Секацкий В.С., Мерзликина Н.В. Методы и средства измерений и контроля
Подождите немного. Документ загружается.
103
Рис. 5.20. Конструкции стенкомеров
Сверх отсчетного устройства смонтирован арретир. В средней части
корпуса выполнено углубление на расстоянии А, что позволяет располагать
значительного размера листы, ленты, пластины и т.п. изделия.
Отличительной особенностью стенкомеров (рис. 5.20) является то, что
они изготавливаются только ручного исполнения. В том месте, где у
толщиномера располагается пятка,
корпус стенкомера усечен и на его месте
установлен неподвижный стержень, который помещается во внутреннюю
часть трубы при измерении ее стенки.
104
5.9. Индикаторные стойки и штативы
Измерительные головки, как правило, устанавливают на стойках или
штативах. К стойкам принято относить устройства, которые имеют
измерительный стол. Однако на практике, да и при промышленном
производстве, большинство устройств относят к индикаторным стойкам.
Конструкции стоек и штативов разнообразны. Стойки типов С-I и С-II
выпускают для крепления трубок
оптиметров, оптикаторов и других
аналогичных приборов. Для крепления индикаторов и рычажно-зубчатых
головок выпускают стойки типов С-III (рис. 5.21) и С-IV (рис. 5.22).
Рис. 5.21. Стойка С-III
Рис. 5.22. Стойка С-IV
Стойки имеют основание с измерительным столом и колонку с
кронштейном, в котором крепится измерительная головка. При настройки
измерительной головки кронштейн имеет возможность перемещаться по
колонке. Для более тонкой поднастройки в некоторых стойках, например С-
III, стол может перемещаться в вертикальном направлении за счет
микровинта.
Штативы не имеют измерительного
стола и применяются при
измерениях на поверочных плитах или станках. Штативы типа Ш-I – Ш-III
(рис. 5.23) имеют массивное основание, которое позволяет в процессе
105
измерения перемещать штатив по поверочной плите, например при
измерении отклонений формы и расположения поверхностей.
Рис. 5.23. Штатив Ш-I
Рис. 5.24. Штатив ШМ-I
Рис. 5.25. Штатив гибкий
Штативы типа ШМ (рис. 5.24) и штативы с гибкой стойкой (рис. 5.25)
имеют магнитное основание, что расширяет их функциональные
возможности, особенно при проведении измерений на станках или в трудно
доступных местах. Однако штативы с гибкой стойкой менее жесткие и могут
использоваться с приборами, цена делений которых 0,01 мм и грубее.
106
5.10. Контрольные вопросы к разделу 5
1. Основные типы рычажно-механических передач, используемых в
рычажно-механических головках.
2. Основные группы рычажно-механических приборов.
3. Назначение, типы и характеристики индикаторов часового типа.
4. Устройство индикаторов часового типа.
5. Принципиальная схема индикаторов часового типа.
6. Условное обозначение индикаторов часового типа.
7. Назначение, типы и характеристики рычажно-зубчатых головок.
8. Устройство рычажно-зубчатых головок.
9. Принципиальная схема рычажно-зубчатых головок.
10. Типы и характеристики пружинных измерительных головок.
11. Принципиальная схема пружинных измерительных головок.
12. Измерительные головки с электронным отсчетным устройством.
13. Скобы с отсчетным устройством.
14. В чем отличие рычажного микрометра от рычажной скобы?
15. Назначение и устройство индикаторных нутромеров.
16. Каково назначение центрирующего мостика индикаторных
нутромеров?
17. Назначение и устройство индикаторных глубиномеров.
18. Назначение и устройство индикаторных толщиномеров.
19. Назначение и устройство индикаторных стенкомеров.
20. Какие приспособления к рычажно-механическим головкам Вы
знаете?
107
6. ОПТИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ
6.1. Классификация и назначение
Оптико–механические приборы предназначены для высокоточных
измерений размеров изделий и отклонений от правильной геометрической
формы. В их механизме сочетаются оптические и механические
измерительные системы.
Оптическая система – совокупность оптических узлов и деталей
(линз, призм, зеркал, объективов, окуляров и т.п.), предназначенная для
формирования
пучков световых лучей. В измерительных приборах
используются основные свойства оптических систем:
возможность получить действительные и мнимые увеличенные
изображения шкал приборов или объектов измерения с помощью линз;
пропорциональность углов поворота зеркал и отраженных от него
лучей;
дисперсия света;
интерференция света и др.
