Wydział Mechaniczny Studia niestacjonarne Rok Akad. 2007/2008		LABORATORIUM METROLOGII I SYSTEMÓW POMIAROWYCH
		Temat ćwiczenia: Kontrola wymiarów kątowych i stożków.
Ćwiczenie Nr 5		Data: 24.05.2008	Ocena:

1. Cel ćwiczenia.

Opanowanie umiejętności posługiwania się kątomierzem i odczytywanie jego wskazań, opanowanie zastosowania liniału sinusowego, zapoznanie się z metodą pomiaru stożków za pośrednictwem wałeczków i kulek.

2. Wyposażenie stanowiska.

- suwmiarka uniwersalna

- płyta pomiarowa

- mikrometr zewnętrzny

- głębokościomierz mikrometryczny

- liniał sinusowy

- kątomierz uniwersalny

- kątomierz optyczny

- komplet płytek wzorcowych

- czujnik zegarowy

- wałeczki

- kulki

- przedmioty mierzone

3. Przebieg ćwiczenia

• Pomiar za pomocą kątomierza uniwersalnego

Pomiar kąta polega na przyłożeniu bez szczelin do powierzchni przedmiotu obu ramion kątomierza, które tworzą mierzony kąt.

Wskazania kątomierza uniwersalnego odczytuje się z podziałki kreskowej umieszczonej na tarczy. Wartość działki elementarnej wynosi 1º. Zakres pomiarowy podziałki zawiera się w przedziale 0-360º(4 razy 0-90º).

Do odczytywania wskazań służy noniusz kątowy dwustronny o wartości działki elementarnej 2' lub 5'. Odczytywanie wskazań noniusza odbywa się po tej stronie jego kreski zerowej, w której kierunku zwiększają się wartości liczbowe stopni na podziałce głównej. Graniczne błędy dopuszczalne w całym zakresie pomiarowym kątomierza wynoszą + 2' lub + 5'. Przy pomiarze kątów rozwartych, wskazanie kątomierza jest kątem dopełniającym do 180º. W takim przypadku kąt mierzony jest równy :

α_mierz = 180º - α_odczyt

Niektóre kątomierze uniwersalne mogą być w razie potrzeby mocowane na podstawie, ułatwiającej ustawienie kątomierza na płycie pomiarowej.

Gdzie:

1 - ramię stałe;

2- tarcza z podziałką kątową;

3 - ramię ruchome;

4 - noniusz;

5 - zacisk tarczy;

6 - śruba;

7 - próbka.

W naszym przypadku kąty zmierzone wynoszą:

- α wynosi 78°30'

- β wynosi 101°30'

• Pomiar za pomocą kątomierza optycznego.

Kątomierz optyczny ma podobne przeznaczenie jak kątomierz uniwersalny. Kątomierz posiada obudowaną płytkę szklaną z podziałką kreskową o zakresie 0-360º. Wskazania kątomierza optycznego odczytuje się przez wbudowaną w przyrząd lupkę, o powiększeniu 16x. Wartość działki elementarnej kątomierza z odczytywaniem wskazań za pomocą wskazówki wynosi 10', zaś dla kątomierza z noniuszem 5'.

Graniczny błąd dopuszczalny kąta w całym zakresie pomiarowym kątomierzy optycznych wynosi +5'.

Gdzie:

1 - ramię stałe;

2 - ramię ruchome;

3 - lupa odczytowa;

4- zacisk ramienia ruchomego;

5 - pierścień;

6 - próbka.

W naszym przypadku kąty zmierzone za pomocą kątomierza optycznego wynoszą:

- α wynosi 78°35'

- β wynosi 101°25'

• Pomiar za pomocą liniału sinusowego.

Liniał sinusowy składa się z płyty wzdłużnej, która oparta jest na dwóch wałkach o jednakowej średnicy oraz płytek oporowych czołowych lub bocznych. Liniały sinusowe do pomiaru stożków wyposażone są dodatkowo w uchwyty kłowe.

Liniał ustawia się na kąt α, mierzony uprzednio kątomierzem. Pod jeden wałek liniału ustawia się stos płytek wzorcowych o wysokości obliczonej w/g wzoru h= 100 x sin α ( przy czym 100 jest wartością L liniału, a sin α wyznacza się z tablic trygonometrycznych ). Po ustawieniu liniału sinusowego należy na nim umieścić przedmiot sprawdzany, a następnie za pomocą czujnika sprawdzić równoległość górnej krawędzi przedmiotu do płaszczyzny. Różnicę δ między kątem ustawienia liniału, a rzeczywistym kątem α przedmiotu oblicza się wg. wzoru :

δa=( δn/L ) x 3438

δn - odchyłka czujnika w ( mm )

L - odległości między skrajnymi położeniami czujnika w mm

3438 - współczynnik wynikający z przeliczenia radiana na minuty ( δa jest wyrażona w minutach kątowych ).

Gdzie:

1 - liniał sinusowy;

2 - przedmiot

3 - stos płytek wzorcowych;

4 - czujnik zegarowy;

Obliczenia kątów przy pomiarach liniałem sinusowym

zatem:

stąd:

zatem nasz kąt
wynosi:

natomiast kąt
wynosi:

Zestawienie wyników pomiarów

Nr kąta:	Wyniki pomiarów.
		Kątomierz uniwersalny.	Kątomierz optyczny.	Liniał sinusowy.
α	78º30'	78º25'	78º17'
	101º30'	101º35'	101º43'

• Pomiar kąta stożka zewnętrznego parą wałeczków i mikrometrem.

Podczas pomiaru kąta stożka zewnętrznego stożek ustawia się pionowo na podstawce z zaciskiem. Po obu stronach jego pobocznicy układa się wałeczki o równych średnicach dw, a następnie taką samą parę wałeczków opiera się na dwóch stosach płytek wzorcowych o równych wysokościach. Odległość wałeczków M1i M2 mierzy się mikrometrem zewnętrznym.

Gdzie:

1 - stożek;

2 - płyta miernicza;

3 - wałeczek;

4 - stos płytek wzorcowych.

Kąt  oblicza się w/g wzoru:

M₁- mniejsza odległość wałeczków

M₂- większa odległość wałeczków

H - długość płytek wzorcowych

Wyniki pomiarów zbieżności stożka zewnętrznego z zastosowaniem wałeczków:

zatem kąt stożka wynosi:

czyli

• Pomiar kąta stożka wewnętrznego kulkami i głębokościomierzem.

Pomiar wykonuje się metodą pośrednią dwiema, różnymi metodami, odpowiednio dobranymi kulkami pomiarowymi oraz głębokościomierzem mikrometrycznym.

Kąt stożka  oblicza się w/g wzoru:

sin(/2) = (d2 - d1)/2((M1 - M2) - (d2 - d1)]

gdzie:

d₁ i d₂ - średnice kulek pomiarowych;

M₁ M₂ - wielkości zmierzone głębokościomierzem mikrometrycznym.

Wyniki pomiarów zbieżności stożka wewnętrznego z zastosowaniem kulek:

zatem:

stąd szukany kąt
wynosi:

4. Wnioski.

• Wyniki pomiarów kątów są do siebie zbliżone ewentualne różnice mogą wynikać z niedokładności pomiaru tzn. (ścianka próbki nie przylegała całą powierzchnią do ramienia kątomierza) lub z błędnego odczytu ze skali kątomierza;

• Obsługa powyższych przyrządów nie jest skomplikowana;

• Pomiar kątów za pomocą kątomierzy umożliwia odczyt ze skali nie tylko stopni, ale także minut za pomocą noniusza, co wpływa na dokładność pomiaru.

1

---