18.1 Калибры и шаблоны

Калибры, шаблоны предназначены для измерения детали по одному и тому же размеру и являются бесшкальными инструментами. Их особенно широко применяют в массовом и серийном производстве для контроля размеров, формы и взаимного расположения поверхностей.

Предельные калибры.

Калибры для контроля валов — скобы (ГОСТ 2216—84*, 18355—73*).

Проходная сторона (ПР) имеет размер, равный наибольшему предельному размеру вала, а непроходная (НЕ)—наименьшему предельному размеру вала.

Скоба листовая дву- Скоба листовая односторонняя

сторонняя от 1 до 50 мм от 1 до 180 мм

Скоба штампованная двусторонняя Скоба регулируемая

от 3 до 100 мм от 0 до 330 мм

Рисунок 18.1 - Предельные калибры и их виды

Применение скоб.

Проходная сторона калибров (ПР) для валов должна проходить в проверяемую поверхность контролируемого размера, а непроходная (НЕ) не должна в нее проходить.

Измерительные поверхности калибров должны быть слегка смазанными.

Применение чрезмерных усилий при измерении приводит к неправильным показаниям и преждевременному износу измерительных поверхностей инструмента.

Рисунок 18.2 - Применение скоб

Рисунок 18.2, лист 2

Калибры для измерения отверстий — пробки

(ГОСТ 14807—69*, 14827—69*).

Типы пробок

Проходная сторона (ПР) пробки имеет размер, равный наименьшему предельному размеру отверстия, а непроходная сторона (НЕ) — наибольшему предельному размеру отверстия.

Пробка двусторонняя с вставками с коническим хвостовиком. Пределы измерений от 1 до 50 мм

Пробка двусторонняя с насадками. Пределы измерений от 30 до 100 мм

Пробка односторонняя с вставками с коническим хвостовиком. Пределы измерений от 6 до 50 мм

Пробки листовые двусторонние. Пределы измерений от 18 до 100 мм

Рисунок 18.3 - Калибры - пробки, их типы

Применение пробок.

Проходная сторона пробки (ПР) должна проходить в проверяемое отверстие, а непроходная сторона (НЕ) не должна проходить.

Рисунок 18.4 - Применение калибров – пробок

Шаблоны.

Шаблоны для контроля длин и высот.

Контроль длин и высот предельными шаблонами производится так же, как скобами и пробками, т. е. перемещением их измерительных поверхностей относительно проверяемых поверхностей деталей (изделий).

Рисунок 18.5 - Шаблоны длин и высот

Шаблоны радиусные.

Шаблоны радиусные предназначены для контроля вогнутых и выпуклых поверхностей. Радиусный шаблон представляет собой стальную пластину, конец которой выполнен по дуге определенного выпуклого или вогнутого радиуса. Выпуклые поверхности изделий контролируют вогнутыми шаблонами, вогнутые поверхности—выпуклыми шаблонами. Контроль производят сопряжением шаблона с проверяемой поверхностью: по величине и равномерности просвета судят о качестве обработки.

Применение радиусных шаблонов

Рисунок 18.6 - Набор радиусных шаблонов

Шаблоны для контроля криволинейных поверхностей сложного профиля

Криволинейные поверхности сложного профиля контролируют шаблонами, контур рабочей части которых соответствует контуру проверяемых изделий.

1 — шаблон, 2 — изделие 1— шаблон, 2 — изделие

Рисунок 18.7 - Шаблоны контроля криволинейных поверхностей

Приведенные средства измерения, испытания и контроля являются наглядным пособием некоторых элементарных способов в производственной практике.

Приводим некоторые средства, пригодные как в испытаниях, так и в контроле продукции и технологических операций.

Рисунок 18.8 - Платформенные весы и их схемы

Рисунок 18.9 – Схема шкальных весов

Рисунок 18.9, лист 2

а- общий вид; б-схема.

