WYDZIAA
TECHNICZNY
Kolegium Karkonoskie w Jeleniej Górze
INSTRUKCJA DO ĆWICZEC
LABORATORYJNYCH
Przedmiot:
Nr ćwiczenia: 3
METROLOGIA I MIERNICTWO
Kierunek :
Temat:
Edukacja techniczno - informatyczna
Pomiary gwintów i określanie klasy dokładności
1. Zadanie
Celem ćwiczenia jest poznanie przez studenta środków pomiarowych stosowanych przy pomiarach gwintów
oraz sposobów ich praktycznego wykorzystania, a także przeprowadzenie oceny uzyskania dokładności
pomiarów tymi przyrządami.
2. Wyposażenie stanowiska
" Narzędzia pomiarowe: mikrometr do gwintów, wałeczki pomiarowe, wzorniki
" Elementy gwintowane, które mają być mierzone
" Instrukcja szczegółowa do ćwiczeń
3. Przebieg ćwiczenia
" Sprawdzić wyposażenie stanowiska w narzędzia pomiarowe oraz w elementy połączeń gwintowych,
które mają być mierzone.
" Zapoznać się z elementami do pomiaru, sporządzić szkice przedmiotów (z zachowaniem proporcji) oraz
zwymiarować symbolami ogólnymi wielkości pomiarowe gwintu (D2, D1, d2, d1, d3 itd.).
" Wyspecyfikować wymiary, które mają być zmierzone  zatwierdzić u prowadzącego ćwiczenie.
" Narysować schematy pomiarowe, wybrać dla danego wymiaru odpowiednie narzędzie pomiarowe i
określić błąd systematyczny przyjętego narzędzia pomiarowego.
" Pomierzyć wskazane wielkości odpowiednimi narzędziami pomiarowymi a wyniki pomiarów
zanotować w odpowiedniej tabeli.
" Określić wymiary nominalne oraz klasę dokładności ich wykonania.
1. ).
LITERATURA:
[1] Bałaziński B.: Metrologia warsztatowa. Wrocław 1986, Skrypt Politechniki Wrocławskiej
[2] Białas S.: Metrologia techniczna z podstawami tolerowania wielkości geometrycznych dla mechaników.
Warszawa 2006, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
[3] Jezierski J.: Analiza tolerancji i niedokładności pomiarów w budowie maszyn. Warszawa 1994,
Wydawnictwo Naukowo-Techniczne
[4] Jakubiec W., Malinowski J.: Metrologia wielkości geometrycznych. Warszawa 1976, WNT
[5] Tomaszewski A.: Podstawy nowoczesnej metrologii. Warszawa 1976, WNT
Opracował: Sprawdził:
dr inż. Krzysztof Dudek dr inż. Lech Kaczmarek
Uwagi:
Załącznikiem jest instrukcja szczegółowa
Laboratorium 3 - Pomiary gwintów i określanie klasy dokładności
Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest poznanie środków pomiarowych (narzędzi i urządzeń pomiarowych
pomocniczych) stosowanych przy pomiarach gwintów oraz sposobów ich praktycznego
wykorzystania, a także przeprowadzenie oceny uzyskania dokładności pomiarów tymi
przyrządami.
Wprowadzenie
Gwint jest elementem konstrukcyjnym spotykanym bardzo często w najrozmaitszych
częściach maszyn lub urządzeniach. Ze względu na konieczność utrzymywania zamienności
gwinty muszą być wszechstronnie kontrolowane pod względem wymiarowym. Głównymi
wymiarami konstrukcyjnymi gwintu najczęściej podlegającymi pomiarom są: skok gwintu
(P), kąt zarysu (ą), średnica podziałowa (d2 lub D2), średnica zewnętrzna (d lub D), średnica
wewnętrzna (d1 lub D1).
