Лабораторна робота № 1 вимірювання лінійних розмірів з використанням штангенінструментів

(2 години)

Мета роботи – вивчити принцип дії, конструкції та метрологічні характеристики сучасних штангенінструментів; вивчити правила виконання вимірювань штангенінструментами та методику обробки результатів вимірювань; виконати вимірювання розмірів приладобудівних деталей штангенциркулем та опрацювати результати вимірювань.

Теоретичні відомості

До групи штангенінструментів належать вимірювальні інструменти, основою яких є лінійка-штанга (з основною штриховою шкалою з інтервалом поділок в 1 мм) та відлікове пристосування (з додатковою штриховою шкалою) ноніус.

До групи штангенінструментів загального призначення відносяться штангенциркулі, штангенглибиноміри та штангенрейсмуси.

Рисунок 1.1 – Штангенінструменти: а – штангенциркуль, б – штангенглибиномір, в – штангенрейсмус; 1 – штанга, 2 – рамка, 3 – шкала ноніусу, 4 – основа, 5 – деталь, 6 – змінна ніжка, 7 – хомут, 8 – вимірювальні губки

Штангенциркуль ШЦ-1-150-0,1 (ГОСТ 166-89) призначений для зовнішніх та внутрішніх вимірювань, розмітки та для вимірювань глибини до 150 мм.

Технічні характеристики ШЦ-1-150-0,1:

- діапазон вимірювань 0…150 мм;

- величина відліку по ноніусу 0,1 мм;

- межа допустимої похибки ±0,1 мм;

- клас точності 2;

- масса 0,135 кг.

Конструкція штангенциркуля наведена на рисунку:

Рисунок 1.2 – Штангенциркуль типу ШЦ-1: 1 – губки для внутрішніх вимірювань, 2 – рамка, 3 – затискач рамки, 4 - штанга, 5 – лінійка глибиноміра, 6 – шкала штанги, 7 – ноніус, 8 – губки для зовнішніх вимірювань

Ноніус штангенциркуля довжиною 19 мм поділено на 10 частин. Одне ділення ноніуса складає 19:10=1,9 мм, що на 0,1 мм менше цілого числа міліметрів:

Рисунок 1.3 – Ноніус штангенциркуля ШЦ-1

При нульовому показі, (коли співпадають штрихи штанги і ноніусу) штрихи ноніусу знаходяться від найближчого справа штриха штанги на відстані:

, (1.1)

де l_n – відстань по ноніусу, мм;

₁ – величина відліку по ноніусу, мм;

n – порядковий номер штриху ноніусу.

Таким чином, при переміщенні рамки до збігу n-го штриха ноніусу з штрихом штанги розмір між губками штангенциркуля (дробова частина) буде дорівнювати 0,1мм  n.

Рисунок 1.4 – Шкала штангенциркуля ШЦ-1

Читання показів штангенциркуля проводиться наступним чином: ціле число міліметрів відраховується по шкалі штанги зліва направо нульовим штрихом ноніуса. Дробова частина (кількість десятих частин міліметра) визначається по формулі (1.1). Приклади вимірювань представлені на рисунку:

Рисунок 1.5 – Приклади вимірювань штангенциркулем ШЦ-1

Результат одиничного вимірювання штангенциркулем типу ШЦ-1 записується наступним чином:

L = 39,7  0,1 мм, або L = 61,4  0,1 мм

Для перевірки нульового положення штангенциркуля необхідно щільно звести губки між собою При відсутності просвіту між губками для зовнішніх вимірювань (або при просвіті до 0,0015 мм) нульові штрихи ноніусу та штанги повинні співпадати.

Штангенциркуль ШЦ-2-160-0,05 (ГОСТ 166-89) призначений для зовнішніх та внутрішніх вимірювань до 160 мм.

Технічні характеристики ШЦ-2-160-0,05:

- діапазон вимірювань 0…160 мм;

- величина відліку по ноніусу 0,05 мм;

- межа допустимої похибки ±0,05 мм;

- клас точності 2.

Конструкція штангенциркуля наведена на рисунку:

Рисунок 1.6 – Штангенциркуль ШЦ-2: 1 – нерухомі вимірювальні губки, 2 – рухомі вимірювальні губки, 3 – рамка, 4 – затискач рамки, 5 – рамка мікрометричної передачі, 6 – затискач мікрометричної рамки, 7 – штанга, 8 – гайка і гвинт мікрометричної подачі рамки, 9 - ноніус

Мікрометричну подачу використовують для точної установки рамки відносно штанги. Овальні отвори в ноніусі дозволяють переміщувати його на невелику відстань впродовж рамки, що дозволяє налаштувати нульове положення штангенциркуля.

Ноніус штангенциркуля довжиною 39 мм поділено на 20 частин. Одне ділення ноніуса складає 39:20=1,95 мм, що на 0,05 мм менше цілого числа міліметрів:

Рисунок 1.7 – Ноніус штангенциркуля ШЦ-2

Таким чином, при переміщенні рамки до збігу n-го штриха ноніусу з штрихом штанги розмір між губками штангенциркуля (дробова частина) буде дорівнювати 0,05мм  n.

Рисунок 1.8 – Шкала штангенциркуля ШЦ-2

Для прискорення вимірювань використовують цифри ноніуса 25, 50, 75, які означають соті долі міліметра.

Читання показів штангенциркуля проводиться наступним чином: ціле число міліметрів відраховується по шкалі штанги зліва направо нульовим штрихом ноніуса. Дробова частина (кількість десятих частин міліметра) визначається по формулі (1.1). Приклади вимірювань представлені на рисунку:

Рисунок 1.9 – Приклади вимірювань штангенциркулем ШЦ-2

Результат одиничного вимірювання штангенциркулем типу ШЦ-2 записується наступним чином:

L = 12,15  0,05 мм, або L = 71,85  0,05 мм

При внутрішніх вимірюваннях до показів штангенциркуля прибавляється товщина вимірювальних губок:

Рисунок 1.10 – Приклад вимірювання внутрішніх розмірів штангенциркулем ШЦ-2

В останній час в Україні з’явилася велика кількість штангенциркулів іноземного виробництва. На рисунку 1.11 представлені деякі моделі штангенциркулів компанії Jobi:

Рисунок 1.11 – Штангенциркулі іноземного виробництва: а – зі звичайним ноніусом (0,02 мм), б – з циферблатом (0,02 мм), в – з електронним рахунковим пристроєм (0,01 мм)

Приклади читання показів штангенциркуля з величиною відліку 0,02 мм представлені на рисунку:

Р исунок 1.12 – Приклади вимірювань штангенциркулем з величиною відліку 0,02 мм