Теоретичний матеріал до теми 7. Лекція 11 "Вимірювальні прилади з зубчастою передачею. Конструкція та принцип дії "
2. Вимірювальні прилади з зубчастою передачею
Вимірювальні прилади з зубчастою передачею є найбільш поширеними приладами, що застосовуються в практиці технічних вимірювань. До приладів з зубчастою передачею належать індикатори годинникового типу (рис. 2.1). Промисловість (ГОСТ 577-68) випускає індикатори трьох типів: нормальні ИЧ з діаметром обичайки
Принцип дії індикаторів годинникового типу заснований на перетворенні поступального руху вимірювального стержня 9 (рис. 2.1) в обертальний рух стрілки 6 за допомогою зубчастого передавального механізму. На рис. 2.1 наведено загальний вигляд і принципову схему індикатора нормального типу ИІЧ з ціною поділок шкали 0,01мм
Рисунок 2.1 - Індикатор нормального типу: 1 - корпус; 2 - стопорний гвинт; 3 - основна шкала; 4 - обичайка; 5 - шкала лічильника обертів великої стрілки; 6 - основна (велика) стрілка: 7 - вушко; 8 - втулка; 9 - вимірювальний стержень; 10 - наконечник; 11 - головка; 12 - зворотна пружина; 13, 14, 15 і 17 - зубчасті колеса; 16 - спіральна пружина
Індикатор годинникового типу складається з циліндричного корпусу 1, вимірювального стержня 9 з наконечником 10, що переміщується в напрямних втулках 8. Вимірювальний стержень 9 за допомогою нарізаної на ньому зубчастої рейки знаходиться в зачеплені з зубчастим колесом 14, яке має 16 зубців, на осі якого нерухомо закріплене зубчасте колесо 13, що мас 100 зубців. На цій же осі знаходиться маленька стрілка, потрібна для відлічування цілих міліметрів (цілих обертів великої стрілки) за шкалою 5. Зубчасте колесо 13 входить в зачеплення з зубчастим колесом 17, що має 10 зубців, па вісь якого насаджена нерухомо велика стрілка 6. В свою чергу з зубчастим колесом 17 перебуває в зачепленні зубчасте колесо 15, що має 100 зубців. Пружина 16 протидіє повертанню зубчастих коліс, викликаному переміщенням вимірювального стержня 9 і тим самим змушує всі зубчасті колеса працювати тільки в однопрофільному зачепленні (одним боком профілю зубців), завдяки чому вибираються бічні зазори між зубцями коліс і усувається похибка вимірювання, зумовлена наявністю цих зазорів. Пружина 12 утримує вимірювальний стержень 9 у крайньому нижньому положенні і створює: вимірювальне зусилля, яке не повинно перевищувати 2Н. Для запобігання повертанню вимірювального стержня 9 навколо його осі передбачено спеціальний пристрій. Циферблат (основна шкала 3) індикатора з’єднаний з обичайкою 4 і може разом з нею повертатися відносно корпусу 1 так, що будь-яка позначка основної шкали 3 може бути суміщена з великою стрілкою
Циферблат доводиться повертати при встановленні індикатора в нульове положення. В необхідному положенні обичайку закріплюють гвинтом 2, яким обладнуються індикатори на замовлення споживача. Поступальному переміщенню вимірювального стержня 9 на 0,01мм відповідає кутове переміщення великої стрілки 6 на одну поділку основної шкали, відповідно ціна поділок цієї шкали становить 0,01мм. Основна шкала індикатора мас 100 поділок, отже повний оберт великої стрілки відповідає переміщенню вимірювального стержня 9 на 1мм. Напрямна втулка 8 і вушко 7 призначені для кріплення індикаторної головки в кронштейнах стояків чи у штативах. Вимірювальний стержень можна підняти вверх за головку 11
За виконанням корпуса індикатори поділяються на звичайні, волого- і пилезахищені. Звичайним вважається виконання, яке захищає механізм індикатора від забруднень і механічних пошкоджень
Граничні похибки індикаторів годинникового типу знаходяться в досить широких межах від ± 4,5 до 26 мкм. За граничними похибками індикатори поділяються на два класи точності: 0 і 1 у порядку зменшення точності. Після переатестації в процесі експлуатації їм може бути встановлений клас точності 2. Граничні похибки вимірювання індикаторами головним чином залежать від того, в яких межах повертається стрілка в процесі вимірювання: в межах нормованої ділянки чи в межах одного оберту. Нормованою (або атестованою) ділянкою шкали є ділянка в 0,1мм (10 поділок) в межах другого оберту стрілки. На цій ділянці граничні похибки вимірювання мають найменше значення. На нормованій ділянці перевіряються і похибки індикаторного приладу. Для того, щоб похибки при вимірюванні індикаторами були найменшими, рекомендується провадити вимірювання в середній частині шкали в межах другого оберту стрілки.
Індикатори із збільшеною шкалою ИЧ-5 і ИЧ-10 мають велику довжину поділок, широкі і чіткі позначки і великі цифри на циферблаті, що значно полегшує відлічування показів і знижує втомлюваність контролера і робітника при тривалих вимірюваннях. Випускаються також індикатори годинникового типу поліпшеної конструкції, призначені для роботи у важких умовах, коли мають місце різкі переміщення з ударами по вимірювальному стержні вздовж його осі. Такі індикатори мають діаметр обичайки 58мм і межі вимірювання 0...5 мм з розвантаженим механізмом. В цих індикаторах передбачений пристрій на рейці, який захищає механізм від поломок при випадкових ударах по вимірювальному стержню вздовж його осі
Для підвищення стабільності і точності показів передбачені кам'яні підшипникові опори під вісі зубчастих коліс, а для захисту механізму від пилу і вологи в індикаторів із збільшеною шкалою передбачена герметизація корпуса, що дозволяє використовувати індикатори для вимірювання безпосередньо на верстатах
Приклад умовного позначення індикатора звичайного виконання ИЧ з межами вимірювання 0...2 мм класу точності 0:
Індикатор ИЧ 02 кл. 0 ГОСТ 577-68
На замовлення споживача до комплекту індикатора повинні входити: стопор обичайки; пристосування для відведення вимірювального стержня; здовжений наконечник з твердого сплаву, або здовжений стальний наконечник чи наконечник з твердого сплаву з плоскою вимірювальною поверхнею. До індикатора додасться паспорт