Рисунок 18.10 – Автоматические порционные весы

Рисунок 18.11 - Дозаторы различных типов

Рисунок 18.12 - Динамометрические весы кранового типа

Скоростные крыльчатые счетчики

В измерительной технике применяют несколько конструкций крыльчатых счетчиков. Эти счетчики в зависимости от поступления воды на крыльчатку разделяются на две модификации — многоструйные и одноструйные. Если счетный механизм прибора вместе с циферблатом находится в воде, счетчик называется мокроходом, а если над водой, протекающей через прибор, и отделен от нее герметичной перегородкой — сухоходом. Крыльчатые счетчики применяют для учета воды, используемой для бытовых нужд. Скоростной крыльчатый однострунный счетчик сухоход показан на рисунке 17.54. При работе счетчика вода, поступающая в его корпус 1 по сужающему входному патрубку, направляется на лопасти крыльчатки 12, приводит ее во вращение и вытекает через выходной патрубок к месту потребления. Вращение крыльчатки через вертикальную ось 11 и укрепленную на ней трубку 10 передается шестеренчатому передаточному механизму-редуктору 9, а от него через передаточную ось 8 с сальниковым уплотнением — счетному механизму 7. Основные технические характеристики по расходу крыльчатых водосчетчиков, выпускаемых по ГОСТ 6019—83, приведены в таблице 17.8.

1 — корпус; 2 — струевыпрямитель; 3 — сетка; 4 — регулировочная чашка с подпорной пластиной; 5 — головка корпуса; 6 — защитная крышка; 7 — счетный механизм; 8 — ось с сальниковым уплотнением; 9 — передаточный механизм-редуктор; 10 — трибка; 11 — ось крыльчатки; 12 — крыльчатка; 13 — опорный шип.

Рисунок 18.13 - Скоростной, одноструйный с вертикальной крыльчаткой водосчетчик сухоход

Таблица 18.8 - Основные технические характеристики по расходу крыльчатых водосчетчиков

Калибр, мм.	Пределы измерений по расходу, м3/ч
	номинальный	наибольший	наименьший
15	1	1,5	0,06
20	1,6	2,5	0,1
32	3,2	5	0,25
40	6,3	10	0,4

Скоростные турбинные счетчики

Турбинные водосчетчики применяют для измерения количества воды, протекающей в магистральных трубопроводах, и воды, потребляемой промышленными предприятиями.

В зависимости от монтажа измерительного механизма счетчики изготовляют в двух исполнениях: с механизмом, смонтированным в корпусе прибора (для калибра 50 и 80 мм) и с выемным механизмом, смонтированным на съемной плите (для калибра 250 и 300 мм). Счетчики изготовляют также с механизмом, смонтированным либо в первом, либо во втором исполнении (для калибра 100, 150 и 200 мм).

1— струевыпрямнтель; 2 — корпус; 3 — перегородка; 4 — головка; 5 — место счетного механизма; 6 — передаточная ось с сальниковым уплотнением; 7 —крышка; 8 — трибка; 9 — место редуктора; 10 — защитная трубка; 11 — крестовина; 12 — червячная пара; 13 — турбинка; 14 — регулировочная пластина

Рисунок 18.14 - Турбинный водосчетчик с измерительным механизмом, смонтированном в корпусе:

Поток воды, поступающий в водосчетчик с измерительным механизмом, смонтированным в корпусе (рисунок 17.54), выравнивается струевыпрямителем 1, направляется на турбинку 13 и, воздействуя на ее винтообразные лопасти, приводит турбинку во вращение. Вращение оси турбинки через червячную пару 12, вертикальную ось и трибку 10 передается механизму редуктора, а от него через передаточную ось с сальниковым уплотнением 6 — к счетному механизму.