Zależnie od zarysu gwintu w przekroju wzdłużnym przechodzącym przez jego oś,
rozróżnia się trzy zasadnicze rodzaje gwintów: gwinty trójkątne, trapezowe i okrągłe. Gwint
może być prawy, gdy dla obserwatora patrzącego wzdłuż osi gwintu oddalające się od niego
zwoje gwintu przebiegają zgodnie z ruchem wskazówki zegarowej, albo lewy  gdy kierunek
przebiegu zwojów jest przeciwny. Gwinty (znormalizowane) utworzone przez skojarzenie
odpowiednio stopniowanego szeregu średnic z dobranym do każdej średnicy określonym
skokiem gwintu noszą nazwę gwintów zwykłych. Gwinty o skokach mniejszych niż
w gwintach zwykłych nazywają się drobnozwojowymi, a gwinty o skokach większych niż
w gwintach zwykłych  grubozwojowymi.
Rys. 1. Wymiary zarysu nominalnego gwintu metrycznego
Tolerancje gwintów
Układ tolerancji i pasowań gwintów metrycznych o średnicach od 1 do 600 mm
(PN-70/M-02113) obejmuje tolerancje TD1, Td, TD2 i Td2 uporządkowane w szeregach
tolerancji od 3 do 9 oraz położenia pól tolerancji określone, względem wymiarów
nominalnych średnic, odchyłkami podstawowymi: dolną EI dla gwintów wewnętrznych
(rys. 2) i górną es dla gwintów zewnętrznych (rys. 3). Ponadto ustalone są w nim skojarzenia
szeregów tolerancji i położeń pól tolerancji, zalecane do stosowania dla różnych długości
skręcania: S  małej, N  normalnej j L  długiej.
Rys. 2. Położenie pól tolerancji gwintu wewnętrznego: a)  dla EI > 0, b)  dla EI = 0
Rys. 3. Położenie pól tolerancji gwintu zewnętrznego: a)  dla es < 0, b)  dla es = 0
Rys. 4. Odchyłki podstawowe gwintu o średnicach od 1 do 600 mm
Rozróżnia się trzy klasy dokładności wykonania złączy gwintowych :
a) klasa dokładna  dla gwintów o zwiększonych wymaganiach jakościowych,
b) klasa średnio dokładna  dla gwintów ogólnego przeznaczenia,
c) klasa zgrubna  dla gwintów o obniżonej dokładności, np. gwintów walcowanych na
gorąco, gwintów w głębokich nieprzelotowych otworach itp.
Klasa określana jest przez szereg tolerancji średnicy i długość skręcenia.
Dla jednoznacznego określenia kształtu gwintu należy
podać pięć podstawowych wymiarów (PN-85/M02001): kąt
gwintu (lub kąt boku), podziałkę gwintu, średnicę
zewnętrzną, średnicę wewnętrzną i średnicę podziałową.
Kąt gwintu jest to kąt między bokami zarysu. Kąt boku
jest to kąt między bokiem zarysu i prostą prostopadłą do osi
gwintu. Podziałka gwintu P jest to skok linii śrubowej, która posłużyła do utworzenia gwintu.
Średnica zewnętrzna (d, D) jest to odległość między wierzchołkami występów gwintu
zewnętrznego (d) lub dnami bruzd gwintu wewnętrznego (D), mierzona prostopadle do osi
gwintu w płaszczyz
nie osiowej. Średnica wewnętrzna (d1, D1) gwintu jest to odległość
między dnami bruzd gwintu zewnętrznego (d1) lub wierzchołkami występów gwintu
wewnętrznego (D1), mierzona prostopadle do osi gwintu w płaszczyz
nie osiowej. Średnica
podziałowa (d2, D2) gwintu jest to średnica powierzchni walcowej, której wszystkie tworzące
przecinają gwint w ten sposób, że ich długość objęta bruzdą jest równa objętości objętej
występem.
Zarysem nominalnym gwintu nazywa się zarys gwintu odpowiadający wymiarom
nominalnym średnic zewnętrznej, podziałowej i wewnętrznej.
