

−

sprężynowe, w których siła równoważąca wytwarzana jest na skutek odkształcenia elementu
sprężystego,

−

elektryczne (elektromagnetyczne), w których siła równoważąca ciężar ważonego ciała
wytwarzana jest przez elektromagnes.

Wagi odważnikowe różnej konstrukcji stosowane są przeważnie do celów laboratoryjnych

i technicznych. Wagami odważnikowymi są przykładowo: precyzyjna waga techniczna, waga
laboratoryjna i waga analityczna. Cechują się wysoką dokładnością, ale są kłopotliwe w użyciu,
z uwagi na konieczność kolejnego dokładania odważników.

Belka wagi ułożyskowana jest nożowo na pionowym drążku nośnym, prowadzonym

wewnątrz wspornika i opierającym się na mimośrodzie mechanizmu blokującego. Zablokowanie
wagi polega na opuszczeniu drążka poprzez obrót mimośrodu. Belka opiera się wówczas na
poziomych ramionach wspornika, a szalki spoczywają na podstawie wagi.

Rys. 32. Precyzyjna waga techniczna. [6]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przez zmianę położenia ciężarka, umieszczonego na gwintowanym sworzniu ponad belką

wagi, zmienia się jej czułość. Środek ciężkości belki znajduje się pod osią obrotu belki (osią
obrotu jest krawędź łożyska nożowego). Obniżając położenie ciężarka oddalamy środek ciężkości
belki od środka obrotu, powodując zwiększenie czułości.

Wskazówka i podzielnia pozwala na określenie niewyrównoważenia wagi, pozostającego po

równoważeniu wagi przy użyciu odważników. Wielkość działki elementarnej zależy od
nastawionej czułości przyrządu. Można ją określić doświadczalnie, kładąc na nieobciążonej wadze
odważnik i obserwując wychylenie wskazówki. Jeżeli np. pod wpływem obciążenia odważnikiem
10 mg wskazówka wychyli się o 4 działki, oznacza to, że wartość działki elementarnej wynosi 2,5
mg.

Ostateczny wynik pomiaru stanowi suma mas użytych odważników i odczytana na podziałce

wartość niezrównoważenia.

Błąd systematyczny pomiaru wynikający z niezrównoważenia belki (będący skutkiem

niedokładności wykonania belki i szalek) eliminuje się przez stosowanie poprawek podczas
ważenia.

Błąd systematyczny wynikający z nierównoramienności belki (skutek odchyłek przy montażu

łożysk) eliminuje się dokonując dwukrotnego ważenia masy, raz na jednej, raz na drugiej szalce.
Średnia arytmetyczna otrzymanych wyników jest wolna od błędu.

Przed regulacją lub pomiarem wagę poziomuje się przy użyciu trzech gwintowanych nóżek,

na których opiera się podstawa.

Na zasadzie wag uchylnych działa większość stosowanych obecnie mechanicznych wag

handlowych.  W  wagach  takich  zmiana  położenia  układu  dźwigniowego  przetwarzana  może  być
na  kąt  obrotu  wskazówki,  jak  ma  to  miejsce  w  wagach  mechanicznych,  albo  na  przesunięcie
organu  ruchomego  elektrycznego  (np.  indukcyjnego)  czujnika  położenia,  a  wyjściowy  sygnał
elektryczny  takiego  czujnika  jest  następnie  przetwarzany  i  prezentowany  w  postaci  cyfrowej.
Wynik ważenia może być również rejestrowany i przesyłany, np. do urządzenia kasowego.

Spotyka się również rozwiązanie mieszane, w postaci wagi obciążnikowo - uchylnej. Dzięki

zastosowaniu odważników rozszerza się zakres pomiarowy wagi. Odczyt wyniku ważenia polega
na zsumowaniu masy odważników znajdujących się na szali wagi i wskazania wskazówki wagi.

Rys. 33. Wagi: a) uchylna, b) obciążnikowo – uchylna [6].
W wagach zastosowane są tłumiki drgań. Dzięki nim mechanizm szybko zatrzymuje się w położeniu
równowagi.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wagi przesuwnikowe, w których odczytu wyniku pomiaru dokonuje się na podstawie

położenia  odważnika  (lub  poprzez  zsumowanie  wskazań  odważników),  który  przesuwa  się
ręcznie  wzdłuż  prowadnic  z  naniesionymi  działkami  podzielni  aż  do  momentu  wyrównoważenia
wagi,  szybko  wychodzą  z  użycia.  Rozwiązanie  takie  stosowane  było  w  wagach  pomostowych
i samochodowych dużej nośności.

Wagi sprężynowe z uwagi na małą dokładność wskazań, zwłaszcza w dolnej części swojego

zakresu, znajdują zastosowanie prawie wyłącznie w gospodarstwie domowym (wagi kuchenne,
łazienkowe, wędkarskie itp.).

Wagi elektromagnetyczne, w których sygnał

wyjściowy

otrzymywany

jest

postaci

elektrycznej,  stosuje  się  z  kolei  tam,  gdzie
istotna  jest  możliwość  rejestracji  wyników
pomiarów  lub  ich  wykorzystanie  do  sterowania
innych urządzeń.

Wagi

elektroniczne,

wyposażone

są

w tensometry, czyli czujniki zmieniające swoją
rezystancję

pod

wpływem

odkształcenia

(rozciągania).