Оптико–механические приборы разнообразны по назначению и
принципу действия как
оптической, так и механической измерительных
систем. К ним относятся оптикаторы, оптиметры, длиномеры, измерительные
машины, измерительные микроскопы и проекторы. В измерительном
механизме оптикаторов и оптимеров сочетаются механический и оптический
рычаг, поэтому такие приборы иногда называют рычажно–оптическими.
По положению линии измерений приборы делят на вертикальные (В)
и горизонтальные (Г), а по
способу отсчета показаний – на окулярные (О) и
экранные (Э). Пример маркировки оптиметра: ОВО – оптиметр
вертикальный окулярный.
6.2. Основы оптических методов измерений
Сточки зрения физической оптики, видимый свет представляет собой
электромагнитное излучение в диапазоне длин волн от λ = 0,38 мкм
(фиолетовый цвет) до λ = 0,78 мкм (красный цвет). Скорость света зависит от
среды
, в которой он распространяется.
Показатель преломления характеризует оптические свойства среды и
определяется отношением n = С/С
ср
, где С – скорость света в пустоте; С
ср
–
скорость света в данной среде. Он зависит от длины волны света: чем больше
длина волны, тем меньше показатель преломления. Это явление называется
дисперсией света и используется для разложения света, например, с
помощью призм.
108
С точки зрения геометрической оптики, источником света является
точка. Луч света – линия, по которой распространяется свет. Световой
поток – совокупность световых лучей. В однородной прозрачной среде свет
распространяется от источника прямолинейно во все стороны с одинаковой
скоростью. Световые лучи в пучке не влияют один на другой. Угол
отражения луча от поверхности равен
углу падения, а угол падения и
преломления на границе двух сред связаны зависимостью n sin α ≈ n
1
sin α
1
.
Оптические приборы часто содержат зеркала и линзы. Линза –
прозрачное тело, ограниченное поверхностями, из которых хотя бы одна
представляет поверхность вращения. Для получения качественного
изображения, как правило, используется системы линз.
Объектив – система линз и зеркал, расположенная со стороны объекта
измерения и дающая его первичное изображение.
Окуляр – система линз, обращенная к глазу
наблюдателя.
В оптических приборах часто применяют оптический рычаг.
Принцип действия оптического рычага, полученного с помощью зеркала,
показан на рис. 6.1.
Рис. 6.1. Схема оптического рычага
На зеркало 1 падает луч света 2 и отражается на шкалу 3 прибора. Если
зеркало наклонить на угол α, то отраженный луч сместится на расстоянии l =
2
α
L, где L – расстояние шкалы от зеркала.
6.3. Оптикаторы
Оптикаторы представляют собой измерительные пружинно–
оптические головки, в которых механическая пружинная передача сочетается
с оптическим рычагом. Они отличаются высокой точностью и стабильностью
измерений, предназначены для поверки концевых мер и особо точных
109
измерений ответственных изделий и применяются в универсальных стойках
С–1 и приспособлениях.
Оптикатор (рис. 6.2) имеет такое же устройство пружинной передачи,
как и микрокатор, но вместо стрелки к пружинной ленте 1 прикреплено
зеркало 2. Свет от лампочки 6 проходит через конденсор 5 и щель диафрагмы
4, по середине которой натянута нить.
Рис. 6.2. Оптикатор:
а принципиальная схема; б внешний вид
Конденсор – это оптическая система, служащая для освещения
рассматриваемого или проецируемого предмета параллельными лучами
света. Изображение нити проецируется объективом 3 на зеркало 2 и,
отразившись от него, падает на шкалу прибора.
6.4. Вертикальный окулярный оптиметр
Вертикальные оптиметры применяют для точного измерения
наружных размеров изделий: длины плоскопараллельных концевых мер,
110
диаметров гладких калибров – пробок, резьбовых калибров, шариков,
толщины тонких листов и т.п.
Вертикальный оптиметр (рис. 6.3) состоит из измерительной трубки
оптиметра с окулярным отсчетом и стойки типа С II.
Световой поток от внешнего источника, отразившись от зеркала 3 (см.
рис. 6.3,б), через призму 2 освещает шкалу, нанесенную на левой стороне
окулярной сетки 4, которая находиться
в фокальной плоскости объектива 6.
