71489

Изучение конструкции и анализ действующих ошибок горизонтального оптиметра

Лабораторная работа

Физика

Цель работы: изучение метрологических характеристик горизонтального оптиметра; изучение схемы; получение навыков измерения; анализ действующих ошибок. Оптическая схема трубки оптиметра показана на рис. 3 показана шкала видимая в поле зрения трубки оптиметра.

Русский

2014-11-07

327.5 KB

4 чел.

Министерство образования и науки Украины

Севастопольский национальный технический университет

Кафедра ПС

Лабораторная работа №2

”Изучение конструкции и анализ действующих ошибок горизонтального оптиметра”.

                                                                                                

                                                                                                                 

                                                                                                                         Выполнил:

                                                                                                                        ст. гр. П-31д

                                                    Чаленков Н.И.                                                             

                                                                                                       Проверил:

                                                                                                            Недобой Л.В.

Севастополь, 2013


Изучение конструкции и анализ действующих ошибок горизонтального оптиметра

Цель работы:

- изучение метрологических характеристик горизонтального оптиметра;

- изучение схемы;

- получение навыков измерения;

- анализ действующих ошибок.

1. Назначение.

Горизонтальный оптиметр ИКР предназначается для контактных измерений наружных и внутренних линейных размеров методом сравнения  измеряемого изделия с концевыми мерами 4 и 5 -го разрядов ( I и 2-го классов), калибрами или деталями - образцами. В частности, на приборе можно производить измерения концевых плоскопараллельных мер длины (измерительных плиток), калибров, диаметров шариков, внутренних диаметров изделий и т.д.

2. Метрологическая характеристика прибора

Пределы измерения наружных размеров:

длины - 350 мм,

диаметра - 225 мм.

Пределы измерения внутреннего диаметра:

с помощью дуг - 135-150 мм ,

с помощью электроконтактной головки - I - 13,5 мм ;

Пределы измерения по шкале ±0,1 мм;

Цена деления шкалы 0,001 мм .

Погрешность прибора для любого деления шкалы:

- в интервалах от 0 до + 60 мкм + 0,0002 мм

-от 60 до ± 100 мкм ±   0,0003 мм

Габаритные размеры прибора 600 х 400 х 340 мм

Вес прибора - 400 Н.

3. Принцип действия и оптическая схема прибора

В основу оптической схемы прибора положен принцип телескопической  автоколлимационной трубы.

Зеркало, которое служит для получения автоколлимационного изображения, связано  с измерительным стержнем и при перемещении стержня отклоняется на соответствующий угол.

Оптическая схема трубки оптиметра показана на рис. 1. В нее входят: зеркало 1 , объектив 2, призма 3 полного внутреннего отражения, сетка 4 и окуляр 5.

Осветительную систему составляют зеркало б в оправе и призма 7 , установленная на рамке окуляра.

Сетка 4 представляет собой стеклянную плоскопараллельную пластину со шкалой и индексом, деления шкалы нанесены на одной половине пластинки, а индекс - на другой. Шкала со стороны окуляра закрыта призмой так , что через окуляр можно видеть только индекс и изображение шкалы , отраженное от зеркала 1. Сетка установлена в фокальной плоскости объектива.

Лучи света, отражаясь от зеркала 6 , через призму 7 освещают шкалу, переходя призму 3 и объектив 2 , они параллельным пучком падают на зеркало I , отражаются от него и снова попадают в объектив 2, проходят призму 3 , сетку 4 , окуляр 5 и попадают в глаз наблюдателя. При установке окуляра по глазу наблюдатель видит одновременно изображение шкалы и индекс нанесенный на сетке.

При осевом перемещении измерительного штифта 8 трубки оптиметра зеркало I отклоняется на некоторый угол φ, вследствие чего изображение шкалы в поле зрения окуляра перемещается  относительно неподвижного индекса.

Между величиной перемещения измерительного штифта и величиной перемещения   изображения существует следующая зависимость: перемещение штифта на величину h (рис.2) вызывает наклон    зеркала на угол φ, величина которого определяется из соотношения

где b - длина плеча, равная расстоянию от оси вращения зеркала 0 до точки касания штифта А,

Луч МN при отражении от зеркала отклоняется на угол 2φ точка М вследствие этого перемесится в точку М1. Из треугольника MNM1 имеем:

где: H - величина перемещения луча при наклоне зеркала на угол φ;

MN - фокусное расстояние объектива.

Так как в обоих случаях речь идет о малых углах , то значение tgφ и tg2φ можно заменить величинами φ и 2 φ. После некоторых преобразований получим искомую величину передаточного отношения:

На рис. 3 показана шкала, видимая в поле зрения трубки оптиметра. Шкала имеет 200 делений, расположенных симметрично по обе стороны от нуля (по 100 делений с каждой стороны).

