Лекция 3. Конструктивные особенности измерительных средств контроля качества.
Микрокатор
Строение микрокатора. Его особенности
На рисунке 19 кружинноизмерительная головка 1 есть микрокатор.
Он состоит из:
а) схема
б) конструкция микрокатора
в) конструкция верхней части микрокатора.
Принцип работы головки.
Наконечник 13 контактирует с поверхностью любой измеряемой детали и происходит смещение вместе с измерительным стержнем 1.
Данный стержень подвешен на пружине 12 а также вместе с угольником 2. При перемещении стержня 1 и угольника 2, происходит его поворот и верхний конец угольника растягивает пружину 3 по осевому направлению Вместе с тем средняя часть пружины поворачивается вместе с укрепленной на ней стеклянной стрелкой 5. Стрелка показывает на шкале 4 перемещение измерительного наконечника. При установке положения стрелки 5 на ноль или какой-то другой штух шкалы, вращением винта 8 дефформируется кронштейн на котором заакреплена консольная плоская пружина 6.
Благодаря этому создаётся соосевое растяжение пружины 3. В головке винта 8 есть ограничитель для того, чтобы смещать стрелку только на несколько делений (6 делений в микрокаторе).
Устройство 7, состоящее из 2 винтов, обеспечивает смещение левого конца пружины 3 для того, чтобы создать необходимое напряжение этой пружины при сборке микрокатора, с целью получения необходимого передаточного отношения.
Устройство 14 – небольшая трубочка, охватывающую пружину 3, а внутри трубочки находится жидкость, обладающая большой вязкостью.
Узлы микрокатора (б и в) помещены в стальной трубке 15 с наружным диаметром 28 мм и в верхним пластмассовом корпусе 16.
Трубка 15 и корпус 16 скрелены с помощью основания 17, на котором мантируются все основные элементы пружинного механизма. Микрокаторы снабжаются указателями поля допуска -18, которое находится под шкалой 4.
В нижней части микрокатора размещается гайка 19, с помощью которой измерительный стержень 1 поджимаетс к верхнему ограничителю 11 для того, чтобы при перевозке микрокатора не произошла поломка пружины 3 и стрелки 5 от сотрясения при ударах.
Остальные второстепенные элементы конструкции с микрокатора видны на рис. 19 б и в.
Микрокатор изготавливается с ценой деления от 0,01 до 0,0001 мм.
Также бывают высокоточные уникальные головки с ценой деления от 0,00005 и 0,00002 мм.
Обычные микрокаторы могут иметь на шкале либо +-20 делений, либо +- 30 или +-40 делений.
Изготавливают микрокаторы, в которых устанавливается небольшое измерительное усилие, или предусматриваеся возможность установки измерительного усилия в зависимости от того, какое усилие потребуется при измерении.
Оптикатор (головки измерительные пружинно-оптические)
Оптикатор- пружинная измерительная головка, в которой передаточный механизм выполнен в виде скрученной ленты, а индекс в виде изображения нити на фоне светлого пятна.
Принципальное отличие от микрокатора в том, что на скрученной ленте вместо стрелки установлено зеркало 1 размером 1,5 x 1,5 x 0,1 мм.
Рисунок а иб.
Перемещение измерительного наконечнтка, как и в микрокаторе. преобразуется в поворот средней части скрученной леты, и поэтому происходит поворот зеркала.
Схема и конструкция устройства для передачи перемещений от наконечника до поворота пружины у оптикатора схожа с микрокатором.
Происходит это следующим образом.
На зеркало 1, приклеянное к средней части пружины, направлен световой поток от лампы 2 через конденсатор 3, прямоугольную диафрагму 4 и объектив 5. В диафрагме посредине натянута тонкая нить. Из-за этогона зеркало попадает изображениев виде светлого прямоугольника с узким тёмным штрихом посередине. Этот штих используется в качестве индекса при обображении изображения диафрагмы на коническую поверхность шкалы оптикатора 6.
Оптические узлы головки вместе с лампой находятся в одном корпусе – осветителе 7.
В оптикаторе используются оригинальные указатели поля допуска в виде двух светофильтров ( красного и зелёного цвета), которые окрашивают изображение диафрагмы, когда она перемещается на шкале за границы настроенного размера.
