2 Нониусные средства измерения

2.1 Общие сведения о нониусных средствах измерения

К нониусным средствам измерений относятся штангенциркули, штангенрейсмасы, штангенглубиномеры и штангензубомеры (по­следние относятся к зубоизмерительным инструментам) и угломеры с нониусом. Они предназначены для измерений методом непосредственного отсчёта, а также для разметки изделий (штангенрейсмасы и некоторые типы штангенциркулей). Применение и работа со штангенрейсмасами и штангензубомерами рассматриваются в других лабораторных работах.

Отличительным при­знаком нониусных средств измерения является наличие

у них двух штриховых шкал: основной и дополнительной, которую называют нониусом (рисунок 2.1).

1 – штанга со шкалой;

2 – подвижная рамка;

3 – нониус; 4,5, - винты крепления нониуса

Рисунок 2.1 - Пример отсчёта значения размера с использованием нониуса

Ос­новная шкала на штанге 1 служит для отсчёта по ней целых миллиметров, а дополнительная шкала 3 (нониус) - для повышения точности отсчёта по основной шкале. Первый штрих нониуса является началом его шкалы и одновременно указателем значения размера на основной шкале. Этот штрих называют нулевым штрихом. Если он совпадает с каким-либо штрихом основной шкалы, то отсчитывают целое значение размера только по основной шкале (см. рисунок 2.1). Если нулевой штрих нониуса не совпадает ни с одним штрихом основной шкалы, то отсчёт будет состоять из двух частей. Первая часть состоит из целого значения размера, кратного 1 мм, которое отсчитывают по основной шкале как ближайшее меньшее значение слева от нулевого штриха нониуса. Вторая часть содержит десятые и сотые доли миллиметра, которые отсчитывают по шкале нониуса.

Для этого определяют, какой штрих нониуса совпадает с каким-либо штрихом основной шкалы, и считывают десятые и сотые доли миллиметра (см. рисунок 2.1).

Для уменьшения погрешности отсчёта, связанной с параллаксом, стандартом установлены требования расположения шкалы нониуса относительно плоскости шкалы штанги (рисунок 2.2).

1 – поверхность штанги, на которой нанесена шкала; 2 – поверхность нониуса, на которой нанесена шкала

Рисунок 2.2

Расстояние а от верхней кромки края нониуса до поверхности шкалы штанги не должно превышать 0,25 мм для штангенциркулей с ценой деления нониуса 0,05 и 0,10 мм.

2.2 Штангенциркуль

Штангенциркули предназначены для измерения наружных и внутренних линейных размеров и для разметки деталей. При измерении штангенциркулями осуществляются прямые и абсолютные контактные измерения с использованием метода непосредственной оценки значения измеряемой величины. Результат измерения определяется по шкалам (основной и нониуса).

Штангенциркули изготавливают четырех типов по ГОСТ 166:

- ШЦ-I — с двухсторонним расположением губок для наружных и внутрен­них измерений и с линейкой для измерения глубин и высот (рисунок 2.3а);

- ШЦТ-1 — с односторонним расположением губок, оснащённых твёрдым сплавом, для наружных измерений и с линейкой для измерения глубин (рисунок 2.3б). Штангенциркуль ШЦТ-1, изображённый на рисунке 2.3б, отличается от ШЦ-1 оснащением твёрдым сплавом губок для наружных измерений и отсутствием губок для внутренних измерений.

1 – штанга; 2 – рамка подвижная; 3 – винт стопорный; 4 – нониус; 5 – губки с плоскими измерительными поверхностями для измерения наружных размеров; 6 - губки с кромочными измерительными поверхностями для измерения внутренних размеров; 7 – линейка глубиномера; 8 - шкала штанги; 9 – винты крепления нониуса;

Рисунок 2.3 - Штангенциркули: а) ШЦ – 1; б) ШЦТ – 1

- ШЦ-II с двухсторонним расположением гу­бок для наружных и внутренних измерений и для разметки (рисунок 2.4);

- ШЦ-III — с односторонним расположением губок для наруж­ных и внутренних измерений (рисунок 2.5).

При измерении внутренних размеров штангенциркулями ШЦ – II и ШЦ – III следует к отсчёту по шкалам прибавлять значение суммарной толщины губок, которое обычно равно 10 мм. Этот размер указывается на одной из губок.