Сеткой называется стеклянная пластина на которой различными способами
нанесены штрихи, цифры, шкала и т.п. Призма 5 поворачивает ход лучей на
90 , чтобы удобнее было наблюдать.
а б
Рис. 6.3. Вертикальный оптиметр:
а- внешний вид; б- оптическая схема трубки оптиметра
Световой поток проходит через объектив и, отразившись от зеркала 7,
дает обратное изображение шкалы в правой части окулярной сетки, на
которой нанесен указатель. Зеркало связано с измерительным стержнем 9.
При отклонении зеркала, вызванного перемещением стержня, изображение
шкалы на окулярной сетке смещается относительно указателя.
На стойке (рис. 6.3, а) имеется предметный стол 7, который в
горизонтальное положение устанавливается вращением микровинтов 8. В
вертикальном направлении стол перемещается в пределах нескольких
111
миллиметров вращением гайки 10 микрометрического механизма и
фиксируется винтом 9.
Рис. 6.4. Установка стола перпендикулярно к оси измерительного стержня
Перпендикулярность оси измерительного стержня плоскости стола
проверяют при надетом на стержне плоском измерительном наконечнике с
помощью плоскопараллельной концевой меры длины размером
приблизительно 10 мм. При фиксированном положении измерительной
трубки выполняют ряд измерений, устанавливая меру относительно
наконечника в положениях и 1,2,3 и 4 (рис. 6.4.).
Если плоскость
наконечника не параллельна плоскости стола, то
показания оптиметра при различных положениях меры будут отличаться
одно от другого. Вращением микровинтов 8 (см. рис. 6.3, а) стол
устанавливают так, чтобы во всех четырех положениях меры показания были
одинаковы.
6.5. Оптические длинномеры
Оптические длинномеры предназначены для абсолютных и
относительных измерений размеров изделий. Длинномеры выпускают трех
типов: ДВО – вертикальные окулярные; ДВЭ – вертикальные с
проекционным экраном; ДГЭ – горизонтальные с экраном. Принцип
действия длинномеров заключается в измерении перемещения образцовой
линейной шкалы, установленной на одной оси с измерительным стержнем.
Вертикальный окулярный длинномер ИЗВ–1 (тип ДВО).
Миллиметровая стеклянная шкала 3 (рис. 6.5, а) установлена в сквозном
отверстии штока 2, на который надет наконечник 1.
Шток перемещается в
корпусе прибора в шариковых направляющих 5. Он подвешен на гибкой
стальной ленте, перекинутой через блоки 7 и 8 и прикрепленной на другом
конце к противовесу 11, который перемещается в цилиндре 10, заполненном
б а
112
вазелиновым маслом. Это обеспечивает плавное опускание штока,
исключающие возможность ударов и повреждений наконечника 1. Шток
поднимают за тросик 9. Шкала 3 освещается лампочкой 12 через конденсор
13. Перемещение шкалы относительно проверяемого изделия измеряют с
помощью спирального отсчетного микроскопа 4 с ценой деления 0,001 мм.
Длина шкалы равна 100 мм, что соответствует верхнему пределу абсолютных
измерений.
Внешний вид вертикального
длиномера показан на рис. 6.5, б.
Спиральный микроскоп (рис. 6.6, а) состоит из объектива 5, который
фокусирует изображение основной шкалы длиномера в плоскость между
поворотной 3 и неповоротной 2 шкалами, и окуляра 1. Ручка 4 служит для
вращения поворотной шкалы 3. Винтом 6 окуляр вместе с нониусом
перемещается относительно объектива.
На поворотную шкалу 2 нанесена двойная спираль Архимеда с
расстоянием между
нитями 0,012 мм и шагом спирали 0,1 мм, а также
круговая шкала, имеющая 100 делений (рис. 6.6, б). За один оборот
поворотной пластины любая точка спирали смещается для наблюдателя на
0,1 мм по радиусу в направлении от центра, а круговая шкала поворачивает
от 0–го до 100–го деления. На неподвижную шкалу нанесены два
параллельных штриха, равномерная
шкала с диапазоном показаний 1 мм и
ценой деления 0,1 мм и указатель. В окуляр видны длинные штрихи
основной миллиметровой шкалы и спиральный нониус. Для отсчета ручку 4
вращают до тех пор, пока длинный штрих миллиметровой шкалы не
окажется между нитями спирали.
а б