Najczęściej

spotykane

są

tensometry  foliowe  (inne  ich  rodzaje  to
tensometry  drutowe  i  półprzewodnikowe),
w których  odkształceniu  podlega  zatopiona
w foli  metalowa  siatka  pomiarowa.  Tensometry
foliowe  nakleja  się  na  element  konstrukcyjny
przyrządu,

odkształcany

pod

wpływem

mierzonej

siły.

Wyprowadzenia

siatki

są

połączone  z  elektrycznym  lub  elektronicznym
układem  pomiarowym.  Wagi  elektroniczne
szybko  wypierają  z  użycia  inne,  wcześniej
opisane  typy  wag,  praktycznie  we  wszystkich
obszarach

zastosowań.

Czynnikiem

spowalniającym

tempo

zastępowania

wag

mechanicznych przez wagi elektroniczne jest
przede wszystkim ich wysoka cena.

Podczas montażu wag należy zapewnić, aby

dźwignie układu dźwigniowego poruszały się
w tej samej płaszczyźnie. Zapewnia się w ten
sposób

dokładność

wskazań

wydłuża

żywotność łożysk, która wpływa na czułość
przyrządu.

Wymagana jest zatem wysoka dokładność przeprowadzenia montażu i regulacji łożysk

nożowych, najczęściej stosowanych w budowie wag. Dzięki zastosowaniu łożysk nożowych
uzyskuje się zmniejszenie sił tarcia oraz możliwość dokładnego ustalenia długości ramion dźwigni
współpracującego mechanizmu.

Czynnościami regulacyjnymi towarzyszącymi montażowi są ponadto: wyważanie belek,

dźwigni, wskazówek oraz ciężarów równoważących wchodzących w skład mechanizmu wagi.

Podczas czynności montażowych, a zwłaszcza regulacyjnych, pamiętać należy o tym, że wagi

przystosowane są do pracy w ustalonym położeniu i ich wskazania są poprawne dopiero po ich
wypoziomowaniu.

Rys. 34. Waga elektromagnetyczna [2].
Ciężar ciała ważonego na szalce (9) jest równoważony
przez  siłę  wzajemnego  odpychania  dwóch  cewek:
zawieszonej  na  drugim  ramieniu  belki  wagi  (2)
i nieruchomej (1).
Zmianę obciążenia uzyskuje się przez regulację prądu
źródła zasilania (5) potencjometrem (3). Urządzeniem
odczytowym  jest  amperomierz  (4),  wyskalowany
w jednostkach masy.
Jako  wskaźnik  zrównoważenia  wagi  zastosowana  jest
wskazówka  świetlna,  złożona  z  oświetlacza  (7),
związanego z belką lusterka (10) i matówki (8).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W wielu wagach zastosowany jest mechanizm blokady, czyli aretaż. Mechanizm ten pozwala

odciążyć łożyska nożowe przyrządu od uderzeń i sił poprzecznych poprzez sztywne podparcie
łożyskowanych elementów.

Wszystkie czynności poza samym odczytem wyniku ważenia, czyli nakładanie ważonej masy

i  odważników  oraz  ich  zdejmowanie,  czynności  regulacyjne,  zmianę  położenia  (transport,
poziomowanie  na  stanowisku  pomiarowym  itp.)  należy  wykonywać  przy  załączonej  blokadzie.
Blokada  powinna  być  załączona  również  wtedy,  gdy  waga  nie  jest  używana.  Załączanie
i wyłączanie blokady należy wykonywać w sposób płynny.

Odważników laboratoryjnych nie wolno dotykać bezpośrednio palcami – należy je przenosić

za pomocą pincety i przechowywać w przeznaczonym do tego celu pudełku.

Wagi oraz odważniki stosowane w obrocie handlowym (podobnie jak inne urządzenia

pomiarowe, służące rozliczeniom finansowym) są legalizowane, to znaczy kontrolowane po
wyprodukowaniu oraz później okresowo w czasie eksploatacji u użytkownika przez Obwodowe
i Okręgowe Urzędy Miar, będące organami administracji państwowej. Obowiązkiem użytkownika
jest posiadanie aktualnych świadectw legalizacyjnych dla tych przyrządów.

Rys. 35. Półautomatyczna waga z projekcyjnym odczytem cyfrowym [2].
Na belce (1) zawieszona jest od strony ważącego szalka (3), na której umieszcza się ważone ciało. Drugi
koniec belki zaopatrzony jest w listwę (2) oraz szklaną płytkę (8). Za pomocą pokręteł (5, 6) opuszcza się
zawieszone  na  wspornikach  (11)  i  widełkach  (10)  pierścieniowe  odważniki  (4)  tak,  że  odpowiednie
obciążniki osiadają na listwie (2) (mechanizm opuszczania wsporników nie został pokazany).
Na  szklanych  płytkach  (13,  14)  połączonych  z  pokrętłami,  naniesione  są  liczby  odpowiadające  masie
nałożonych  aktualnie  na  listwę  odważników.  Płytka  (13)  służy  do  odczytu  masy  w  gramach  (w zakresie
1

99 g), natomiast płytka (14) w setnych częściach grama (w zakresie 0,01

99 g). Szklana płytka (8),

dzięki umieszczonym na niej w kolumnie 100 oznaczeniom cyfrowym (od 00 do 99), pozwala na odczyt
wychylenia belki wagi, wynikającego z jej niezrównoważenia przez odważniki, odpowiadającego
zakresowi 0,0000

0,0099 g. Soczewki (9) i (12) powiększają obrazy oznaczeń do rozmiarów

umożliwiających odczyt na matówce (7). [2]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przyrządy pomiarowe do pomiaru wilgotności