Погрешность показаний регулируют, изменяя направление движения одной из струй, проходящей к турбинке через струевыпрямитель. Для этого одна из радиальных перегородок струе выпрямителя укорочена, а продолжением ее является поворачивающаяся извне пластина-регулятор 14. Поворот пластины в сторону вращения турбинки отклоняет в ту же сторону струю потока, которая подталкивает лопасти турбинки, сообщая ей дополнительную угловую скорость. Поворот пластины в обратную сторону направляет струю против вращения турбинки, создавая тормозящее усилие.

1 — корпус; 2 — съемная плита; 3 — регулятор; 4—место редуктора; 5 — место счетного механизма; 6 — цилиндрический патрубок-барабан; 7 — турбинка.

Рисунок 18.15 - Турбинный водосчетчик с измерительным механизмом, смонтированном на плите

Конструкция водосчетчика с измерительным механизмом, смонтированным на съемной плите (рисунок 18.15), позволяет извлекать механизм из корпуса 1 вместе с плитой 2 без отсоединения корпуса от трубопровода. В случае неисправности прибора или необходимости его поверки механизм вынимают из корпуса, а на его месте устанавливают новый.

Основные технические характеристики по расходу турбинных водосчетчиков приведены в таблице 17.9.

Для счетчиков калибром 50—150 мм расход установлен ГОСТ 14167-83.

Таблица 17.9 - Основные технические характеристики по расходу турбинных водосчетчиков

Калибр, мм	Пределы измерений по расходу, м3/ч
	номинальный	наибольший		наименьший
		пиковый	эксплуатационный
50	20	30	15	1,6
80	65	100	42	3,0
100	110	150	70	4,5
150	275	300	150	7,0
200	—	600	—	—
300	—	1500	—

Объемные счетчики с овальными шестернями

На рисунке 18.16 показана измерительная камера счетчика с овальными шестернями. В камере на горизонтальных осях расположены две овальные шестерни, принудительно связанные между собой зубчатым зацеплением. При протекании жидкости через камеру шестерни вращаются под действием разности давлений перед камерой и за ней, а также крутящих моментов, возникающих вследствие овальной формы шестерен. За полный оборот обе шестерни перемещают через камеру объем жидкости, определяемый объемом этой камеры.

Рисунок 18.16 - Измерительная камера счетчика с овальными шестернями

На рисунке 18.17 показана в разрезе одна из конструкций счетчика с овальными шестернями — счетчик с условным обозначением СВШ-5.

В корпусе 4 размещена измерительная камера 5 с двумя овальными шестернями 7 и 5, насажанными на оси 6, закрепленные в днище камеры. Передача вращения шестерен через стенку 9, изолирующую счетный механизм, размещенный в головке 2, от жидкости, заполняющей измерительную камеру, осуществляется магнитной муфтой 10. Ведущий магнит этой муфты укреплен в торце шестерни 7, а ведомый — на оси, связывающей муфту через редуктор 3 со счетным механизмом 1, заключенным в головке 2.

Рисунок 18.17 - Счетчик с овальными шестернями

Передача вращения шестерен к указанным механизмам может быть осуществлена также через ось, связанную с одной из шестерён и уплотненную в месте ее прохода через разделительную стенку. На рисунке 17.58 показано несколько положений овальных шестерен, поясняющих принцип измерения и действия счетчика.

В положении 1 правая шестерня отсекла некоторый объем жидкости в полости 1. Разность давлений, действуя на обе шестерни, создает крутящий момент только на правой шестерне, поворачивающий ее по часовой стрелке. Крутящий момент левой шестерни равен нулю, так как на ее плечи действуют равные усилия. Так как стерни находятся в зацеплении правая шестерня, поворачиваясь, будет вращать левую шестерню против часовой стрелки.

В положении 2 левая шестерня заканчивает отсекание объема жидкости в полости 2, а правая начинает вытеснять объем жидкости из полости 1. В этом положении шестерен крутящий момент действует на обе шестерни.

В положении 3 ведущей является левая шестерня, которая к этому моменту отсекла объем в полости 2 и на которую действует крутящий момент. Эта шестерня, поворачиваясь против часовой стрелки, вращает правую по часовой стрелке.

