PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA INSTYTUT POLITECHNICZNY
2009/2010	LABORATORIUM Z METROLOGII
Ćwiczenie nr 1	POMIARY WYMIARÓW ZEWNĘTRZNYCH
Budowa i Eksploatacja Maszyn ST. Zaoczne Semestr III	Maciej Nowak
Data wykonania		Data	Ocena	Podpis
2009-11-17	T
	S

1. Cel ćwiczenia:

Głównym celem tego ćwiczenia jest zapoznanie z budową i zasadą działania podstawowych przyrządów pomiarowych: suwmiarka i mikrometr. Dodatkowo poznanie techniki posługiwania się przyrządami suwmiarkowymi i mikrometrycznymi.

Celem tego ćwiczenia jest również nauka właściwego obchodzenia się z przyrządami pomiarowymi ich przechowywania, konserwacji a także stosowania według przepisów BHP.

2. Wiadomości teoretyczne:

1. Pomiary przyrządami suwmiarkowymi:

Przyrządy suwmiarkowe należą do najczęściej stosowanych przyrządów warsztatowych. Wynika to z prostej budowy oraz z tego, że bezpośredni pomiar długości przy użyciu suwmiarki jest prosty, szybki i wygodny. W suwmiarkach, przez zastosowanie dwóch szczęk pomiarowych (na prowadnicy połączonej ze szczęką stałą jest nacięty wzorzec kreskowy, a na szczęce ruchomej jest nacięta dodatkowa podziałka zwana noniuszem), uzyskano łatwość odczytania długości danego elementu z dokładnością zależną od rodzaju noniusza, np. 0,1mm; 0,05 mm; 0,02 mm. Specjalne ukształtowanie szczęk (po obu stronach prowadnicy z wzorcem kreskowym) umożliwia mierzenie wymiarów wewnętrznych, zewnętrznych i mieszanych.

Na rys. 1 i 2 przedstawiono kilka typów najczęściej stosowanych suwmiarek, a na rys. 3 podano zasadę odczytu wyniku pomiaru z noniusza. Zastosowanie noniusza w przyrządach suwmiarkowych zwiększa dokładność odczytania.

Rys. 1. Suwmiarka dwustronna z głębokościomierzem, wewnętrznymi szczękami krawędziowymi: a) zwykła z noniuszem 0,2 mm b) elektroniczna z działką elementarną 0,01 mm;

1 -prowadnica. 2 - suwak, 3 - zewnętrzna szczęka prowadnicy, 4 - zewnętrzna

szczęka suwaka, 5 - wewnętrzna szczęka krawędziowa prowadnicy, 6 - wewnętrzna szczęka krawędziowa suwaka, 7 - wysuwka głębokościomierza, 8 - wkręt, 9 - wkładka, 10 - śruba zaciskowa, 11 - wskaźnik cyfrowy, 12 - gniazdo drukarki, 13 - listwa z wzorcem inkrementalnym, 14 - przycisk zmiany wartości mm/cal, 15 - przycisk zerowania

Rys. 3. Noniusz liniowy: a) wielkości charakterystyczne, b) odczyt 0,7Smm

Długość działki elementarnej noniusza a' określa równanie:

a' = γa - i,

gdzie: a - długość działki elementarnej podziałki prowadnicy,

y - moduł noniusza,

i - dokładność odczytania.

zaś liczba działek elementarnych noniusza n wynosi:

gdzie: L - długość noniusza.

Dokładność odczytania wyznaczona jest z równania:

a

i = —

n

Sposób odczytywania wyników pomiaru na suwmiarce przedstawiono poniżej. Jest on identyczny dla podziałek milimetrowych i calowych. Odczyt wyniku otrzymanego z pomiaru suwmiarką dokonywany jest w następującej kolejności:

• ustalamy wartość a działki elementarnej podziałki prowadnicy;

• określamy liczbę k pełnych działek elementarnych prowadnicy, zawartych między zerową kreską podziałki prowadnicy i zerową kreską noniusza;

• obliczamy iloczyn k x a;

• określamy liczbę n wszystkich działek elementarnych noniusza;

• obliczamy dokładność odczytania i, korzystając z powyższego równania:

a

i = —

n

• ustalamy numer m - tej kreski noniusza, która pokrywa się z dowolną kreską podziałki prowadnicy;

• obliczamy iloczyn m x i;

• sumujemy obliczone wcześniej iloczyny k x a + m x i, otrzymu­jąc w ten sposób wynik pomiaru.