Wilgotność powietrza określają następujące parametry:

−

wilgotność względna, czyli procentowy stosunek ilości pary wodnej zawartej w powietrzu do
największej ilości wody, jaka w danych warunkach (czyli przy danej temperaturze i ciśnieniu)
może odparować, tworząc stan nasycenia (po osiągnięciu stanu nasycenia para wodna
zaczyna się skraplać);

−

wilgotność bezwzględna, czyli wyrażona w gramach masa pary wodnej zawartej w 1 m

powietrza;

−

temperatura punktu rosy, czyli wyrażona w ºC temperatura, przy której dla danej masy pary
wodnej zawartej w powietrzu i danego ciśnienia powstanie stan nasycenia badanego
powietrza (wraz z obniżaniem temperatury stan nasycenia osiągany jest przy coraz mniejszej
wilgotności bezwzględnej).

Przyrządami do pomiaru wilgotności są higrometry. Dzielą się one według zasady

działania na:

−

higrometry higroskopowe,

−

psychrometry,

−

higrometry kondensacyjne,

−

higrometry absorpcyjne,

−

higrometry rezystancyjne,

−

higrometry pojemnościowe.

W higrometrach higroskopowych wykorzystywane

jest  zjawisko  skracania  lub  wydłużania  elementu
pomiarowego w postaci włosa lub taśmy z tworzywa
celulozowego  (np.  celofanu)  podczas  wchłaniania
wilgoci  zawartej  w  powietrzu.  Koniec  elementu
pomiarowego  utwierdzony  jest  na  obrotowej  osi
wskazówki.

Ruch

obrotowy

osi

wskazówki

wywołany jest przez siłę naciągu sprężyny zwrotnej.

Higrometry włosowe służą do ciągłego pomiaru

wilgotności

względnej

powietrza

zakresie

100%, z dokładnością nie przekraczającą 3%. Ich

wadą

jest

pojawiające

się

upływem

czasu

odkształcenie trwałe elementu pomiarowego.

Aby element pomiarowy prawidłowo wchłaniał

wilgoć  na  całej  swojej  długości,  jego  powierzchnia
musi  być  całkowicie  wolna  od  tłuszczu.  Podczas
montażu  należy  zadbać,  aby  nie  nastąpiło  jego
zatłuszczenie  na  skutek  dotknięcia  ręką  lub
narzędziem.

Higrometry działające na innych zasadach

(psychrometry,

higrometry

kondensacyjne

absorpcyjne)

są

bardziej

stanowiskami

pomiarowymi niż przyrządami, znajdują więc ograniczone zastosowanie, dlatego obecnie stosuje
się przede wszystkim higrometry elektryczne i elektroniczne. Te urządzenia z kolei, nie zawierając
w swojej budowie żadnych mechanizmów, pozostają poza zakresem zainteresowań mechaniki
precyzyjnej.

Rys. 36. Higrometr higroskopowy.
1 – element pomiarowy (włos), 2 – podzielnia,
3 – szklana osłona, 4 – wskazówka, 5 – cięgno,
6 – sprężyna. [2]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przyrządy pomiarowe do pomiaru czasu

Do pomiaru czasu służą zegary. Pomiar polega na porównaniu czasu trwania badanego

zjawiska z ilością wytworzonych przez zegar impulsów. Liczba impulsów stanowi miarę czasu.

Zegary są pierwowzorem wszystkich przyrządów precyzyjnych.

W sposób ogólny można je podzielić na:

−

mechaniczne,

−

elektryczne,

−

elektroniczne (kwarcowe).

Niezależnie od konstrukcji, mechanizm zegara składa się z:

−

regulatora, czyli urządzenia wytwarzającego impulsy w stałych odstępach czasu,
z wykorzystaniem zjawiska drgań własnych,

−

układu napędowego do zasilania regulatora,

−

elementu zliczającego impulsy i wskazującego ich liczbę.
W zegarach mechanicznych stosowane są trzy rodzaje regulatorów. Najprostszymi i najmniej

dokładnymi  regulatorami  są  regulatory  bezwładnikowe.  W  regulatorach  wahadłowych  okres
drgań własnych wahadła (czyli czas trwania impulsu wytwarzanego przez mechanizm regulatora)
ustawia  się  przez  zmianę  położenia  środka masy wahadła względem  jego osi obrotu (czyli przez
zmianę  jego  długości  –  przy  czym skracanie wahadła powoduje skrócenie, natomiast wydłużanie
wahadła  –  wydłużenie  okresu  drgań).  Wahadła  ułożyskowane  są  na  charakteryzujących  się
znikomo  małymi  stratami  ułożyskowaniach  w  postaci  sprężyn  płytkowych.  Wadą  regulatorów
wahadłowych  jest  to,  że  nie  mogą  zmieniać położenia w  czasie  pracy. W  zegarach  przenośnych
stosowane  są  powszechnie  regulatory  balansowe, w  których  elementem odmierzającym czas jest
koło  o  dużej  bezwładności,  połączone  ze  spiralną  sprężyną  włosową.  Regulacji  okresu  drgań
dokonuje  się  przez  zmianę  momentu  bezwładności  koła  balansowego  oraz  zmianę  długości
czynnej sprężyny.

