Rok akademicki 2013/2014

LABORATORIUM

POMIARÓW WIELKOŚCI GEOMETRYCZNYCH

POLITECHNIKA LUBELSKA Kierunek Mechatronika	LABORATORIUM Pomiarów Wielkości Geometrycznych
Ćwiczenie nr 7 Temat ćwiczenia: Pomiary i ocena parametrów gwintów metrycznych z wymaganiami norm
Nazwisko i imię	Grupa
	GL07 Zespół 1

Temat ćwiczenia

Pomiary i ocena parametrów gwintów metrycznych z wymaganiami norm.

2. Wykorzystane metody i techniki pomiarowe

Technika optyczna zrealizowana przy pomocy mikroskopu warsztatowego.

3. Wyposażenie stanowiska pomiarowego

1. Mikromierz o zakresie 25 mm i dokładności 0,001mm,

2. Wzorzec zarysu gwintu (MWGa ISO),

3. Mikroskop warsztatowy.

4. Przebieg ćwiczenia

Na początku dokonywaliśmy pomiaru podziałki gwintu. Ustawiliśmy ostrość obrazu i zgodnie z instrukcją do ćwiczenia odczytywaliśmy kolejno współrzędne położenia stolika mikroskopu i na ich podstawie obliczyliśmy wartość podziałki p mierzonego gwintu.

Kolejna część ćwiczenia polegała na pomiarze kąta zarysu gwintu. Po ustawieniu ostrości rozpoczęliśmy wykonywanie drugiej części ćwiczenia zgodnie z instrukcją jednocześnie notując położenie kątowe siatki pomiarowej okularu pomiarowego.

Trzecią częścią ćwiczenia był pomiar średnicy podziałowej gwintu. Pomiary przeprowadziliśmy zgodnie z instrukcją do ćwiczenia notując współrzędne położenia stolika mikroskopu.

Na koniec z przebiegu ćwiczenia sporządziliśmy protokół pomiarowy z zestawieniem wyników pomiarów.

5. Zestawienie wyników pomiarów i obliczeń

1. Pomiar podziałki gwintu:

ω₁ = 17,38 mm

ω₂ = 14,87 mm

p’ = 2,51 mm

ω₃₍₀₎ = 13,49 mm

ω₄ = 11,00 mm

p” = 2,49 mm

p = 2,50 mm

p' - pierwszy cząstkowy wyniki pomiaru podziałki
p'' - drugi cząstkowy wynik podziału podziałki
p - wartość podziałki
ω_1/2/3/4- ustawy wskazań przesuwu wzdłużnego stolik

1. Pomiar kąta zarysu gwintu:

α₁₍₀₎ = 29°34’

α₂ = 29°40’

• Kąt rozwarcia zboczy gwintu:

α_w = 29°37’

α₃₍₀₎ = 30°06’

α₄ = 30°12’

• Kąt zarysu gwintu:

α_z = 30°09’

• Wartość kąta:

α = 29°23’

• Wartości poprawek t₁ i t₂

t₁ = 0,00 μm

t₂ = -0,21825 μm

p_z - podziałka gwintu zmierzona

p_n – podziałka gwintu nominalna

α_z - kąt zarysu gwintu zmierzony

1. Pomiar średnicy podziałowej gwintu:

	Pierwszy pomiar	Drugi pomiar	Trzeci pomiar
w1(0)	1,47 mm	1,49 mm	1,37 mm
w2	19,51 mm	19,48 mm	19,42 mm
d′2 = w1(0) − w2	18,04 mm	17,99 mm	18,05 mm
w3(0)	19,52 mm	19,43 mm	19,40 mm
w4	1,37 mm	1,38 mm	1,23 mm
d″2 = w3(0) − w4	18,15 mm	18,05 mm	18,17 mm
d2 = 0, 5 (d^′2 + d^″2)	18,10 mm	18,07 mm	18,10 mm