Na tej samej zasadzie, co suwmiarki są zbudowane głębokościo­mierze i wysokościomierze suwmiarkowe. Pomiar przedmiotów za pomocą wysokościomierza suwmiarkowego powinien odbywać się na płycie pomiarowej lub innej, starannie wykonanej powierzchni. Głębokościomierz suwmiarkowy służy do pomiaru wymiarów mieszanych (np. głębokości otworu, głębokości rowka wpustowego, odległości dwóch płaszczyzn równoległych).

3. Pomiary przyrządami mikrometrycznymi:

Przyrządy mikrometryczne podobnie jak suwmiarki, ze względu na prostą konstrukcję, łatwość obsługi i szybki pomiar znalazły powszechne zastosowanie. Zasada pomiaru mikrometrem polega na wykorzystaniu proporcjonalności przesunięcia liniowego śruby do kąta jej obrotu

φP

l = ―

2π

gdzie: l - liniowe przesunięcie śruby mikrometrycznej,

φ - kąt obrotu śruby w radianach,

p - skok śruby.

Ponieważ śruba mikrometryczna ma najczęściej skok p = 0,5 mm, to pełny jej obrót powoduje przesunięcie / także równe 0,5mm. Widok oraz przekrój mikrometru pokazano na rys. 6.

a) b)

Rys. 6. Mikrometr zewnętrzny: a) widok, b) przekrój;

1 - kabłąk, 2 - wrzeciono ze śrubą mikrometryczną, 3 - kowadełko, 4 - tulejka z nakrętką, 5 - bęben, 6 - sprzęgło, 7 - zacisk, 8 - nakrętka do usuwania luzu między gwintem wrzeciona a tuleją.

Przed użyciem mikrometru należy koniecznie sprawdzić jego wskazanie zerowe (kreska zerowa bębna powinna pokrywać się z przedłużeniem poziomej kreski tulei). Pomiar wykonuje się w ten sposób, że przedmiot umieszcza się między kowadełkiem a wrzecionem, następnie dosuwa się wrzeciono przez pokręcanie sprzęgiełkiem, aż do usłyszenia kilku trzasków. Odczyt stanowi sumę dwóch liczb. Pierwsza liczba jest iloczynem pełnych obrotów śruby i jej skoku. Druga liczba określa ilość setnych części milimetra według podziałki na bębnie. Ilustruje to rys. 7.

Głębokościomierz mikrometryczny przedstawiono na rys. 8. Służy on do pomiarów głębokości otworów (pomiar wymiaru mieszanego). Zbudowany jest on podobnie jak mikrometr. Sposób wykonania pomiaru tym przyrządem jest bardzo zbliżony do pomiaru mikrometrem.

Rys. 7. Sposób odczytu wyniku pomiaru Rys.8. Widok ogólny głęboko­ściomierza

na śrubie mikrometrycznej. mikrometrycznego.

4. Przebieg ćwiczeń oraz wnioski końcowe:

4.1 Ćwiczenie 1 - pomiar wałka nr 1

W tym ćwiczeniu dokonaliśmy pomiaru trzech wymiarów powtarzając pomiar dwukrotnie. W użyciu mieliśmy suwmiarki o dokładności 0,1mm; 0,05mm; 0,02mm.

Po wykonaniu tego ćwiczenia mogę śmiało stwierdzić, że przeprowadzanie pomiarów przy użyciu przyrządów suwmiarkowych jak i mikrometrycznych jest bardzo prosta, szybka i wygodna. Porównując wyniki można stwierdzić, że w większości pomiarów różnica była jedynie o wartość dokładności suwmiarki a błędy wynikają z niedokładności wykonania wałka.

