Измерительная головка
Измерительными головками называют измерительные приборы, преобразующие малые перемещения измерительного щупа в большие перемещения стрелки по шкале. Измерительные головки используются в основном для относительных измерений, замера отклонений, неровностей, биений поверхностей валов.
Первоначально, в 1890 году были разработаны рычажные измерительные головки[1] (миниметры, рычажные индикаторы[2]), затем зубчатые и рычажно-зубчатые головки[1](ортотесты[2]), рычажно-винтовые индикаторы[3]. В 1937 году были разработаны пружинные измерительные головки[4].
Наибольшее распространение получили индикаторы часового типа, рычажно-зубчатые индикаторы, многооборотные индикаторы, микрокаторы[5], оптикаторы[6], электроконтактные измерительные головки[6].
Индикаторы часового типа
Индика́тор часово́го ти́па — измерительный прибор, предназначенный для абсолютных и относительных измерений и контроля отклонений от заданной геометрической формы детали, а также взаимного расположения поверхностей.
Конструкция
В цилиндрическом корпусе размещена реечно-зубчатая и шестерёнчатые передачи, преобразующие возвратно-поступательное движение измерительного стержня во вращательное движение стрелки прибора[7]. В конструкцию индикатора входит пружина, исключающая люфты шестерёночных передач, то есть зацепление зубчатых колёс происходит всегда с одной стороной профиля зубьев[8]. Обычно шкала прибора выполнена поворачивающейся, это удобно для установки нуля показаний при выполнении относительных измерений.
Стрелка индикатора чаще всего — многооборотная, обычно один оборот стрелки соответствует перемещению щупа на 1 мм. В некоторых моделях на приборе имеется вторая стрелка и малый циферблат, который показывает количество полных оборотов большой стрелки.
Наиболее распространены индикаторы с ценой деления 0,01 мм, поскольку большую точность трудно обеспечить реечно-зубчатой передачей. Большая стрелка такого прибора делает один оборот при смещении измерительного стержня на 1 мм, малая стрелка — при смещении на 10 мм.
На рабочем конце измерительного стержня большинства моделей находится твердосплавный шарик в сменной оправе, которым при измерении касаются измеряемой детали. Механизм индикатора имеет возвратную пружину, закрепленную между корпусом индикатора и стержнем. Эта пружина создает измерительное усилие на стержне[9].
Порядок работы с индикатором
Индикатор часового типа устанавливается в инструментальный штатив (наподобие лабораторного). В основании штатива закреплена цилиндрическая штанга, по которой закрепляется подвижная муфта со стержнем, с закреплённым на конце индикатором. Зачастую штатив имеет магнитное основание. Магнитное основание позволяет устанавливать штативы на вертикальных и наклонных плоскостях измеряемых стальных деталей без дополнительного крепления.
Общий порядок работы с индикатором часового типа:
- Измерительный стержень вручную поднимается, на основание под индикатором помещается эталон.
- Измерительный стержень опускается на поверхность эталона, шкала индикатора перемещается на нулевую отметку.
- Измерительный стержень вручную поднимается, на основание под индикатором помещается измеряемая деталь.
- Измерительный стержень опускается на поверхность детали, шкала индикатора показывает насколько (в сотых долях миллиметра) размеры измеряемой детали отличаются от эталонной.
Для различных применений в машиностроении, индикаторы используются в составе специальных приспособлений[10], позволяющих измерять крупногабаритные детали (индикаторные скобы)[11], внутренние размеры (индикаторные нутромеры)[12] и т. д.
Индикаторы часового типа выпускаются классов точности 0 и 1[13]. Погрешность измерений индикатором часового типа зависит от измеряемой величины. Так в диапазоне измерений 1—2 мм погрешность находится в пределах 10—15 мкм, а в диапазоне 5—10 мм погрешность увеличивается до 18—22 мкм[9].
Рычажно-зубчатые индикаторы
В отличие от индикаторов часового типа, рычажно-зубчатые измерительные головки имеют в своём составе неравноплечий рычаг[14], малое плечо которого связано с измерительным стержнем или непосредственно с измеряемой поверхностью, а большое плечо - обычно со вторым неравноплечим рычагом и зубчатой передачей со стрелкой. Рычажно-зубчатые измерительные головки бывают однооборотными и многооборотными[15]. Измерительные приборы выпускаются различных типов — бокового действия с непосредственным контактом измерительного рычага с измеряемой деталью[16] и с измерительным штоком[15]. Индикаторы выпускаются с ценой деления 0,001 и 0,002 мм[15], что на порядок выше чем в индикаторах часового типа. Например, индикатор Кемпинского и Монахова, содержащий две рычажные и две зубчатые пары, имеет диапазон измерения 1 мм, цену деления 1 мкм и точность на пределе измерений менее 5 мкм[17].