В положении 4 правая шестерня заканчивает отсекание объема жидкости в полости 1, а левая начинает вытеснять объем жидкости из полости 2.

В положении 5 полностью отсечен объем в полости 1, обе шестерни сделали пол-оборота, и ведущей стала опять правая шестерня.

Рисунок 18.18 - Схема, поясняющая принцип действия счетчика с овальными шестернями

За один полный оборот шестерен измерительные полости камеры (черненные) два раза заполняются и два раза опорожняются. Объём четырех доз жидкости, вытесненной из этих полостей, и составляет измерительный объем камеры счетчика.

Счетчики с овальными шестернями можно применять для измерения количества жидких горючесмазочных материалов, сжиженных газов, различных масел, кислот и др. Технические характеристики по расходу счетчиков с овальными шестернями приведены в таблице 17.10. В пределах указанных расходов точность показаний всех этих счетчиков составляет ± 0,5 %.

Таблица 18.10 - Технические характеристики по расходу счетчиков с овальными шестернями

Счетчик	Пределы измерений по расходу, М3/ч
	номинальный	наибольший	наименьший
1	2	3	4
СВШ-5	5	15	1,5
СВШС-40	6,5	20	3
СВШС-25	1,7	4	0,8
СШМ-80	20	60	6
ШЖУ-40	7,0	10,5	2,1

Объемные счетчики с кольцевым поршнем.

Счетчики с кольцевым поршнем применяют для измерения количества холодной и горячей воды, горючих жидкостей, масел сжиженных газов. В случае применения в конструкции счетчика магнитной муфты, передающей перемещение поршня счетному механизму, счетчик можно использовать для измерения количества кислот, щелочей, а также некоторых пищевых продуктов вина, молока, соков. Малые погрешности показаний и их постоянство позволяют применять этот счетчик в качестве образцового средства при определении вместимости и поверке автомобильных и железнодорожных цистерн и разного рода резервуаров. Один из вариантов устройства гидравлического узла счетчика с кольцевым поршнем показан на рисунке 18.19.

Основными частями узла являются измерительная камера 8 и поршень 10, заключенные в корпусе 2. Счетный узел прибора, состоящий из редуктора и счетного устройства, заключенных в счетную головку (на рисунке не показан), установлен на крышке 6.

При работе счетчика жидкость, поступающая в измерительную камеру 8 через входной патрубок и предохранительную сетку 3, оказывает давление на стенки кольцевого поршня и вследствие разности давлений на входе 14 в измерительную камеру 8 и выходе 12 из нее создает усилие, перемещающее поршень. Поршень 10, двигаясь по камере, за каждый цикл своего перемещения вытесняет из нее определенный объем жидкости.

Измерительная камера состоит из двух частей: нижней, в которой размещен поршень, и верхней — крышки. Полость камеры представляет собой цилиндр, в днище и крышке которого расположены соосно два цилиндрических выступа 9, направленных открытыми сторонами навстречу друг другу. На дне камеры, в центре, установлена ось с направляющим роликом 1. Внутри камеры имеется радиальная перегородка 13, отделяющая входное отверстие 14 для жидкости от выходного 12. Перегородка врезана в стенки камеры и ее внутренних цилиндрических выступов, а также в крышку и днище камеры и препятствует непосредственному перетеканию жидкости из входного отверстия к выходному. Поток может пройти от одного отверстия к другому только при перемещении поршня. В центре крышки имеется отверстие для прохода приводного валика, снабженного в нижней части поводком 5, а в верхней — трибкой 7.

Поршень 10 представляет собой кольцевой цилиндр с поперечной горизонтальной стенкой, разделяющей его на две половины. В центре перегородки расположены выступы 4 и имеется ряд отверстий для сообщения между собой нижней и верхней полос поршня. В поршне сделана радиально направленная прорезь 11.