Długość skręcenia jest to długość skojarzenia (połączenia) gwintu zewnętrznego
i wewnętrznego, określana równolegle do osi gwintu, np. grubość nakrętki lub głębokość
wkręcenia śruby w nagwintowany otwór nieprzelotowy.
W praktyce warsztatowej ograniczamy się przeważnie do pomiaru tylko niektórych
wymiarów gwintów. Najczęściej identyfikacja gwintu polega na określeniu jego rodzaju
( metryczny, calowy, rurowy itp.), skoku gwintu P , średnicy zewnętrznej d ( lub D)
i średnicy podziałowej d2 (lub D2). Skok gwintu określa się za pomocą suwmiarki, mierząc
długość odliczonej liczby zwojów i dzieląc uzyskaną wielkość przez liczbę zwojów.
Można również posłużyć się wzornikiem grzebieniowym do gwintów dobierając wzornik,
który przyłożony do gwintu najbardziej do niego pasuje (nie wykazuje szczeliny optycznej).
Rys. Rozpoznanie gwintu za pomocą wzorca zarysu gwintu
Średnicę zewnętrzną określa się przy pomocy suwmiarki i odnalezienie w tablicach
( Tab. 2) najbliższej wartości odpowiadającej danemu skokowi i rodzajowi gwintu.
W gwintach bardzo dokładnych mierzy się wszystkie wymiary gwintów. Gwinty
zewnętrzne można mierzyć stosunkowo łatwo, pomiar gwintów wewnętrznych natomiast
nastręcza trudności.. Podczas kontroli dużych ilości elementów gwintowych stosuje się
sprawdziany.
Pomiar średnicy podziałowej gwintu mikrometrem do gwintów MMGe
Mikrometr do gwintów wyposażony jest w komplet wymiennych końcówek pomiarowych
o określonym kształcie. Końcówkę stożkową osadza się we wrzecionie (ruchomej części
mikrometru) , a końcówkę pryzmatyczną w kowadełku mikrometru. Parę końcówek dobiera
się dla mierzonego gwintu w zależności od jego skoku i kąta. Każda para końcówek jest
przeznaczona dla pewnego zakresu skoków. Mikrometry do pomiaru gwintów są
przeznaczone do mierzenia średnic podziałowych od 2 do 100 mm gwintów metrycznych.
Pomiar przeprowadza się tak samo, jak przy użyciu mikrometru ogólnego przeznaczenia.
Dokładność pomiaru waha się w granicach 0,04  0,15 mm.
 Rys.. Pomiar średnicy podziałowej d2 mikrometrem do gwintów :
końcówki pomiarowe: 1  stożkowa, 2 - pryzmatyczna
Przebieg ćwiczenia
1. Przed rozpoczęciem ćwiczenia należy sprawdzić wyposażenia stanowiska zarówno
w środki pomiarowe jak i przedmioty, które mają być mierzone.
2. Zapoznać się z przedmiotami do pomiaru, sporządzić rysunki przedmiotów
(zachować proporcję) oraz zwymiarować symbolami ogólnymi (D2, D1, d2, d1, d3,
itd.) wielkości pomiarowe gwintu.
3. Wyspecyfikować wielkości, które mają być mierzone oraz dobrać odpowiednie
narzędzia pomiarowe  zatwierdzić u prowadzącego ćwiczenia.
4. Narysować schematy pomiarowe  stosując umowne oznaczenia narzędzi
(środków) pomiarowych.
5. Pomierzyć wskazane wielkości (wymiary) odpowiednimi narzędziami
pomiarowymi a wyniki pomiarów (P , d , & ) notować w odpowiedniej tabeli
wyników. Określić wymiary nominalne oraz klasę dokładności ich wykonania.
Notowane wyniki pomiarów nie mogą być obciążone błędami nadmiernymi (grubymi),
zatem należy je wyeliminować w czasie pomiarów poprzez przynajmniej trzykrotne
powtórzenie pomiaru.
Wyniki pomiarów przedłożyć prowadzącemu do zatwierdzenia, gdyż są one podstawą do
opracowania sprawozdania i stanowią jego część składową.