Regulatory mechaniczne współpracują z mechanizmem wychwytowym, który pełni podwójną

funkcję:  przekazuje  impulsy  napędowe  do  regulatora  (bez  impulsów  tych  drgania  regulatora
stopniowo  zanikałyby  wskutek  strat  energii  powodowanych  tarciem  w  łożyskach,  tarciem
wewnętrznym  w  sprężynie  włosowej  itp.)  oraz  zlicza  impulsy  regulatora.  Stosowane  są  różne
konstrukcje wychwytów (np. cylindryczny, kołkowy, szwajcarski, chronometryczny).

Mechanizmami napędowymi w zegarach mechanicznych są napędy sprężynowe,

magazynujące  energię  w  naciąganej  okresowo  przez  użytkownika  sprężynie  napędowej  ze
sprężyną  swobodną  lub  w  bębnie.  Stosowane  są  również  zegary  mechaniczne  z  elektrycznym
urządzeniem  naciągowym,  które  w  stałych  odstępach  czasu,  przy  użyciu  silnika  elektrycznego
uruchamianego przez mechanizm stykowy, naciąga sprężynę napędową.

Mechanizm wskazań służy do odczytywania czasu odmierzonego przez regulator.

Mechanizm  wskazań  zegarów  mechanicznych  jest  to  wielostopniowa  przekładnia  zębata  o  tak
dobranych  przełożeniach,  aby  wałki  poszczególnych  stopni  przekładni  wykonywały  określoną
liczbę  obrotów:  koło  sekundnika  jeden  obrót  na  minutę,  koło minutowe jeden obrót na godzinę,
natomiast  koło  godzinowe  jeden  obrót  na  12  godzin.  Budowa  mechanizmu  wskazań  staje  się
skomplikowana za sprawą osadzania wskazówek na wspólnej osi.

Konstrukcja mechanizmu wskazań umożliwia ponadto, po wysprzęgleniu przekładni,

ustawienie wskazówek w dowolnym położeniu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Jako regulatory w zegarach elektrycznych stosowane są:

−

regulatory kamertonowe, w których wykorzystuje się zjawisko drgania stalowych widełek,
czyli kamertonu, w polu magnetycznym wytwarzanym przez dwie cewki,

−

regulatory  kwarcowe,  w  których  wykorzystywane  jest  zjawisko  piezoelektryczne.
W krysztale kwarcu, umieszczonym w polu elektrycznym, powstają naprężenia mechaniczne,
powodujące gromadzenie się ładunków elektrycznych na powierzchni kryształu; gromadzenie
się  ładunków  umożliwia  przepływ  prądu,  który  po  wzmocnieniu  zostaje  doprowadzony
z powrotem  do  płytki,  która  zaczyna  drgać  z  wynikającą  z  jej  wymiarów  częstotliwością
drgań własnych.

Mechanizm  wskazań  zegarów  z  regulatorem  kamertonowym  bywa  wykonywany  jako

mechaniczny (drgania kamertonu za pomocą mechanizmu zapadkowego napędzają przekładnię
zębatą).

Mechanizm wskazań zegarów elektrycznych z regulatorem kwarcowym napędzany jest przez

silnik elektryczny synchroniczny lub krokowy, zasilany prądem o częstotliwości będącej

Rys. 37. Regulator balansowy z mechanizmem wychwytowym typu szwajcarskiego [2]:
1 – koło balansowe regulatora; wkręty na jego obwodzie służą do wyrównoważenia masy i regulacji okresu

drgań przez zmianę momentu bezwładności koła,

2 – sprężyna włosowa; jej koniec zewnętrzny osadzony jest w nieruchomym kołku, a wewnętrzny w tulei

wciśniętej na wałek regulatora.
Regulator wyposażony jest w dźwignię (nie pokazaną na rysunku), służącą do zmiany czynnej długości
sprężyny włosowej. Dźwignia ta jest podstawowym elementem nastawczym chodu zegara.

  3 – wałek regulatora, z panewkami ułożyskowania zegarowego,
  4 – kołek z materiału mineralnego, osadzony na tarczy (5), współpracujący z widełkami kotwicy,
  5 – tarcza, osadzona na wałku regulatora, służąca do osadzenia kołka (4),
  6 – widełki kotwicy,
  7 – kołki zderzakowe, ograniczające ruch kotwicy,
  8 – kotwica,
  9 – ramię kotwicy,
10, 11 – palety – zęby kotwicy współpracujące z uzębieniem koła wychwytowego, wykonywane z materiałów

mineralnych  (np.  szafiru),  dzięki  czemu  zmniejsza  się  tarcie  i  wydłuża  żywotność  palet;  za  pomocą
palet  następuje  przekazywanie  impulsów  napędowych  od  koła  wychwytowego  do  koła  balansowego
oraz  blokowanie  obrotu  koła  wychwytowego  pomiędzy  sygnałami  taktującymi  wytwarzanymi  przez
regulator,

12 – zębnik koła wychwytowego, za pomocą którego koło wychwytowe współpracuje z mechanizmami:

napędowym i wskazań zegara,

13 – koło wychwytowe. [2]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

podwielokrotnością częstotliwości drgań własnych regulatora (sygnał elektryczny z regulatora jest
wzmacniany, a jego częstotliwość dzielona, ponieważ jest ona zbyt wysoka, aby można było
bezpośrednio powiązać regulator kwarcowy z mechanizmem wskazań). Silnik taki napędza
przekładnię mechanizmu wskazówkowego lub np. wskaźnik paletowy.

