36828

ПОВЕРКА МИКРОМЕТРА

Лабораторная работа

Физика

Лабораторная работа № 2 ПОВЕРКА МИКРОМЕТРА Цель работы: изучить устройство и принцип действия микрометра; получить первичные практические навыки в выполнении поверки СИ осуществить поверку микрометра определить пригодность микрометра к использованию. Устройство и принцип действия микрометра Микрометр относится к классу микрометрических измерительных инструментов принцип действия которых основан на использовании винтовой пары винт гайка позволяющей преобразовать вращательное движение микровинта в поступательное. Устройство...

Русский

2013-09-23

227.5 KB

175 чел.

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Владимирский государственный университет

Кафедра - Управление качеством и техническое регулирование

Лабораторная работа №2

Тема:   ПОВЕРКА  МИКРОМЕТРА

Литература:

  1.  Шишкин И.Ф. Метрология, стандартизация и управление качеством: Учеб. для вузов/ Под ред. акад. Н.С. Соломенко. - М.: Изд-во стандартов, 1990.

Лабораторная работа № 2

ПОВЕРКА МИКРОМЕТРА

Цель работы:

- изучить устройство и принцип действия микрометра;

- получить первичные практические навыки в выполнении поверки СИ,

- осуществить поверку микрометра,

- определить пригодность микрометра к использованию.

Поверкой называется комплекс мероприятий (проверок) по определению пригодности СИ к использованию путем определения фактических (полученных путем измерений) метрологических характеристик и сравнения их с допустимыми (взятыми из нормативных документов).

1. Общие сведения

1.1. Устройство и принцип действия микрометра

Микрометр относится к классу микрометрических измерительных инструментов, принцип действия которых основан на использовании винтовой пары (винт - гайка), позволяющей преобразовать вращательное движение микровинта в поступательное.

Приборостроительная промышленность изготавливает микрометры в соответствии с требованиями ГОСТ 6507-90 с пределами измерений от 0 до 300 мм с интервалом 25 мм. (0-25, 25-50 и т.д. до 275-300). При необходимости микрометры могут быть укомплектованы специальной стойкой с зажимом, позволяющей исключить дополнительную погрешность из-за нарушения температурных условий измерений.

Устройство микрометра изображено на рис.1.

Рис.1. Устройство микрометра с диапазоном измерения от 0 до 25 мм

Основанием микрометра является скоба 1, а передаточным механизмом служит винтовая пара, состоящая из микрометрического винта 3 и микрометрической гайки, расположенной в стебле 5. В скобу 1 запрессована пятка 2 и стебель 5. Измеряемая деталь охватывается измерительными поверхностями микровинта и пятки. Барабан 6 присоединен к микровинту установочным колпачком 8. Вращение барабана должно осуществляться с помощью трещотки 9 для создания одинакового калибровочного и измерительного усилия, которое для микровинта равно F = 7 ± 2Н. Превышение измерительного усилия ограничивается трещоткой. Закрепляют микровинт в требуемом положении стопорным винтом 4. Накатной выступ 7 служит для удобства работы с микрометром.

Отсчетное устройство микрометра состоит из двух шкал (Рис.2.):

- продольной (на стебле измерительной системы) и

- круговой (на круговой поверхности барабана).

Продольная (грубого отсчета) шкала имеет два ряда штрихов, расположенных по обе стороны горизонтальной линии и сдвинутых один относительно другого на 0,5 мм. Оба ряда штрихов образуют одну продольную шкалу с ценой деления 0,5 мм, равной шагу микровинта. Отсчет снимается по последнему делению, которое видно.

Круговая (точного отсчета) шкала имеет 50 делений с ценой деления 0,01 мм (при шаге винта S - 0,5 мм), нанесенных на поверхности барабана по окружности. Индексом для снятия отсчета служит продольная линия грубой шкалы. По продольной шкале отсчитывают число целых миллиметров и 0,5 мм, по круговой - десятые и сотые доли миллиметра. Третий десятичный знак отсчитывают приближенно, зрительно интерполируя цену деления шкалы барабана до 0,1 деления (до 0,001 мм).

