книги из ГПНТБ / Савенко, В. Г. Измерительная техника учеб. пособие

гаемые с контролируемыми изделиями. Угол контролирует­ ся припасовкой калибра к детали: на калибр наносится тонкий слой специальной краски, калибр вводят в измеря­ емую коническую поверхность и поворачивают их друг от­ носительно друга. Годность изделия определяется по сте­ пени равномерности растертого слоя краски по всей кони­ ческой поверхности изделия. При припасовке по краске предельная разность углов калибра и измеряемого изде­ лия при протяженности контакта 20±200 мм равна соот­ ветственно от ± 1 4 0 до 14" [2]. Аналогично проверяют уг­ лы и наружных конусных изделий.

§ 4.3. ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВ

При тригонометрических методах измеряемый угол оп­ ределяют как функцию сторон прямоугольного треугольни­ ка, стороны которого воспроизводят линейными мерами. Погрешность измерений углов этими методами в основном зависит от того, насколько точно определены при расчете

120

4.2,6) угол установки линейки а определяется по формуле tg a — (Н—h)/L, где h и Я, L = /i+ / 2 определяются по об­ разцовым мерам длины 1 и 2.

Осуществление тригонометрических методов измерения углов производится с помощью специальных линеек —си­

мых углов. Погрешность будет значительно больше при уг­ лах установки свыше 45°. Изготавливают линейки 1-го и 2-го классов точности. Класс точности определяется мак­ симальной допустимой погрешностью угла установки си-

1 2 1

нусной линейки (от ± 6 до ± 1 5 ") на угол а до 45°. Уста­ новка заданного угла а осуществляется с помощью синус­ ной линейки и концевой меры (рис. 4.3,6). Значение h вы­ числяется через sin а: h — L sin а.

Синусные линейки широко применяются для измерения конусов (рис. 4.3,в). При этом линейку устанавливают под заданным углом к поверхности поверочной плиты с по­ мощью концевых мер; на рабочую поверхность линейки укрепляется измеряемая деталь (например, калибр) по од­ ной грани измеряемого угла. Отклонение угла измеряемо­ го изделия от заданного определяют по разности показа­ ний прибора 1 в точках а и Ь, отнесенной к расстоянию

/между этими точками. При равенстве показаний прибора

вточках а и b угол конуса определяется по значению раз­ мера h блока мер ( а = arcsin hJL).

§ 4.4 ИЗМЕРЕНИЕ УГЛОВ ГОНИОМЕТРИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ

При этом методе результат измерений получают непо­ средственно в угловых величинах. К гониометрическим ме­ тодам измерения углов относятся измерения с помощью коллимационных и автоколлимационных трубок, оптичес­ ких делительных головок, универсального и инструмен­ тального микроскопов, угломеров и уровней.

Оптико-механические универсальные угломерные при­ боры высокой точности с коллимационными и автоколли-

мационными трубками называются г о н и о м е т р а м и . Они широко распространены при технических измерениях и поверочных работах. Классификация и установленные значения параметров и норм точности для гониометров да­ ны в ГОСТ 10021—62. Гониометры измеряют углы, обра­ зованные плоскими поверхностями, которые способны от­ ражать световые лучи. Схема измерения углов с помощью коллимационных трубок дана на рис. 4.4, а. Угловая мера 1 укрепляется на поворотном столике с лимбом 2 так, что­ бы плоскость аб измеряемого двухгранного угла а была параллельна оси вращения О. Угол поворота столика оп­ ределяется по лимбу 2 с помощью отсчетных устройств / и // (нониусы или микроскопы' с окулярными микромет­ рами). Наличие двух отсчетных устройств позволяет ис­ ключить (уменьшить) систематическую погрешность гони­ ометров от эксцентриситета. Коллимационные трубки 6 п 7 с главным фокусным расстоянием F установлены под углом ф. В фокальной плоскости трубки 7 имеется крес-

1 2 2

тообразная щель <3, освещаемая источником света 5. Поток лучей, изображающих перекрестье, выходя из объектива трубки 7, направляется на грань угловой плитки 1 и после отражения от нее — в трубку 6, где преломляется в объек­

лик с лимбом 2 вме­ сте с угловой плиткой 1 поворачивают до тех пор, пока в

поле зрения окуляра 5 изображение щели 3 опять не сов­ местится с крестом 4; по лимбу делают второй отсчет по устройствам I и II. Разность между первыми и вторыми отсчетами определяет значения углов уі и у2, среднее ариф­ метическое из которых характеризует угол у поворота лим­ ба 2 с плиткой /. Искомый угол а = 180—у. Приборы с од­ ной автоколлимационной трубкой (рис. 4.4,6) так же поз-

123

чае грань измеряемого угла плитки 8 устанавливают перпендикулярно главной оптической оси объектива авто­ коллиматора 9. Щель 10, расположенную в фокальной плоскости (несколько ниже главной оптической оси), осве­ щают источником S. Ее изображение появляется также в фокальной плоскости (выше главной оптической оси— см. рис. 3.8, а) на стекле с нарисованной штриховой сеткой 11.

Рис. 4.5. Общий вид гониометра-спектрометра

Если достигнута перпендикулярность между главной опти­

лы, при которых достигнуты положения перпендикулярно­ сти между осью автоколлиматора и соответствующей гра­ нью измеряемого объектива, а затем вычисляются у и а.

Кроме измерения углов гониометры позволяют опреде­ лять различные оптические характеристики прозрачных материалов и проводить спектрометрические исследования. Поэтому их называют г о н и о м е т р ы - с п е к т р о м е т р ы (ГС ). Общий вид одного из таких приборов показан на

124

рис. 4.5. Он состоит из алидады 1 с отсчетным микроско­ пом 2, зрительной трубы (коллиматора) 3, прикрепленной к вертикальной оси, столика 4 со стеклянным лимбом и ко­ лонки 6 со вторым коллиматором 5. Все детали гониомет­ ра смонтированы на основании 7.