W zegarach elektronicznych następuje zliczanie i przetwarzanie impulsów regulatora

kwarcowego na drodze wyłącznie elektronicznej. Zegary takie służą zarówno do wskazywania
czasu, jak i sterowania urządzeniami (jako tzw. zegary taktujące urządzeń opartych na technologii
mikroprocesorowej, np. komputerów, telefonów komórkowych itp.).

Montaż mechanizmów zegarowych, zwłaszcza mechanicznych, z uwagi na ich złożoność,

wymaga starannego zaplanowania kolejności czynności montażowych i prowadzony jest
z użyciem specjalnych narzędzi zegarmistrzowskich.

Elementami najbardziej wrażliwymi na uszkodzenia są cienkie czopy wałków oraz sprężyna

włosowa regulatora balansowego. W czasie pracy przestrzegać należy wszystkich zasad
dotyczących montażu przekładni i ułożyskowań, na zakończenie zaś wykonać wszystkie
czynności regulacyjne, zapewniające poprawną współpracę elementów.

Szczególną uwagę zwrócić należy na stosowanie właściwych narzędzi i ich stan techniczny.

Podczas czynności montażowych i w trakcie wzrokowej kontroli poprawności działania
mechanizmu należy posługiwać się lupą zegarmistrzowską.

Łożyskowania należy nasmarować olejem zegarmistrzowskim. Na zakończenie dokonuje się

regulacji chodu zegara za pomocą elementów regulacyjnych regulatora.

Przyrządy pomiarowe do pomiaru prędkości kątowej

Przyrządami pomiarowymi do pomiaru prędkości kątowej i obrotowej są obrotomierze, czyli

tachometry. Są one wyskalowane najczęściej w obr/min.

Pośrednio, poprzez pomiar prędkości ruchu obrotowego elementów układu napędowego,

można również za ich pomocą (po odpowiednim wyskalowaniu) określić prędkość ruchu
postępowego, np. prędkość pojazdów mechanicznych.

Najczęściej stosowanymi tachometrami są:

−

tachometry mechaniczne: odśrodkowe, chronometryczne i tarciowe,

−

tachometry magnetyczne,

−

tachometry elektryczne,

−

tachometry stroboskopowe,

−

zegarowe tachometry elektroniczne.

W tachometrach odśrodkowych mechanizm przyjmuje takie położenie, przy którym siła

odśrodkowa,  działająca  na  ciężarki  (zależna  od  prędkości  obrotowej)  równoważy  się  z  siłą
dośrodkową  wywieraną  na  te  ciężarki,  za  pomocą  mechanizmu  dźwigniowego,  przez  ściskaną
sprężynę.  Wzdłużne  przemieszczenie  tulei  ściskającej  sprężynę  zostaje  przekształcone  na  obrót
wskazówki.  Mechanizm  jest  prosty,  ale  jego  wadami  są:  konieczność  dokładnego
wyrównoważenia  ciężarków,  regulacji  napięcia  wstępnego  sprężyny  oraz  smarowania
współpracujących ślizgowo powierzchni mechanizmu.

Tachometry cierne są rodzajem przekładni ciernych o zmiennym przełożeniu. Przełożenie to

jest  proporcjonalne  do  prędkości  obrotowej  członu  czynnego.  Przy  ich  montażu  przestrzegać
należy  zaleceń  obowiązujących  dla  montażu  przekładni  ciernych,  tj.  zapewnić  równomierny
docisk  współpracujących  ciernie  elementów  oraz  czystość  ich  powierzchni.  Zastosowany

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

w tachometrze śrubowy mechanizm pociągowy wymaga smarowania zarówno po montażu, jak
i okresowo w czasie eksploatacji przyrządu.

Tachometry magnetyczne działają na zasadzie indukowania się prądów wirowych pod

wpływem zmiennego pola magnetycznego.

Na obracającym się wałku, którego prędkość podlega pomiarowi, osadzony jest magnes

trwały. Pochodzące od niego wirujące pole magnetyczne powoduje powstanie prądów wirowych
w otaczającym go kubku wykonanym z blachy aluminiowej, osadzonym na swobodnie
obracającym się wałku.

Pod wpływem oddziaływania pól magnetycznych od magnesu i wyidukowanych prądów

wirowych, na wałek z osadzonym na nim kubkiem działa moment siły, proporcjonalny do
prędkości obrotowej magnesu trwałego. Powoduje on skręcenie sprężyny spiralnej o kąt, który
jest odczytywany, jako położenie wskazówki na podziałce wyskalowanej w jednostkach prędkości
obrotowej.

Podczas montażu i regulacji tachometrów magnetycznych należy zadbać o jakość

ułożyskowań, zachowanie odpowiedniej szerokości szczeliny pomiędzy powierzchniami magnesu
oraz kubka i ustawienie właściwej długości czynnej sprężyny spiralnej.