Пружинные измерительные головки
Пружинные измерительные головки выпускаются трёх основных типов: микрокаторы, микаторы (малогабаритные) и миникаторы[18]. Пружинные индикаторы считаются наиболее точными рычажно-механическими измерительными устройствами[18]. В качестве чувствительного элемента используется завитая пружина со стрелкой. Перемещение связанного с измерительным стержнем рычага приводит к изменению длины пружины и повороту стрелки. Основное преимущество такой конструкции, отсутствие трения при движении стрелки, позволяет достигнуть высокой точности[19]. Цена деления микрокатора достигает 0,1 мкм[20]. Кроме того, приборы отличаются простотой конструкции, долговечностью работы и отсутствием мёртвого хода[21].
Встречаются также пружинные индикаторы для более грубых измерений — дециндикаторы[21] с ценой деления 0,05 мм.
Пружинно-оптические измерительные головки
Пружинно-оптические измерительные головки (оптикаторы), в отличие от пружинных индикаторов вместо стрелки имеют зеркало, которое формирует изображение стрелки на шкале. Оптикаторы не имеют параллакса, присущего стрелочным приборам[22]. Пружинно-оптические головки классифицируются некоторыми источниками как оптико-механические измерительные устройства (оптиметры)[23].
Электронные индикаторы
Индикаторы часового типа и рычажно-зубчатые индикаторы с электронной цифровой шкалой называют электронными индикаторами (не путать с электронным индикатором в электронике).
Измерительные инструменты и приспособления
Измерительные головки чаще всего для измерений устанавливаются в штативы, измерительные скобы, индикаторные нутромеры[24], глубиномеры и т.д.
См. также
Примечания
- ↑ 1 2 Сорочкин, 1978, p. 5.
- ↑ 1 2 Апарин, 1956, p. 125.
- ↑ Апарин, 1956, p. 147.
- ↑ Васильев, 1988, p. 4.
- ↑ Чепурин, 1987, p. 375.
- ↑ 1 2 Чепурин, 1987, p. 376.
- ↑ Сорочкин, 1978, p. 94.
- ↑ Сорочкин, 1978, p. 95.
- ↑ 1 2 Афонасов, 2009, p. 4.
- ↑ Васильев, 1988, p. 71.
- ↑ Афонасов, 2009, p. 5.
- ↑ Афонасов, 2009, p. 6.
- ↑ Васильев, 1988, p. 70.
- ↑ Секацкий, 2007, p. 92.
- ↑ 1 2 3 Васильев, 1988, p. 72.
- ↑ Сорочкин, 1978, p. 102.
- ↑ Апарин, 1956, p. 142.
- ↑ 1 2 Васильев, 1988, p. 74.
- ↑ Васильев, 1988, p. 76.
- ↑ Васильев, 1988, p. 77.
- ↑ 1 2 Апарин, 1956, p. 148.
- ↑ Сорочкин, 1978, p. 77.
- ↑ Зайцев, 2002, p. 79.
- ↑ Апарин, 1956, p. 144.
Литература
- Апарин Г.А. Допуски и технические измерения. — М.: Машгиз, 1956. — 736 с.
- Васильев А.С. Основы метрологии и технические измерения. — М.: Машиностроение, 1988. — 240 с. — ISBN 5-217-00154-2.
- Чепурин В.Н., Никифоров А.Д. Технический контроль в машиностроении: Справочник. — М.: Машиностроение, 1987. — 512 с.
- Сорочкин Б.М. и др. Средства для линейных измерений. — Л.: Машиностроение, 1978. — 264 с.
- Белкин И.М. Средства линейно-угловых измерений. — М.: Машиностроение, 1987. — 368 с.
- Шубин И.Н., Ткачев А.Г. и др. Типовые процессы в машиностроении. — Тамбов: Издательство ТГТУ, 2007. — 84 с. — ISBN 978-5-8265-0613-4.
- Афонасов А.И. и др. Измерение деталей индикаторными приборами: Методические указания. — Томск: Издательство ТПУ, 2009. — 12 с.
- Секацкий, В.С., Мерзликина Н.В. Методы и средства измерений и контроля: Учебное пособие. — Красноярск: ИПЦ СФУ, 2007. — 286 с.
- Зайцев С.А., Грибанов Д.Д. и др. Контрольно-измерительные приборы и инструменты: Учебное пособие. — М:: ИЦ "Академия", 2002. — 464 с. — ISBN 5-7695-0988-0.
- ГОСТ 577-68 «Индикаторы часового типа с ценой деления 0,01 мм. Технические условия»
- ГОСТ 9696-82 «Индикаторы многооборотные с ценой деления 0,001 и 0,002 мм. Технические условия»
- ГОСТ 5584-75 «Индикаторы рычажно-зубчатые с ценой деления 0,01 мм. Технические условия»
- ГОСТ 15593-70 «Индикаторы часового типа. Головки и преобразователи измерительные. Присоединительные размеры»
- ГОСТ 18833-73 «Головки измерительные рычажно-зубчатые. Технические условия»