Точность измерений у гониометров зависит от погреш­ ности наведения на коллимационное и автоколлимационное изображение и деление лимба, от погрешности отсчета, от эксцентриситета шкалы лимба относительно поворота его оси и поворота оси алидады, от точности нанесения делений лимба. Погрешность гониометров колеблется от

30" до ІЭ-2".

Оптические делительные головки (ОДГ) предназначены для деления или поворота изделия на заданные углы, для угловых измерений. Общий вид ОДГ, установленной на станине 1, изображен на рис. 4.6, а, а ее устройство — на рис. 4.6, б.

Для поворота (деления) на определенные углы изде­ лие укрепляется между соосными центрами ОДГ и задней бабки 2. Центр ОДГ закреплен в посадочном отверстии шпинделя 3, на котором жестко сидят лимб грубой уста­ новки 4, основной лимб 10 и червячное колесо 11. С по­ мощью маховика 8, связанного с червяком 12 червячной передачи, шпиндель 3 вместе с изделием можно поворачи­ вать на любой заданный угол, значение которого контроли­ руется оптическим отсчетным устройством 5. Это устройст­ во состоит из круговой шкалы лимба 10 с ценой деления 1°, частично освещенной от источника света 9 (через кон­ денсатор и зеркало), стеклянной призмы, направляющей поток света от освещенной части лимба 10 в объектив отсчетного микроскопа. В нем между объективом и окуляром расположена нониусная шкала, 13, которую можно пере­ мещать с помощью микрометрического винта 14, а также две призмы полного внутреннего отражения для изменения направления потока лучей света и улучшения условий для наблюдения при отсчете. Отсчет поворота шпинделя 3 ОДГ производится окуляром отсчетного микроскопа по нониусной шкале и делениям лимба. Положение шпинде­ ля 3 после поворота может быть зафиксировано с помощью рукоятки 7 зажимного механизма. В конусное посадочное отверстие шпинделя 3 вместо центра можно также уста­ навливать специальные оправки для крепления контроли­ руемого изделия. Пределы измерения углов с помощью ОДГ — от 0 до 360°. В зависимости от ее типа цена деле­

125

ния может быть 2", 5", 10", 60", а погрешность показаний

2— 20" .

Универсальные и инструментальные микроскопы со сменными окулярными угломерными головками позволяют измерять углы у шаблонов, инструментов, различных изде-

6)

Рис. 4.6. Оптическая делительная головка;

13 — нониусная шкала; 14 — микрометрический винт

126

лий. Конфигурация штрихов, нанесенных на стеклянных дисках головок, изображена на рис. 4.7, а и б. Диски голо­ вок в процессе измерения можно поворачивать. Центр вращения штриховой шкалы совпадает с оптической осью микроскопа. По краю диска штриховой головки нанесены градусные деления, наблюдаемые в окуляр. С помощью

такой угломерной головки можно измерять углы до 360° [2,13].

Угломеры применяют для измерения наружных и внут­ ренних углов изделий контактным методом. Измеряемый угол отсчитывается по градусной шкале. Для опредёления долей градуса используются нониусы или оптический от­ счет. Угломеры е нониусом— транспортирные угломеры ти­ па УТ и универсальные угломеры типа УН показаны на рис. 4.8, а и б. Они состоят из основания 1, линейки 2, осно­ вания подвижной линейки 3, угольника 4, оси 5, сектора 6, стопора 7, нониуса 8, микрометрической подачи 9, съем­ ной линейки 11 и державки 10. С помощью угломера УТ можно измерять наружные углы от 0 до 180°, а угломером УН — от 0 до 320° (внутренние углы от 40 до 180°). Вели­ чина отсчета по нониусу составляет 2'. Погрешность пока­ заний угломера не должна превышать ± 2 '. Кроме того,

127

имеются еще оптические угломеры для измерения углов между двумя плоскостями, плоскостью и образующей ци­ линдра или конуса, образующими конуса и другими эле­ ментами изделий. Основными узлами оптического угломе­ ра являются корпус, внутри которого установлен лимб, сдвоенная линейка, жестко соединенная с корпусом, и смен-

Рис. 4.8. Угломеры с нониусом:

а — транспортный (УТ); б — универсальный (УН)

128

ная линейка. Сменная линейка, поставленная в вырез кор­

Отсчет угловых величин производится с помощью лупы, в поле зрения которой видны деления лимба и индекс. Пре­ делы измерения с помощью угломера от 0° до 180°. Цена деления шкалы лимба 10'. Допускаемая погрешность угло­ мера ± 5 '.

К угломерным устройствам относятся также уровни. Они предназначены для измерения малых углов и ориен­ тирования плоских или цилиндрических поверхностей из­ делий относительно естественной горизонтальной плоскос­ ти. Уровни применяются в основном в качестве нулевого прибора во всех отраслях народного хозяйства, промыш­ ленности, строительства и т. д. Устройство уровней было рассмотрено ранее (см. § 1.2). При повороте ампулы уров­ ня в вертикальной плоскости, проходящей через $е ось, пу­ зырек газа будет перемещаться вдоль ее внутренней по­ верхности (пузырек является указателем шкалы). Отсчет снимают по одному из продольных концов пузырька уров­ ня. Цена деления уровня зависит от радиуса кривизны внутренней поверхности ампулы. В соответствии с ГОСТ 2386—62 интервал между штрихами у цилиндрических ам­ пул равен 2 мм. Для цены деления уровня, равного 2", ра­ диус кривизны ампулы равен 206 265 мм.