Результат получают суммированием отсчетов по шкале стебля и отсчета по шкале барабана.

Например, на рис.2 полный отсчет показания микрометра равен:

Lm = LCT + Lб = 2,5 + 0,31 = 2,81 мм.

Для обеспечения нормированной точности использования СИ необходимо проведение поверочных (калибровочных) работ, содержащих ряд отдельных проверок и регулировок. Любое СИ имеет общие для всех средств проверки (регулировки) и индивидуальные для каждого конкретного типа СИ..

Из числа общих для микрометра относятся:

- установка (проверка) прибора на нуль (начало отсчета) и

- определение инструментальных погрешностей.

К индивидуальной – проверка параллельности (непараллельности) измерительных поверхностей.

2. Методика поверки микрометра

Поверка - это совокупность действий, выполняемых для определения или оценки погрешностей средств измерений и установления их пригодности к применению.

2.1. Операции поверки

При проведении Поверки микрометра должны быть выполнены следующие операции:

- внешний осмотр;

- опробование;

- установка шкалы микрометра на нуль,

- определение (контроль) метрологических характеристик (определение погрешности шага и профиля микровинта;

- определение отклонения от параллельности и плоскостности измерительных поверхностей; погрешности расположения штрихов измерительных шкал; погрешности деформации скобы, возникающей под действием измерительного усилия и т.д.).

Микрометры, находящиеся в эксплуатации, поверяются по погрешностям показаний и по отклонениям от параллельности измерительных плоскостей.

2.2. Условия поверки и подготовка к ней

На правильность поверки микрометров влияет температурный режим, при котором проводится поверка. Допустимые по ГОСТ 6507-90 отклонения температуры от 20 градусов при поверке микрометров приведены в табл.1.

Микрометр и установочные меры, подлежащие поверке, выдерживаются в помещении, где проводится поверка не менее 3 часов.

Допустимые отклонения температуры от 20о

Табл. 1.

Поверяемое

Пределы измерения, мм

СИ

До 150

Свыше 150 до 500

Свыше 500 до 600

Микрометр

4

3

2

Установочные меры

3

2

1

2.3. Проведение поверки

2.3.1. Внешний осмотр

При проведении внешнего осмотра должно быть установлено соответствие микрометра требованиям ГОСТ 6507-90 в части формы измерительных поверхностей микрометра и установочной меры, качества поверхностей, оцифровки и штрихов шкал, комплектности. Измерительные поверхности микрометра необходимо очистить от смазки.

2.3.2. Опробование

При опробовании проверяют плавность перемещения барабана микрометра вдоль стебля; отсутствие вращения микрометрического винта, закрепленного стопорным устройством, обеспечивающим измерительное усилие (при этом показания микрометра не должны изменяться); неизменность положения закрепленной пятки.

2.3.3. Установка микрометра на нуль.

Микрометр устанавливается на нуль или соответствующее начальное показание шкалы 25 мм, 50 мм. и т.д. с помощью установочных мер в зависимости от интервалов измерений микрометра

В положении плотного соприкосновения измерительных поверхностей микрометра (измерительного винта и пятки) или измерительных поверхностей с установочной мерой, соответствующей начальному показанию шкалы (25 мм, 50 мм. и т.д.) закрепить стопор микровинта вращением винта стопора по часовой стрелке до прочного зажатия (рис.3).

Рис.3. Закрепление винтового стопора гладкого микрометра

Разъединить барабан и микровинт, для чего охватить левой рукой барабан за накатный выступ, а правой установочный колпачок повернуть против часовой стрелки (на себя) до появления осевого люфта барабана на микровинте (рис.4).

Рис.4. Освобождение барабана микрометра

Совместить нулевой штрих шкалы барабана с продольным штрихом шкалы стебля, для чего скобу микрометра охватить левой рукой, как показано на (рис.5), причем пальцами левой руки удерживать барабан в положении совпадения нулевых штрихов, а правой вращать установочный колпачок по часовой стрелке до полного закрепления барабана на микровинте.

Освободить стопор микровинта, вращая его против часовой стрелки.