Wyniki zawarte są w karcie pomiarów, tabela 1.

4.2 Ćwiczenie 2 - pomiar wałka nr 2

W tym ćwiczeniu dokonaliśmy pomiary średnic i długości wałka nr 2 ,za pomocą mikrometrów uniwersalnych o zakresach 0-25mm; 26-50mm; 50-75mm (wszystkie o dokładności 0,01mm) oraz mikrometru elektronicznego o zakresie 0-30mm i dokładności 0,001mm.

Najwygodniejszą, najdokładniejszą, a zarazem najszybszą formą pomiaru jest naturalnie wykorzystanie elektronicznych suwmiarek, czy mikrometrów. Zastosowanie tych urządzeń znacznie skraca czas pomiaru, a osoba mierząca nie musi być do końca „wtajemniczona” w technikę pomiarową. Porównując wyniki można stwierdzić, że w większości pomiarów różnica była jedynie o wartość dokładności suwmiarki i mikrometru.

Wyniki zawarte są w karcie pomiarów, tabela 2.

4.3 Ćwiczenie 3 - pomiar płytki nr 3

W ćwiczeniu 3 dokonaliśmy pomiaru rozstawu otworów i średnic za pomocą suwmiarki uniwersalnej o dokładnościach 0,05mm oraz suwmiarki elektronicznej o dokładności 0,01mm.

Analizując to ćwiczenie mogę stwierdzić, że różnica w uzyskanych wynikach rozstawów otworów jest bardzo mała. W związku z tym pomiar został przeprowadzony prawidłowo. Oczywiście pomiar przeprowadzało się lepiej suwmiarką elektroniczną, ponieważ odczyt wartości mierzonej jest w postaci cyfrowej. W przypadku suwmiarki uniwersalnej małym kłopotem może być odczyt wartości mierzonej z podziałki noniusza.

Wyniki są zawarte w karcie pomiarów, tabela 3.

4.4 Ćwiczenie 4 - pomiar detalu nr 3

W ćwiczeniu tym należało dokonać pomiaru wysokości stopni za pomocą wysokościomierza elektronicznego o dokładności 0,01mm oraz głębokościomierza mikrometryczny o dokładności również 0,01mm.

Po wykonaniu ćwiczenia można zauważyć różnice pomiędzy pomiarami. Według mnie za dokładniejsze należy uznać pomiary wykonane za pomocą wysokościomierza - dlatego, że w układzie głębokościomierza można było popełnić błąd, ponieważ poprzeczka głębokościomierza przy pomiarach mogła lekko odsunąć głębokościomierz. W układzie wysokościomierza trudno o popełnienie podobnego błędu.

Wyniki są zawarte w karcie pomiarów, tabela 4

Po wykonaniu wszystkich ćwiczeń mogę śmiało stwierdzić, że przeprowadzanie pomiarów przy użyciu przyrządów suwmiarkowych jak i mikrometrycznych czy głębokościomierzy jest bardzo prosta, szybka i wygodna. Myślę, że wynika to z prostej budowy tych urządzeń jak również łatwości wykonywania pomiarów. Dlatego też urządzenia te znalazły bardzo szerokie zastosowanie zarówno w wielkich zakładach produkcyjnych, w prywatnych mniejszych przedsiębiorstwach jak również w domowych warsztatach. Dostępność tych urządzeń wynika również z ich ceny rynkowej nie jest ona tak duża, jak np. płytek wzorcowych czy też liniału sinusowego. Myślę, że pomiary wykonane były dość precyzyjnie, o czym świadczą bardzo niewielkie różnice w pomiarach pomiędzy urządzeniami pomiarowymi zwykłymi a elektronicznymi. Jeżeli chcielibyśmy uzyskać jeszcze większą dokładność pomiarową należałoby użyć urządzeń pomiarowych o większej dokładności.

---