1 - штанга; 2 - рамка; 3 - нониус; 4 - винт стопорения рамки;

5 - устройство тонкой установки рамки; 6 – винт микрометрический; 7 – гайка; 8 – винт стопорный; 9 - губки с плоскими и цилиндрическими измерительными поверхностями для измерения наружных и внутренних размеров соответственно; 10 - губки с кромочными измерительными поверхностями для измерения наружных размеров и разметки; 11 - шкала штанги; 12 – значение суммарной толщины b губок для внутренних измерений (обычно 10 мм)

Рисунок 2.4 – Штангенциркуль типа ШЦ – II

1 - штанга; 2 - рамка; 3 – зажимной винт; 4 - шкала штанги;

5 – нониус со шкалой; 6 - губки с плоскими измерительными поверхностями для измерения наружных размеров; 7 – губки с

цилиндрическими измерительными поверхностями для измерения внутренних размеров

Рисунок 2.5 – Штангенциркуль типа ШЦ – III

Для повышения точности отсчёта в настоящее время изготавливают штангенциркули с отсчётом по круговой шкале типа ШЦК (рисунок 2.6) или с цифровым отсчётным устройством типа ШЦЦ (рисунок 2.7).

Штангенциркуль с отсчётом по круговой шкале типа ШЦК (см. рисунок 2.6) имеет основную шкалу 2 на штанге 1 с делениями через 10 мм. Отсчёт целых делений кратных 10 мм производится по торцу подвижной рамки 4. Для отсчёта дробных значений в пределах 10 мм используется зубчатая передача, состоящая из зубчатой рейки 3, закреплённой на штанге, и зубчатого колеса на оси стрелки 5.

Отсчёт на показанном штангенциркуле (см. рисунок 2.6) составит:

целая часть: 2дел. х 10мм = 20 мм; дробная часть снимается по круговой шкале: 17 дел. х 0,1 мм = 1,7 мм. Таким образом, результат измерения: 20 + 1,7 = 21,7 мм.

1 - штанга; 2 - шкала штанги;

3 – рейка зубчатая; 4 - рамка;

5 – указатель (стрелка); 6 – кру-

говая шкала отсчётного устройства; 7 – губки для наружных измерений и разметки; 8 – губки для

внутренних измерений и разметки; 9 – линейка глубиномера

Рисунок 2.6 - Штангенциркуль со стрелочным отсчётным

устройством типа ШЦК

Недостаток таких средств измерения заключается в значительном усложнении конструкции, а следовательно, в более высокой стоимости и меньшей надёжности.

В штангенциркулях с цифровым электронным отсчётным устройством (см. рисунок 2.7) вдоль штанги располагается многозначная мера, по которой полностью отсчитывается величина перемещения подвижной рамки, выводимая на дисплей.

Большинство таких штангенциркулей имеют возможность подключения к микропроцессору для проведения обработки результатов измерений и определению статистических характеристик. Ограниченное применение эти штангенциркули имеют из-за их высокой стоимости.

1 – штанга с неподвижной губкой; 2 – рамка с подвижной губкой; 3 – маховичок для плавного перемещения рамки; 4 – винт

для стопорения рамки;

5 – губки для наружных

измерений; 6 – губки для

внутренних измерений;

7 – измеряемая деталь; 8 – шкала штанги; 9 – дисплей; 10 – включатель питания;

11 – переключатель единиц измерения

Рисунок 2.7 - Штангенциркуль с электронным отсчётным

устройством типа ШЦЦ

Диапазон измерений, значение отсчёта по нониусу, цена деления круговой шкалы и шаг дискретности цифрового отсчётного устройства штангенциркулей должны соответствовать указанным в ГОСТ 166 (таблица 2.1).

Штангенциркули со значением отсчёта по нониусу 0,1 мм и верхним пределом измерений до 400 мм изготавливают двух клас­сов точности – 1-го и

2-го (ГОСТ 166—89).

Таблица 2.1

Размеры в миллиметрах

Диапазон измерения штангенциркуля	Значение отсчёта по нониусу	Цена деления круговой шкалы отсчётного устройства	Шаг дискретности цифрового отсчётного устройства
0 - 125
0 - 135
0 - 150		0,02; 0,05; 0,1
0 - 160
0 - 200
0 - 250	0,05; 0,1		0,01
0 - 300
0 - 400		-
0 - 500

Пример условного обозначения штангенциркуля типа II с диапазоном измерения 0 - 250 мм и значением отсчёта по нониусу 0,05 мм:

Штангенциркуль ШЦ-II-250-0,05 ГОСТ 166

То же штангенциркуля типа II с диапазоном измерения 250 - 630 мм и значением отсчёта по нониусу 0,1 мм, класса точности 1:

Штангенциркуль ШЦ-II-250-630-0,1-1 ГОСТ 166

То же штангенциркуля типа I с диапазоном измерения 0 - 150 мм, с ценой деления круговой шкалы 0,02 мм.

Штангенциркуль ШЦК-1-150-0,02 ГОСТ 166

То же штангенциркуля типа I с диапазоном измерения 0 - 125 мм, с шагом дискретности цифрового отсчётного устройства 0,01 мм:

Штангенциркуль ШЦЦ-1-125-0,01 ГОСТ 166