Поршень в измерительной камере устанавливают так, чтобы прорезь 11 входила радиальная перегородка 13, а нижний выступ 4 размещался в кольцевой полости, образованной стенкой нижнего выступа 9 камеры и направляющего ролика 1. Таким образом, при работе счетчика выступ поршня может совершать только круговое движение, а сам поршень — только возвратно-поступательное.

Рисунок 18.19 - Гидравлический измерительный узел счетчика с кольцевым поршнем

В результате сочетания этих двух движений создается качательное движение поршня, аналогичное движению кривошипно-шатунного механизма. При перемещении поршня его верхний выступ 4, соприкасаясь с поводком 5, приведет во вращение валик трибку 7 и передаст таким образом перемещение редуктору и связанному с ним счетному механизму. Размеры камеры и поршня согласованы так, что при установке поршня в камере его наружная поверхность прилегает к стенке камеры, внутренняя поверхность к стенке цилиндрических выступов, а прорезь к перегородке. При этом зазоры между местами прилегания поршня к камере составляют доли миллиметра.

Принцип работы счетчика показан на рисунке 18.20. Перемещающийся в камере кольцевой поршень изображен в четырех положениях сдвинутых одно по отношению к другому на 90°.

А — входящая жидкость; Б — замкнутая жидкость; В — выходящая жидкость

Рисунок 18.20 - Схема, поясняющая принцип действия счетчика с кольцевым поршнем

В положении 1 ось поршня расположена на линии перегородки, кольцо поршня касается камеры у основания перегородки. Измерительная камера разделена кольцевой стенкой поршня на отдельные полости 1, 2 и 3. Полость 1 сообщается с отверстием входа жидкости, а полость 3 — с отверстием ее выхода. Полость 2 замкнута стенками кольца и камеры и не имеет сообщения с отверстиями входа и выхода жидкости. При работе счетчика и поступлении жидкости в измерительную камеру давление в полости 1 будет больше, чем в полости 3. Жидкость, заключенная в полости 2, давит равномерно на наружную поверхность поршня, поэтому перемещение поршня происходит только вследствие разности давлений в полостях 1 и 3. Эта разность давлений приложена к внутренней поверхности полукольца поршня, примыкающего к полости 1, заставляет кольцо перемещаться в направлении движения часовой стрелки и вытеснять жидкость сначала из полости 3, а затем из полости 2.

В положении 2 ось поршня повернулась на 90° по отношению к положению 1, объем полости 1 увеличился, а объемы полостей 2 и 3 уменьшились. Образовалась новая полость 4. Жидкость входит в полости / и 4, а выходит из полостей 2 и 3. Давление в полости 1 больше, чем в полости 2, поэтому разность давлений, приложенных к правому полукольцу поршня на участке ва, заставляет ось кольца перемещаться в прежнем направлении. При этом перемещении будет продолжаться заполнение полостей 1 и 4 и вытеснение жидкости из полостей 2 и 3.

В положении 3 ось поршня находится на линии перегородки, и кольцо поршня касается камеры в наиболее удаленной от перегородки точке. Произошло дальнейшее увеличение объемов полостей 1 и 4, причем объем полости 1 достиг своей наибольшей ве­личины и уменьшение объемов полостей 2 и 3 — объем полости 3 сократился до нуля. Давление в полости 4, сообщающейся с отверстием входа жидкости, больше чем в полости 2, сообщающейся с отверстием выхода жидкости. Разность давлений в полостях 4 и 2, приложенная к наружной поверхности кольца, заставляет его ось перемещаться в направлении, указанном стрелкой. При дальнейшем перемещении будет продолжаться заполнение жидкостью полости 4 и вытеснение жидкости сначала только из полости 2, а затем и из полости 1.