Проверить правильность выполненной установки микрометра, для этого отвести микровинт от пятки, вращая его за трещотку против часовой стрелки на 3 - 4 оборота и затем вращая измерительный барабан за трещотку снова подвести микровинт к пятке. В этом положении нулевой штрих шкалы барабана должен совпасть с продольным штрихом шкалы стебля, а срез барабана должен находиться над нулевым штрихом шкалы стебля. Погрешность установки (отсчет по точной шкале) не должна превышать одного деления точной шкалы (10 мкм).

Рис.5. Закрепление барабана микрометра установочным колпачком

Если установка с первого раза не удалась, то ее повторяют до тех пор, пока не будет достигнута необходимая точность совпадения нулевых штрихов. Если погрешность установки не будет обеспечена, то микрометр считается не пригодным к использованию.

2.3.4. Определение инструментальных погрешностей.

В основе измерительной системы микрометра лежат винт с гайкой. Гайка соединена со скобой, а винт с измерительным барабаном. Качество измерительной системы зависит от точности изготовления резьбы на гайке и винте и их сопряжения. Так как изготовить резьбу с высокой точностью на всей длине измерительной системы невозможно, то погрешности микрометра на разных участках предела измерения будут разные. Поэтому оценки погрешностей (систематической и случайных), определенные в какой-то определенной точке диапазона измерений не будут соответствовать погрешностям в других точках диапазона. В следствии этого для качественной оценки пригодности микрометра необходимо определить погрешности через некоторые интервалы по всему диапазону измерения.

Для этого назначаются размеры, по которым будет проведена поверка микрометра. Число поверяемых точек должно быть не менее шести, и располагаться они должны равномерно по шкале. Например, если микрометр имеет диапазон измерения от 0 до 25 мм, то в качестве поверяемых точек можно выбрать 0, 5, 10, 15, 20 и 25 мм.

Показания микрометра поверяются по каждому контролируемому размеру. Соответствующие размеры устанавливаются с помощью плоскопараллельных мер длины (плиток). Для получения более достоверных результатов измерений каждое измерение повторяют 10 раз. Среднее арифметическое значение повторных измерений снижает влияние случайных погрешностей измерений.

Так как целью работы является определение погрешностей, то в качестве результата измерений можно определять не численное значение результата измерения размера плоскопараллельных мер длины, а значение погрешности, снимаемое по точной шкале. Это уменьшит время работы и упростит расчеты.

Значение погрешности снимается со шкалы микрометра следующим образом (рис. 6.):

- если осевая линия грубой шкалы выше нулевой риски на шкале барабана, то погрешность имеет положительное значение, а если ниже – то отрицательное.

- величина погрешности определяется в микрометрах.

Например, на рис. 6. погрешность микрометра равна δ = + 10 мкм.

Результаты измерений заносятся в табл.2.

Результаты измерений погрешности показаний микрометра

Табл. 2.

1

замер

2

замер

3

замер

4

замер

5

замер

Хср

σxi

Δxср

х1

х2

Обработка результатов измерений

Пользуясь статистическими методами обработки результатов, определим погрешности измерения для каждой исследуемой точки шкалы следующим образом:

а) вычисляется среднее арифметическое значение измерений

Xср =  ,

где n - число измерений;

хi - значение каждого измерения (случайная величина);

б) вычисляется среднее квадратическое отклонение

σ =

в) выбирается уровень надежности (доверительная вероятность) результатов измерений: Р = 0,90; Р = 0,95; Р = 0,99. По табл.4 находим коэффициент Стьюдента tp(n) для выбранной вероятности Р и числа измерений n ;

Значения коэффициента tp(n) для выбранной вероятности Р 

и числа измерений n

Табл. 4

Число

При доверительной вероятности, Р

измерений, n

0,90

0,95

0,99

5

2,13

2,77

4,60

6

2,02

2,57

4,03

7

1,94

2,45

3,71

8

1,89

2,36

3,50

9

1,86

2,31

3,36

10

1,83

2,26

3,25

11

1,81

2,23

3,17

12

1,80

2,20

3,11

13

1,78

2,18

3,06

14

1,77

2,16

2,98

15

1,76

2,14

2,95

г) рассчитываются  предельные значения абсолютных погрешностей измерений     Δx = tp(n)

и определяются границы доверительного интервала

x1,2 = xср ± Δx.