${\overset{\overline{}}{d}}_{2} = 18,29$ mm

d₂'- cząstkowy wynik pomiaru średnicy podziałowej jako różnicę wskazań
d₂''- drugi cząstkowy wynik pomiaru średnicy podziałowej różnicę wskazań
d₂-wartość średnicy podziałowej mierzonego gwintu ze wzoru

-wartość średnia

6. Wyniki niezbędnych obliczeń:

1. Pomiar podziałki gwintu:

p’ = ω₁ – ω₂ = 17,38 - 14,87 = 2,51 mm

p” = ω₃₍₀₎ – ω₄ = 17,38 - 14,87 = 2,49 mm

p = 0,5(p’ + p”) = 2,50 mm

1. Pomiar kąta zarysu gwintu:

• Kąt rozwarcia zboczy gwintu:

α_w = 0,5(α₁₍₀₎ + α₂) = 0,5(29°34’ + 29°40’) = 29°37’

• Kąt zarysu gwintu:

α_z = 0,5(α₃₍₀₎ + α₄) = 0,5(30°06’ + 30°12’) = 30°09’

• Wartość kąta:

α = 0,5(α_w + α_z) = 0,5(29°37’ + 30°09’) = 29°23’

• Wartości poprawek t₁ i t₂

t₁ =1,732(p_z - p_n) = 1,732 (2,50 - 2,50) = 0,00 μm

t₂ =-0,582p_n (α_z - 30°) = -0,582 ∙ 2,5 ∙ (30°09’ - 30°) = -0,21825 μm

1. Pomiar średnicy podziałowej gwintu:

$${\overset{\overline{}}{d}}_{2} = \frac{\sum_{}^{}{d_{2}i}}{i} = \frac{18,10 + 18,07 + 18,11}{3} = 18,10\ mm$$

7. Zgodność gwintu z normami

Na podstawie parametrów geometrycznych (d = D = 20 mm; p = 2,5 mm) gwintów metrycznych wg ISO wyznaczono:

- tolerancję prawdopodobną T2:

T2 = d2max-d2min

d2max- wartość ekstremalna maksymalna

d2min- wartość ekstremalna minimalna

d2max = 18,3 mm

d2min = 18,27 mm

T2 = d2max - d2min = 30 µm

Td2 ≥ d2max - d2min+(t2+t1)

Td2≥ 29,9997 µm

Przyjmujemy, że T2 = 85 µm

- wartość górnej odchyłki:

es ≥ d2-d2max = 18,29 mm - 18,30 mm = - 10 µm

Przyjmujemy es = 0 µm

Na podstawie przyjętych wartości obliczamy:

- wartość dolnej odchyłki ei:

ei=-Td_2+(t_1+t_2 )-es= -85.23 µm

- górną wartość graniczną d_2b średnicy podziałowej gwintu:

d_2b=d_2+es=18,29 mm

- dolną wartość graniczna d_2A średnicy podziałowej gwintu:

d_2A=d_2+ei=d_2-Td_2+(t_1+t_2 )-es=18,20 mm

8. Niepewności pomiarowe

Dla α=0,1i f = n – 1 = 3 – 1 = 2 z testu t-Studenta: t_(α,f) = 2,92.

S_(d2) = 0,016 mm

= 0,04672 mm

Sprawdzenie warunków zgodności z normami:

$d_{2A} \leq {\overset{\overline{}}{d}}_{2} - d_{2}$ = 18,24 mm

$d_{2b} \geq {\overset{\overline{}}{d}}_{2} + d_{2}$ = 18,34 mm

9. Wnioski

Na podstawie przeprowadzonego ćwiczenia zidentyfikowany został gwint; d_z=18,376mm. Mierzony gwint to: M20h10; szereg tolerancji: IT3.

Po sprawdzeniu warunków zgodności z normą stwierdzamy, że górna wartość graniczną d_2b średnicy podziałowej gwintu jest nie zgodna z normą, natomiast dolną wartość graniczna d_2A średnicy podziałowej gwintu jest zgodna z normą. Podziałka zmierzona różni się o 0,01 mm od wartości podziałki nominalnej.