Механические и оптические соотношения всей системы оптиметра подобраны таким образом , что видимое в окуляр смещение шкалы па одно деление соответствует осевому перемещению измерительного штифта на 0,001 мм.

Трубки оптиметров изготовляются двух типов: с цветными шторками в поле зрения окуляра и без них. Шторки 9 (рис.1) облегчают работу на оптиметре только при массовом контроле. При пользовании шторками нет надобности производить расчет по шкале, достаточно установить, где находится индекс - внутри или вне ограниченного шторками поля.

4. Конструкция

Трубка оптиметра.

В коленчатой металлической трубке оптиметра установлены измерительная головка с колебательной системой зеркала и оптические   детали автоколлимационной системы .

Измерительная головка с колебательной системой помещается нижний части цилиндрического колена трубки; наружу выступает только часть измерительного штифта, на котором крепится наконечник.

В верхней части   головки установлено зеркало, опирающееся нижней плоскостью оправы на три шарика, два из них неподвижны образуют ось качения зеркала , третий укреплен на верхнем конце измерительного штифта , который может перемещаться вдоль своей оси. Двумя пружинами   зеркало притягивается к шарикам, поэтому когда измерительный штифт перемещается вдоль оси, зеркало, следуя за ним, поворачивается на некоторый угол. Натяжение пружин создает измерительное усилие на изделие 200 ± 20Н.

Штатив.

Штатив  представляет собой стальной вал 1 (рис. 4), укрепленный на массивном основании 2 . На валу справа и слева расположены два передвижных кронштейна 3 и 4 , которые в требуемом положении укрепляются   зажимными винтами.

Для установки прибора по горизонту служат регулировочные винты 5 и уровень 6, для крепления трубки оптиметра и пиноли винты 7 и 8.

Поворот кронштейнов предотвращается шпонками,  скользящими по осевому пазу вала. В правом кронштейне закрепляется трубка оптиметра,  в ловом - пиноль.

Предметный столик.

Между кронштейнами на колонке укреплен предметный столик 9 с механизмами для его перемещения. Позади столика расположена стойка с передвижным упором 10, закрепленным гайкой 11.

Столик имеет следующие движения:

- вертикальное - подъем и опускание производятся посредством реечного закрепления вращением маховика 12,  столик закрепляется в любом положении винтом 13, это движение служит для ввода измеримого изделия на линию измерения в вертикальной плоскости;

- перпендикулярное к линии измерения в горизонтальной плоскости - движение производится посредством реечного зацепления и винта 14 и служит для ввода измеряемого изделия на линию измерения горизонтальной плоскости;

- вращательное вокруг вертикальной оси - движение производится - рукояткой 15;

- вращательное вокруг горизонтальной оси, перпендикулярной линии измерения  движение производится с помощью головки эксцентрика 15 со стопором.

Пиноль.

Пиноль 19 представляет собой стальную трубку, внутри которой вдоль оси плавно перемещается стержень с пружиной что обеспечивает точность отсчета по шкале трубки оптиметра. Стержень закрепляется зажимным винтом 20, на конце измерительный штифт с наконечником 21.

Измерительный штифт пиноли соединен со стержнем особым шарниром так, что он может отклоняться от оси на небольшой угол, устанавливаться и удерживаться в требуемом положении с помощью двух пружин и установочных винтов 22 и 23. Перемещение наконечника пиноли вдоль оси производиться с помощью микрометрического винта 24.      

Измерение деталей 5.

Методика измерений

Оптиметр является прибором,  реализующим относительный метод измерения. Процесс измерения на нем деталей включает следующие операции:

а) если номинальный размер и допуск не известны.

1. Измерение детали прибором,  реализующим абсолютный метод
измерения с погрешностью, не превышавшей диапазон показаний
оптиметра.

2. Составление блока концевых мер размером "А" по результатам измерений.

3. Настройку трубки оптиметра на ноль по блоку концевых мер.

4. Измерение деталей и определение показаний "а" по трубке оптиметра.

5. Нахождение действительных размеров контролируемых деталей.

R=A-a

б) если номинальный размер и допуск известны.

1. Набрать блок концевых мер размером "А", соответствующим середине поля допуска .

2. Выполнить пункты 3,4,5 пункта "а".

6.Результаты измерений.

 

Измерение наружного диаметра кольца с помощью штангенциркуля:

D=51.7 мм.

Измерение наружного диаметра кольца с помощью горизонтального оптиметра:

D=0.02+51.7=51.7 мм.

Измерение внутреннего диаметра кольца с помощью штангенциркуля:

d=25.5 мм.

Измерение внутреннего диаметра кольца с помощью горизонтального оптиметра:

d=25.3 мм.

Вывод:

Закрепил лекционный материал, касающийся конструктивного исполнения                      механизма прибора, его точности, а так же приобрел навыки настройки и измерения на приборе.