  Значения вычисленных величин Xср и x1,2 заносятся в табл. 2 и наносятся на график погрешностей микрометра (рис.6)

Математическая обработка результатов измерений может быть произведена на компьютере с помощью прикладных программ.

При работе с программами пользователю предоставляется возможность выбора требуемого исследования микрометра на точность шкалы или на параллельность. В процессе работы с программой учитываются:

количество измерений;

количество поверяемых точек шкалы.

2.3.5. Определение отклонения от параллельности измерительных поверхностей микрометра

Отклонения от параллельности измерительных поверхностей микрометра измеряются в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Разность размеров в двух противоположных точках будет характеризовать непараллельность рабочих плоскостей. Для измерения составляется блок концевых мер, равный примерно среднеарифметическому размеру между наибольшим и наименьшим размерами, измеряемыми микрометром. Например, для микрометра с пределами измерений 0-25 рекомендуется для поверки непараллельности брать размер 12...13 мм. При составлении блока концевых мер измерительные поверхности должны быть обезжирены, протерты с помощью замшевого материала и тщательно притерты друг к другу.

Рис.5. Касание измерительной поверхности микровинта

с концевой мерой при поверке микрометра:

а - сверху; б - снизу; в - спереди; г - сзади

Измерение и отсчет аналогичны методу определения погрешности показаний микрометра, только касание измерительных поверхностей микрометра с блоком плиток ограничивается сегментом высотой приблизительно 1/4 диаметра микрометра. Схема расположения концевой меры при поверке микрометра с измерительной поверхностью микровинта представлена на рис.5. Для повышения точности отсчета показаний следует пользоваться увеличительным стеклом, позволяющим определить значение с погрешностью до 25 % от цены деления шкалы. Результаты измерений и расчетов оформляются в соответствии с табл.3.

Результаты измерений отклонения от параллельности измерительных поверхностей

Табл. 3

Верх

Низ

Право

Лево

1

2

3

4

5

Хср

Δx

Х1

Х2

4. Заключение о годности микрометра

Микрометр считается годным для работы, если ни одно отклонение не превышает допустимых по ГОСТ 6507-90. Допустимые погрешности микрометра даны в табл.5.

Допустимые погрешности микрометра по ГОСТ 6507-90

Табл. 5

Верхний предел измерений, мм

Допустимая погрешность микрометра, мкм

Допустимая непараллельность измерительных поверхностей, мкм

5, 10, 25

±4

±2

50

±4

±2,5

75, 100

±5

±3

125, 200

±5

±4

225, 250, 300

±5

±6

Если отклонение превышает допустимое, но имеет один знак, микрометр следует настроить, и заключение давать с учетом перенастройки. Если настройкой добиться показаний микрометра в пределах допустимых отклонений не удается, микрометр подлежит браковке.

Если отклонения от параллельности измерительных поверхностей превышают допустимые по ГОСТ 6507-90, а погрешности показаний микрометра удовлетворяют требованиям ГОСТ 6507-90 или этим требованиям не могут удовлетворять после перенастройки, следует дать заключение, что требуется исправление (доводка) измерительных поверхностей.

Таким образом, сравнивая результаты эксперимента с нормами допустимых отклонений по ГОСТ 6507-90, дается заключение о годности микрометра.

5. Форма отчета

  1.  Наименование, цель работы и краткая теория (рис. 1).
  2.  Сводные таблицы по результатам измерения, расчетные формулы.
  3.  Выводы о работе.

  1.  Контрольные вопросы

  1.  Что означает понятие «поверка» средств измерения?
  2.  Чем  вызвана необходимость  периодической  поверки  средств измерения?
  3.  На чем основан принцип работы микрометра?
  4.  Из каких основных частей состоит микрометр?
  5.  Какие   шкалы   используются   в   микрометре?   Как   устроено отсчетное  устройство микрометра?
  6.  Как определяется цена деления шкалы?
  7.  Какое значение имеет температура при поверке микрометра?
  8.  Как будет деформироваться скоба микрометра при возрастании температуры?
  9.  Как осуществляется поверка микрометра?
  10.  Что является результатом поверки?