Tachometrami elektrycznymi są prądnice prądu stałego lub przemiennego – prądnice

tachometryczne. Wielkością mierzoną, za pomocą dokładnego woltomierza wyskalowanego

Rys. 38. Tachometry mechaniczne [2,6]:
a) tachometr odśrodkowy,

1 – ciężarki, 2 – dźwignie, 3 – sprężyna, 4 – cięgna, 5 – tuleja dociskająca sprężynę i przestawiająca
mechanizm wskazówkowy.

b) tachometr z przekładnią cierną,

Pionowy wałek obraca osadzoną na jego końcu tarczę. Z tarczą współpracuje ciernie rolka, będąca nakrętką
napędzanej ze stałą prędkością (przez niezależne źródło napędu) śruby pociągowej. Jeżeli prędkości kątowe
tarczy i śruby są równe, nakrętka nie zmienia położenia względem śruby. Jeżeli prędkość kątowa śruby jest
większa,  rolka  obraca  się  względem  śruby  i  przesuwa  ku  brzegowi  tarczy.  Przesuwaniu  się  rolki  wzdłuż
promienia  tarczy  towarzyszy  wzrost  przełożenia  i  wzrost  prędkości  kątowej  rolki,  aż  do  momentu
zrównania  z  prędkością  kątową  śruby.  Położenie  rolki  odpowiada  więc  prędkości  kątowej  tarczy  i jest
odczytywane na nieruchomej podzielni za pomocą związanego z rolką wskaźnika.

c) tachometr magnetyczny.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

w jednostkach prędkości kątowej lub obrotowej, jest napięcie indukujące się w prądnicy,
proporcjonalne do prędkości obrotowej jej wirnika, sprzężonego mechanicznie z obracającym się
elementem.

Tachometry stroboskopowe działają w oparciu o zjawisko stroboskopowe, polegające na

tym, że w świetle błyskowym, przy częstotliwości błysków równej prędkości obrotowej elementu
wyrażonej w obrotach na sekundę, obracający się przedmiot wydaje się być nieruchomy,
ponieważ w momencie kolejnych oświetleń widoczny jest po wykonaniu pełnego obrotu w tym
samym położeniu.

Zaletą metody stroboskopowej jest możliwość pomiaru bezdotykowego prędkości obrotowej

wirujących części maszyn i mechanizmów. Celem ułatwienia pomiaru wirujące elementy
przystosowuje się do pomiarów stroboskopowych, nanosząc na ich obwodzie znaczniki,
naklejając zaopatrzoną w znaczniki taśmę odblaskową itp.

Obsługa urządzenia polega na zmienianiu częstotliwości błysków, obserwacji elementu

wirującego i dokonaniu odczytu (na podstawie wskazania pokrętła regulacji częstotliwości lub
wskazania wyświetlacza cyfrowego) wartości prędkości obrotowej, przy której obracający się
element „nieruchomieje”.

Zegarowe tachometry elektroniczne działają na zasadzie zliczania impulsów pomiarowych

wytwarzanych przez obracającą się tarczę w określonym czasie.

4.4.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Na jakiej zasadzie działają wagi mechaniczne?
2.  Jakie są główne elementy budowy wagi odważnikowej?
3.  Jaki rodzaj ułożyskowania stosowany jest w budowie wag mechanicznych?
4.  W jaki sposób należy posługiwać się blokadą wagi?
5.  W jaki sposób wykonuje się ważenie za pomocą wagi odważnikowo - uchylnej?
6.  Jaki element pomiarowy stosowany jest w wagach elektronicznych?
7.  Jakie zjawisko wykorzystywane jest w higrometrach higroskopowych?
8.   Jakie jest przeznaczenie głównych mechanizmów zegara mechanicznego?
9.  W jaki sposób przeprowadza się regulację chodu zegara z regulatorem balansowym?
10.  Na jakiej zasadzie działają tachometry: odśrodkowy, cierny, magnetyczny, stroboskopowy?

4.4.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Przeprowadź regulację czułości i wyznacz błędy systematyczne wagi laboratoryjnej.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) wypoziomować wagę na stanowisku pomiarowym,
2) przy użyciu najmniejszego odważnika z zestawu ustawić największą czułość wagi, zanotować

ustawioną czułość w tabeli pomiarowej,

3) wyznaczyć błąd systematyczny, wynikający z niezrównoważenia belki, wykonując ważenie

pustych szalek wagi (wykonaj trzy pomiary i oblicz ich wartość średnią) – zapisać w tabeli
pomiarowej wyniki ważenia i obliczenia,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4) zapisać w tabeli pomiarowej poprawkę wynikającą z błędu niezrównoważenia belki (określ,

czy poprawkę należy dodawać, czy odejmować od wyniku ważenia, pamiętając że przedmiot
nakładamy na lewą, a odważniki na prawą szalkę wagi),

5) wyznaczyć błąd systematyczny wynikający z nierównoramienności belki dla masy 100 g (użyj

w tym celu pomocniczego odważnika, wykonaj trzy serie pomiarów i oblicz ich wartość
średnią),

6) zgłosić zakończenie wykonania ćwiczenia nauczycielowi, oddalać mu sporządzoną notatkę

i omówić wykonane czynności.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

waga laboratoryjna odważnikowa z dwoma zestawami odważników,

−

tabela pomiarowa,

−

materiały piśmienne,

−

kalkulator,

−

poradnik dla ucznia,

−

literatura techniczna.

Ćwiczenie 2

Przeprowadź oględziny elektronicznej wagi kontrolno – technicznej z funkcją liczenia

elementów.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  ustawić wagę na stanowisku,
2)  uważnie zapoznać się z kartą katalogową i instrukcją obsługi wagi,
3)  ustawić funkcję liczenia elementów,
4)  wykonać liczenie drobnych elementów (nakrętek, nitów, monet itp.) przy użyciu wagi,
5)  opracować plan demontażu obudowy wagi i pobrać niezbędne narzędzia,
6)  przeprowadzić demontaż obudowy wagi, starannie odkładając wymontowane części,
7)  dokonać  oględzin  mechanizmu  wagi,  zidentyfikować  umiejscowienie  i  sposób  zamocowania

tensometru oraz określić jego rodzaj,

8) sporządzić notatkę zawierającą: krótki opis przeznaczenia i parametrów wagi, opis procedury

liczenia elementów i szkic mechanizmu wagi,

9) zmontować wagę, uporządkować stanowisko i zgłosić nauczycielowi zakończenie wykonania

ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

elektroniczna waga kontrolno - techniczna,

−

instrukcja obsługi,

−

katalogi i karty katalogowe wag elektronicznych,

−

narzędzia montażowe będące na wyposażeniu pracowni,

−

materiały piśmienne,

−

poradnik dla ucznia,

−

literatura techniczna.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) wyjaśnić zasadę działania wag mechanicznych?