В положении 4 поршень повернулся на 90° по отношению к положению 3. Произошло дальнейшее увеличение объема полости 4, уменьшение объемов полостей 1 и 2 и образование новой полости 5. Полости 4 и 5 сообщаются с отверстием входа жидкости, а полости 1 и 2 — с отверстием выхода. Так как давление в полости 4 больше, чем в полости У, то разность давлений, приложенная к правому полукольцу поршня на участке ав, заставляет поршень перемещаться по направлению движения часовой стрелки. При этом объемы полостей 4 и 5 будут увеличиваться, а полостей 1 и 2—уменьшаться. К концу перемещения поршень займет исходное положение 1, причем объем полости 4 достигнет своей наибольшей величины, а объем полости 2 сократится до нуля.

Таким образом завершается один измерительный цикл, на протяжении которого поршень вытесняет объем жидкости, теоретически равный сумме объемов полости 2 в положении 1 и полости 1 в положении 3. Причем каждый из объемов 2 и 1 равен произведению серпообразной площади на высоту измерительной камеры.

Объемный счетчик с цилиндрическими поршнями

По разнообразию конструкций счетчики с цилиндрическими поршнями занимают одно из ведущих мест среди объемных счетчиков. Они отличаются числом, расположением и уплотнением поршней, конструкцией распределительного устройства и направлением действия жидкости на поршень.

В топливораздаточных и маслораздаточных колонках нашли широкое применение четырех поршневые счетчики. Гидравлический узел четырех поршневого счетчика с горизонтальным перемещением поршней, установленный в топливораздаточных колонках, показан на рисунке 18.21.

Счетчик состоит из четырехцилиндрового блока 1 и распределительной головкой 2, поршней 10, 13, 15 и 16, кулисно-кривошипного механизма, золотникового распределительного устройства и счетного механизма (на рисунке не показан).

Цилиндры блока расположены крестообразно. Каждый цилиндр закрыт крышкой и имеет канал, по которому жидкость подводится к полости, расположенной между поршнем и крышкой, и отводится из нее.

Рисунок 18.21 - Гидравлический измерительный узел четырех поршневого счетчика с горизонтальным перемещением поршней

Поршни размещены в цилиндрах блока, соединены между собой попарно штоками 14 кулис 2. Кулисы соединены между собой посредством роликов 12 и коленчатого вала 11, образуя кулисно-кривошипный механизм, преобразующий возвратно-поступательное движение поршней во вращательное. Распределительное устройство состоит из золотника 9, гофрированной цилиндрической пружины 7 с опорным кольцом 6 и цилиндрической многовитковой пружиной, расположенной внутри гофрированной. Золотник выполнен в виде усеченного конуса и имеет в стенке отверстие 3 для подвода жидкости к полостям цилиндров и канал 5 для отвода ее. Нижняя плоскость золотника притерта к зеркалу средней части блока, а верхняя плоскость кольца — к выпуску выходного канала распределительной головки. Герметичность мест прилегания создается над давлением двух указанных выше пружин. Золотник насажен на верхнюю шейку 4 коленчатого вала, с которым связан валик 5, передающий вращение счетному механизму.

В зеркале средней части блока имеются четыре отверстия, через которые жидкость последовательно поступает в каналы цилиндров или отводится из них в зависимости от положения отверстия и канала золотника.

При работе счетчика и положении поршней, показанном на рисунке 18.21, путь жидкости из входного патрубка к полости цилиндра перед поршнем 13 показан стрелкой. Второй стрелкой показан путь жидкости от полости перед поршнем 10 к отверстию выходного патрубка. Под действием разности давлений поршни 13 и 15 перемещаются в сторону поршней 10 и 16, находящихся под меньшим давлением. При перемещении происходит заполнение жидкостью полостей цилиндров перед поршнями 13 и 15 и вытеснение жидкости из полостей цилиндров перед поршнями 10 и 16. Перемещение поршней под действием кулисно-кривошипного механизма передается коленчатому валу 11, а через него золотнику, редуктору и счетному механизму прибора. Измерительный объем счетчика регулируют с помощью установленных в крышках цилиндров специальных винтов (на рисунке не показаны), действующих как вытеснители объема или как ограничители хода поршней.