Analiza wyników pomiarów
Ponieważ błędy nadmierne  wielkości mierzonych bezpośrednio - zostały usunięte
w czasie pomiarów, zatem wyniki pomiarów mogą być jeszcze obciążone błędami
systematycznymi (�) oraz niepewnościami pomiarowymi (ą").
Błąd systematyczny (� eliminuje się poprzez wprowadzenie do  surowego wyniku x
�)
�
�
poprawkę c równą co do wartości błędowi systematycznemu lecz ze znakiem przeciwnym,
czyli:
x = (x + c) ą "
gdzie:
c = - �
oraz
� = Wz -Wn
gdzie:
Wz - średnia arytmetyczna wskazań (Wzi), otrzymanych za pomocą przyrządu w jednej
serii kolejnych pomiarów tej samej wielkości mierzonej, wykonanych w normalnych
warunkach, czyli:
1
Wz =
"W
zi
n
i
Wn  wartość poprawna wielkości mierzonej określona za pomocą etalonu odniesienia
(kontrolnego).
Po wyeliminowaniu błędów systematycznych (�) wyniki pomiarów bezpośrednich są
jeszcze obciążone niepewnościami pomiarowymi (ą"):
" = ą(|"W| + | "R |)
gdzie : "W  błąd wskazań mikrometru ( suwmiarki),
"R  błąd odczytu ( 0,1 działki elementarnej ).
Niepewności pomiaru (") nie można wyeliminować, można ją natomiast zmniejszać 
w kontroli jednostkowej  tylko przez zmianę metody (narzędzia pomiaru).
Struktura sprawozdania
1. Tabliczka opisowa wg załączonego wzoru.
2. Rysunki mierzonych przedmiotów  zwymiarowanych symbolami przyjętymi do
oznaczenia charakterystycznych wielkości gwintów.
3. Schematy pomiarowe wielkości zatwierdzonych do pomiaru.
4. Tabela wyników pomiarów wg załączonego wzoru.
5. Analiza wyników pomiaru  obliczenia.
6. Podsumowanie  wnioski.
7. Załączony protokół pomiarów (zatwierdzony podpisem prowadzącego).
Zagadnienia do przygotowania
1. Podstawowe wielkości określające zarys gwintu.
2. Tolerowanie gwintów  podstawowe pojęcia dotyczące tolerancji i pasowań gwintu,
a także takie pojęcia jak: długość i głębokość skręcenia, szereg tolerancji oraz klasa
dokładności gwintu.
3. Metody pomiaru podstawowych wielkości gwintu.
4. Ocena dokładności wyników w pomiarach bezpośrednich i pośrednich.
Załącznik
Tabliczka opisowa
Wydział Techniczny Laboratorium metrologii i miernictwa
Nr tematu :
Temat: Pomiary gwintów i określanie klasy dokładności
3
Nazwisko i imię : Grupa: Data wykonania: Zaliczenie:
Rysunek mierzonego przedmiotu
Tabela wyników pomiarów
Tabela 1. Wyniki pomiarów gwintu zewnętrznego
Identyfikacja gwintu zewnętrznego
Rodzaj gwintu: M - ... M - ... M - ... M - ...
odczyt I =
odczyt II =
odczyt III =
pomiar średnicy
wartość średnia
zmierzona d =
zewnętrznej d
średnica
nominalna d=
odczyt I =
pomiar skoku
odczyt II =
gwintu P
odczyt III =
( przy pomocy
wzorca)
P [ mm]
odczyt I =
pomiar średnicy
odczyt II =
podziałowej d2
odczyt III =
wartość średnia
zmierzona d2 =
średnica
nominalna d2 =
Niedokładność pomiarów :
"d = ą & & & & &
"P = ą & & & & &
"d2 = ą & & & & &
 Tabela 2 : Szeregi średnic gwintów metrycznych
Tabela 2 (cd.)
Tabela 2 (cd.)