2) scharakteryzować główne czynniki, od których zależy dokładność

ważenia za pomocą wag mechanicznych?

3) wyjaśnić zasady eksploatacji wag?

4) przeprowadzić montaż wagi mechanicznej i ocenić jego jakość?

5) wyjaśnić zasadę działania wagi elektronicznej?

6) wyjaśnić zasadę działania zegara mechanicznego?

7) wykonać oględziny mechanizmu i przeprowadzić regulację chodu

prostego zegara mechanicznego?

8) scharakteryzować tachometry mechaniczne i zasady ich poprawnego

montażu?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

1.  Przeczytaj uważnie instrukcję.
2.  Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3.  Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4.  Test  zawiera  22  zadania  i  sprawdza  Twoje  wiadomości  z  zakresu  montowania  przyrządów

pomiarowych. Tylko jedna odpowiedź do każdego zadania jest prawidłowa.

5. Udzielaj odpowiedzi wyłącznie na załączonej karcie odpowiedzi. Zakreśl prawidłową

odpowiedź. Jeżeli się pomylisz, błędną odpowiedź weź w kółko i zakreśl odpowiedź
prawidłową. Jeżeli zaznaczysz więcej niż jedną odpowiedź do jednego zadania, otrzymasz
0 punktów.

6. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
7. Kiedy udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, odłóż rozwiązanie zadania na

później; wrócisz do niego, gdy zostanie Ci wolny czas.

8. Na rozwiązanie testu pisemnego masz 40 minut.

Powodzenia!

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. Chromatograf jest przyrządem do wykonywania:

a)  pomiarów geodezyjnych.
b)  analizy składu mieszanin gazowych.
c)  pomiarów grubości warstwy chromu metodą nieniszczącą.
d)  pomiarów wielkości ładunku elektrycznego.

2. Elementami wskazującymi ciągłymi są:

a)  podziałka i wskazówka.
b)  wskazówka i działka elementarna.
c)  wskazówka i podzielnia.
d)  wskazówka, podzielnia i podziałka.

3. Zmniejszeniu wpływu błędu paralaksy na dokładność odczytu sprzyja:

a)  zmniejszenie odległości wskazówki i podzielni.
b)  zwiększenie odległości wskazówki i podzielni.
c)  zastosowanie szerszej wskazówki.
d)  zmniejszenie odległości między kreskami podzielni.

4. Największa zaleta wskaźników paletowych to:

a)  bardzo krótki czas przestawiania palet.
b)  bezgłośna praca.
c)  małe rozmiary.
d)  możliwość prezentowania różnorodnych informacji.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. Zastosowanie dodatkowego noniusza na bębnie mikrometru pozwala na:

a)  zwiększenie dokładności pomiaru.
b)  zwiększenie zakresu pomiarowego.
c)  przyspieszenie odczytu wyniku pomiaru.
d)  zmniejszenie  wpływu  błędu  wykonania  gwintu  śruby  mikrometrycznej  na  poprawność

pomiaru.

6. Wybierz i uszereguj w kolejności technologicznej czynności podczas montażu zacisku

z rozciętym pierścieniem w mikrometrze:
a)  montaż wrzeciona.
b)  montaż złożonego mechanizmu w wycięciu kabłąka.
c)  montaż wałeczka blokującego w trójkątnym gnieździe rozciętego pierścienia.
d)  montaż rozciętego pierścienia w pierścieniu radełkowanym.
e)  montaż kulki zabezpieczającej od obrotu w gnieździe kabłąka.
f)  montaż kulki zabezpieczającej od obrotu w gnieździe rozciętego pierścienia.

Poprawna kolejność czynności jest następująca:
a)  c, d, f, b, a.
b)  d, c, f, b, a.
c)  c, d, e, b, a.
d)  d, c, f, a, b.

7. Zadaniem elementów sprężystych zastosowanych w budowie czujników zegarowych jest:

a)  tłumienie drgań wskazówki.
b)  zapewnienie odpowiedniego nacisku pomiarowego i kasowanie luzów przekładni.
c)  zapewnienie możliwie dużego nacisku pomiarowego.
d)  przyspieszenie ruchu trzpienia i skrócenie czasu pomiaru.

8. Pokrętna podzielnia czujnikowych przyrządów pomiarowych służy ustawianiu wskazania

zerowego:
a)  przy nieobciążonym trzpieniu pomiarowym.
b)  przy maksymalnie wciśniętym trzpieniu pomiarowym.
c)  na wymiar nominalny mierzonej części.
d)  na wymiar rzeczywisty mierzonej części.

9. Termometry parowe:

a)  służą do pomiaru temperatury pary wodnej w instalacjach kotłowych.
b)  są to termometry, w których zastosowano czujnik termoelektryczny, tzw. termoparę.
c)  są to termometry sygnalizujące osiągnięcie dwóch temperatur granicznych.
d)  są rodzajem termometrów ciśnieniowych.