У оптикаторов в отличии от микрокаторов увеличено последнее плечо, благодаря использованию оптического рычага. Поэтому оптикаторы выпускаются в основном с ценой деления 0,0001, 0,0002, 0,0005 мм и при значительно большем значении диапазона показаний 0,024, 0,050 и 0,100 мм.
Измеительные усилия у этих головой 150 сН.
Рассмотренные микрокаторы и оптикаторы относятся к однооборотным головкам.
Механизм в виде свернутой пластины дает возможность делать головки с расширенным диапазоном показаний.
Диффиренциальным ёмкостным датчиком называется датчик, содержащий 2 или более (чётное кол-во) кондесаторов, ёмкость которых изменяется с разным знаком, причём подвижная обкладка связана с измерительным наконечником, вопринимающим изменение размера.
Дифференциальные ёмкостные датчики, работающие по принципу изменения зазора (41в), имеют рабочие конденсаторы, состоящие как менимум из 2х плоских неподвижных пластин круглой или прямоугольной формы и как минимум одной подвижной пластины, расположенной меду ними.
Датчики работающие по принципы применения полезной площади (41г) имеют также 2 неподвижные и 1 подвижную обкладку циллиндрической формы.
Наибольшее применение имеют диффренциальные датчики, хотя они есть более сложные. Эти датчики обладают более высокой чувствительностью, имеют более линельную хар-ку, т.е. изменения показания прибора от измения размера выражается прямой линией. Погрешность их в меньшей мере звисит от внещней среды.
Понятие диффиренциальные датчики и диффиренциальные измерения относятся не только к ёмкостным датчикам. Понятие широко используется при измрении линейных и угловых размеров.
Происхождение данного термина связано с термином «дифференцальный механизм» - механизм, который позволяет получить результируещее движение как разность или сумму составляющих движения.
В рассмотренных дифференциальных датчиках значение измеряемого размера зависит от результирующего воздействия, связанного с увеличением электрической ёмкости на одном конденсаторе и одновременном уменьшении на другом. При дифференциальных системах измерий многие влияющие факторы, такиие как питание сети, одноврем воздействуют на оба конденсатора, т.е. не оказывают никакого влияния на соотношение их параметров, т.е. на значение измеряемого ???.
Для повышения полезной ёмкости датчиков чаще всего их делают состоящими из нескольких пластин с сохранением принципа действия по зазору (41д) или из нескольких цилиндров при работе по перекрытию площадей(41е).
Достоинства приборов:
Высокая линейная выходная хар-ка. Отклонение от линенйности обеспечивается в пределах от 0,0001 до 0,00001%
Высокая чувствительность, следовательно малая цена деления.
Возможность обеспечить большой диапазон показаний
Возможность обеспечения малых измерительных усилий и бесконтактное измерение.
Недостатки приборов:
Большое вых электрическое сопротивление , что усложняет схему электронного блока и конструкцию.
Большая чувствительность к внешим условиям и элементам электрической цепи. Т.е. колебания температуры именяет полезную площадь конденсатора и расстояние между ними. Внешние кабели воздействует как дополнительная ёмкость. Влажноть изменяет диэлектрическую проницаемость.
Необходимость снимать сиснал с подвижного элемента (обкладки).
Указ недостатки привели к тому, что ёмкостные приборы, несмотря на то что появились давно, почти не используются в качестве универсальных средств измерения линейных размеров. Одноко, есть некоторые компании, которые изготавливают приборы с ёмкостными датчиками с ценой деления 0,0001 мм, диапазон измерения 30 мм, погрешность не более 0,0003 мм (данные на 94 год).
Ёмкостные приборы также применяются в качестве бесконтактных средств измерений, когда одной обкладкой конденсатора является поверхность измеряемой детали. Пример: иизмерение вибрации или радиальное биаение вращающейся детали, когда подвижной обкрадкой является цилиндрическая поверхность детали, вибрацию ил биание которой измеряют.
Используются но не широко ёмкостные датчики для измерения уровня жидкости. Величины усилия, давления, влажности.