11. Какому ГОСТу должен удовлетворять исследуемый микрометр?


0

1

2

5

30

25

Рис.2. Шкалы микрометра

Грубая шкала - Lст

Точная шкала - Lб

0

1

2

5

0

45

Рис.6. Определение погрешности

Грубая шкала - Lст

Точная шкала - Lб

(+)

(-)

0

5

10

15

20

25

Х

0

1

2

3

4

5

6

+

Угл. мин.

1

2

3

-

+

+

+

+

+

+

Рис.6. График погрешностей микрометра

Хср

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

Х1

Х2


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

69321. Властивості власних значень і власних векторів матриці 115 KB
  Метод характеристичного рівняння матриці Коли на деякий вектор х діє матриця А то в загальному випадку отримується новий вектор у = Ах який відрізняється від вектора х як своїм модулем розміром так і орієнтацією в багатовимірному просторі.
69322. Степеневий метод обчислення власних значень 149.5 KB
  Для оцінки окремих власних значень матриці можна використовувати теорему Гершгоріна яка стверджує що матриця А порядку nxn має n власних значень кожне з яких лежить в межах круга: 4. Якщо λ власне значення матриці то завжди можна вибрати відповідний йому...
69323. Власні значення симетричних матриць 174 KB
  Остаточно маємо формули алгоритму Ланцош довільний нормований вектор; При цьому вважається, що Якщо то було випадково взято ортогональним одному з власних векторів. Тоді Т розпадається на дві тридіагональної матриці; характеристичний поліном – на добуток двох поліномів...
69324. LR-та QR-алгоритми обчислення власних значень 325.5 KB
  Цей метод базується на перетворенні подібності матриці А таким чином щоб власні значення матриці отриманої внаслідок перетворення знаходилися простіше чим для початкової матриці. Найбільш просто обчислювати власні значення трикутної матриці для якої...
69325. Інтерполяція алгебраїчними поліномами. Інтерполяційні поліноми Лагранжа та Ньютона 213 KB
  Таку заміну називають наближенням функції fx. Тоді при вирішенні задачі замість функції fx оперують з функцією φx а задача побудови функції φx називається задачею наближення. Такий спосіб наближення базується на теоремі Вейерштраса про наближення неперервної функції...
69326. Кусково-поліноміальна інтерполяція. Інтерполяція сплайнами 507 KB
  Поліном 3-го ступеня будемо називати кубічним сплайном Sx що відповідає вихідної функції fx і заданий на сітці впорядкованих вузлів =x0 x1 xn=b якщо задовольняютьсянаступні умови: а. Будемо виводити формулу для рівновіддалених вузлів коли: xi xi 1 = h Знайдемо значення функції...
69327. Збіжність і точність процесу інтерполяції. Середньоквадратичне наближення 297 KB
  Похибки інтерполяційної формули Лагранжа Різницю між функцією fx і її інтерполяційним наближенням Lnx називають залишковим членом інтерполяційноїформули або похибкою інтерполяції. 8 зрозуміло що у вузлах інтерполяції ця похибка дорівнює нулю тому похибку...
69328. Методи розв’язування нелінійних рівнянь. Збіжність методів розв’язування нелінійних рівнянь 806 KB
  Оскільки оточуючий нас світ нелінійний, математичні моделі його об'єктів і процесів визначаються переважно через нелінійні рівняння: алгебраїчні і трансцендентні для аналізу сталих станів, і диференційні для аналізу динамічних процесів. Розв’язок нелінійних алгебраїчних рівнянь...
69329. Типові ланки систем автоматичного керування 180.5 KB
  Типові ланки є ланками направленої дії: сигнали передаються ланкою в одному напрямі зі входу на вихід. Типові ланки ділять на пропорційні підсилюючі аперіодичні інерційні коливальні інтегруючі астатичні диференціюючі і форсуючі.