10. Sprawdzenia pirometrów dokonuje się za pomocą:

a)  żarówki wzorcowej.
b)  pirometru wzorcowego.
c)  termometru wzorcowego.
d)  naczynia termostatycznego.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

11. Wybierz z poniższych stwierdzeń to, które niepoprawnie opisuje zasady łączenia elementów

instalacji hydraulicznych:
a)  przewody giętkie nie powinny być skręcone.
b)  przewody giętkie powinny mieć możliwość swobodnego zwisu.
c)  dobierając przewody należy uwzględnić ciśnienie robocze panujące w instalacji.
d)  promienie zagięcia przewodów powinny być możliwie małe.

12. Uzyskanie wskazania zerowego w manometrze ciśnieniowym z rurką Bourdona uzyskuje się

przez:
a)  dogięcie końca rurki Bourdona.
b)  właściwe ustawienie zębnika i sektora zębatego podczas montażu przyrządu.
c)  zmianę  przełożenia  mechanizmu  za  pomocą  zastosowanych  w  jego  konstrukcji

elementów regulacyjnych.

d) zmianę długości sprężyny spiralnej.

13. Zastosowanie sprzęgła magnetycznego w budowie przepływomierza śrubowego:

a)  zmniejsza opory ruchu organu pomiarowego.
b)  nie wymaga stosowania uszczelnień wałka napędzającego przekładnię pomiarową.
c)  poprawia dokładność odczytu wskazania.
d)  ma za zadanie utrudnienie użytkownikowi fałszowania wskazań.

14. Przepływomierze manometryczne:

a) są przyrządami uniwersalnymi, pozwalającymi na jednoczesny pomiar wielkości

przepływu i ciśnienia cieczy.

b)  są szczególnie zalecane do pomiaru bardzo małych przepływów.
c)  wymagają zabudowania w rurociągu zwężki Venturiego.
d)  działają na zasadzie manometru różnicowego.

15. Blokadę wag mechanicznych należy załączać wówczas, gdy:

a)  masa ważonego ciała nie przekracza nośności wagi.
b)  poziomujemy lub przenosimy wagę.
c)  chcemy przyspieszyć odczyt wyniku ważenia.
d)  odczytujemy wynik ważenia.

16. Do utwierdzenia tensometru foliowego na podlegającym odkształcaniu elemencie

konstrukcyjnym wagi elektronicznej zastosujesz:
a)  połączenie gwintowe.
b)  połączenie lutowane twarde.
c)  połączenie  klejone  wykonane  za  pomocą  kleju  rozpuszczalnikowego,  dającego

połączenie elastyczne.

d) połączenie klejone wykonane za pomocą kleju dwuskładnikowego.

17. Higrometry higroskopowe:

a)  cechują się wysoką niezmiennością wskazań w czasie.
b)  wymagają okresowej konserwacji elementu pomiarowego za pomocą smaru stałego.
c)  wymagają starannego odtłuszczenia elementu pomiarowego na całej jego długości.
d)  pozwalają na najdokładniejsze pomiary wilgotności bezwzględnej.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

18. Regulacja chodu zegara z regulatorem balansowym polega na:

a) systematycznym naciąganiu sprężyny napędowej.
b) zmianie czynnej długości sprężyny włosowej regulatora poprzez obrót dźwigni

regulacyjnej.

c) delikatnym dogięciu sprężyny włosowej za pomocą szczypiec okrągłych.
d) równomiernym dokręceniu lub wykręceniu wkrętów regulacyjnych rozmieszczonych

na obwodzie koła balansowego.

19. Nabijak lejkowy jest pomocny przy:

a)  regulacji chodu zegarów mechanicznych.
b)  wyważaniu organów ruchomych przyrządów pomiarowych.
c)  osadzaniu wskazówek przyrządów pomiarowych.
d)  osadzaniu kowadełka w gnieździe kabłąka podczas montażu mikrometrów.

20. Tachometry stroboskopowe:

a)  umożliwiają pomiar prędkości obrotowej metodą bezdotykową.
b)  mogą służyć bezpośrednio do pomiaru prędkości liniowej.
c)  zawierają źródło światła o stałej i podlegającej wzorcowaniu częstotliwości błysków.
d)  działają na zasadzie pomiaru napięcia indukującego się w prądnicy stroboskopowej.

21. W trakcie kontroli technicznej projektora pomiarowego, podczas obserwacji detalu

wzorcowego  w  świetle  przechodzącym  stwierdzono  nierównomierne  oświetlenie
powierzchni  ekranu  (obserwacja  w  świetle  odbitym  jest  poprawna).  Aby  usunąć  usterkę
projektora, należy:
a)  wymienić żarówkę oświetlacza do obserwacji w świetle przechodzącym.
b)  przeprowadzić regulację ustawienia zwierciadła do obserwacji w świetle przechodzącym.
c)  przeprowadzić regulację położenia stolika projektora.
d)  przeprowadzić regulacje położenia obiektywu projektora.

22. Urządzenia kontrolno - pomiarowe podlegające legalizacji:

a)  zawierają elementy regulacyjne niedostępne dla użytkownika.
b)  zawierają elementy regulacyjne dostępne dla użytkownika.
c)  są legalizowane jednorazowo, przed ich zakupem przez użytkownika.
d)  nie zawierają elementów regulacyjnych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko ........................................................

Montowanie przyrządów pomiarowych

Zakreśl poprawną odpowiedź

zadania

Odpowiedź

Punkty

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

21.

22.

Razem: