Погрешность штангенциркуля — novaso

electrosam.ru

Техническое состояние инструмента

Одним из главных требований, предъявляемых к инструменту, является его чистота. Прибор должен быть промыт в керосине или растворителе и протерт насухо. Нельзя пользоваться прибором, покрытым, консервирующей смазкой. Появлению слоя металлических опилок на теле прибора может способствовать его намагничивание. Измерение намагниченным штангенциркулем может значительно исказить результат. В процессе эксплуатации возникает износ инструмента, разнообразные деформации и нарушения настроек.

Для обеспечения достоверности измерений штангенциркули подлежат ежегодной проверке в специализированных организациях. Обязательная проверка проводится непосредственно перед употреблением. Проверяется совпадение нулевой черты и отсутствие просвета при сдвинутых губках. Нулевое показание должно быть и при проверке глубиномера на ровной твердой плоскости. Каретка подвижной губки не должна перемещаться под собственным весом. Штангенциркуль нужно оберегать от падений на твердую поверхность. У электронного прибора необходимо своевременно менять источник питания. Шкала прибора не должна быть стертой или покрытой царапинами. Линейка прибора должна быть ровной. На шкале нониуса деления должны быть четко видны.

Влияние человеческого фактора

Большое значение в момент измерения играет человеческий фактор. Измеряющий должен обладать определенными навыками. При снятии показаний штангенциркуля линия взгляда должна быть перпендикулярна плоскости каретки, на которой находится шкала нониуса. Линейка штангенциркуля должна быть расположена в плоскости замеряемого сечения. Левая рука удерживает неподвижную губку, а правая управляет движением каретки. Перед непосредственным снятием замера губки прижимаются к детали воздействием на губки наружным касанием. После прижатия следует обязательно затягивать стопорный винт на каретке. Этим действием исключается перекос каретки относительно тела штангенциркуля. Если винт не зажимать, то шкала нониуса поворачивается к миллиметровой шкале под углом, что приводит к ложным показаниям.

Правильное положение штангенциркуля относительно измеряемой детали обеспечивается специальными выступами в конфигурации губок у некоторых конструкций приборов. При измерении детали круглого сечения линейка штангенциркуля должна плотно ложиться на торец детали при условии перпендикулярности торца к оси детали.

Все эти тонкости при некоторой практике усваиваются до автоматизма. Это наглядно видно, если сравнить работу новичка с действиями опытного замерщика. У человека, обладающего необходимыми навыками, точность измерения обеспечивается после 1 замера, в то время как у новичка при нескольких замерах получаются разные результаты. При замерах большое значение имеет состояние измеряемой детали. К примеру, при высокой шероховатости приходится принимать среднее значение от нескольких замеров.

Точность зависит и от температуры прибора, поэтому нужно следить, чтобы между замерами инструмент находился в месте, исключающем его избыточный нагрев.

Температура измеряемой детали также имеет значение, поэтому все замеры деталей двигателей внутреннего сгорания производятся в охлажденном состоянии и при температуре, указанной в технологических инструкциях.

Кроме вышеуказанных факторов, имеет значение правильная оценка измерения. Принято считать абсолютной погрешностью половину цены деления любого прибора. При замере штангенциркулем с разрешающей способностью 0,1 мм следует после полученного значения замера писать «+/- 0,05 мм». Утверждение, что размер более точен, не допускается.

moiinstrumenty.ru

Погрешность показаний определяют по блоку концевых мер длины, который устанавливается между измерительными поверхностями губок штангенциркуля (рис.13,в). Она определяется как абсолютная погрешность разности размера блока концевых мер и показаний штангенциркуля. Составлять блоки из концевых мер 2 класса точности по набору №1.

У штангенциркулей, находящихся в эксплуатации, погрешность определяют в трех точках, равномерно расположенных по длине штанги и нониуса.

Рекомендуемые точки: 21,2; 51,4; 71,5; 101,6; 126,8; 175 или 200.

Блок концевых мер помещают между измерительными поверхностями штангенциркуля таким образом, чтобы длинное ребро концевой меры было перпендикулярно длинному ребру губки; меры должны располагаться в середине измерительной поверхности и нормально скользить вдоль измерительных поверхностей губок при зажатом стопорном винте.

Для штангенциркулей с разметочными губками погрешность их показаний так же определяется в трех точках по тем же блокам концевых мер.

Допускаемые погрешности показаний даны в табл.3.

Таблица 3

Результаты поверки занести в протокол (Прил. 4). Заключение о годности штангенциркуля производится при выполнении всех требований ГОСТ 166-89. Указать действительные погрешности штангенциркуля при его калибровке. Сдать преподавателю используемый инструмент и работу, ответить на вопросы и получить зачет по работе.

Контрольные вопросы к лабораторной работе

1. Что означают понятия: поверка средства измерений, единство измерений, погрешность измерений?

2. Назвать основные операции, выполняемые при поверке штангенциркуля.

3. Отличие поверки от калибровки.

4. Каким образом удостоверяются результаты поверки?

studopedia.ru

Погрешность измерений штангенинструментами

Погрешности линейных измерений

Как и при измерениях любыми инструментами, штангенинструментом можно измерить линейные размеры детали с некоторой предельной степенью точности, которая зависит не только от качества и точности изготовления измерительного средства, но и от некоторых других факторов.

Погрешностью средств измерений называется отклонение его показания (выходного сигнала) от воздействующей на его вход измеряемой величины (входного сигнала) .

Погрешности, возникающие в процессе измерений, можно разделить на систематические и случайные.
Кроме этого, в процессе измерения могут появиться грубые (очень большие) погрешности, а также могут быть допущены промахи .

К систематическим погрешностям относят составляющую погрешности измерений, которая остается постоянной или закономерно изменяется при повторных измерениях одной и той же величины.
Как правило, систематические погрешности могут быть в большинстве случаев изучены и учтены до начала измерений, а результат измерения может быть уточнен за счет внесения поправок, если их числовые значения определены, или за счет использования таких способов измерений, которые дают возможность исключить влияние систематических погрешностей без их определения.

К случайным погрешностям измерения относят составляющие погрешности измерений, которые изменяются случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины.
Эти погрешности, в отличие от систематических, нельзя предвидеть заранее, поскольку их появление носит случайный характер.

Основными причинами грубых погрешностей и промахов могут являться ошибки экспериментатора, резкое и неожиданное изменение условий измерения, неисправность прибора и т. п.

Суммарная погрешность измерения с помощью штангенинструментов состоит из следующих составляющих:

• погрешность Δ 1 ,возникающая от ошибок нанесения штрихов шкалы на штанге и на нониусе. Это систематическая погрешность, но она не известна и не может быть учтена и компенсирована, поэтому ее учитываю как случайную;
• погрешность Δ 2. возникающая из-за нарушения принципа Аббе. Это случайная погрешность первого порядка, зависящая от длины губок, зазоров в направляющей ползуна и усилия прижима губки к измеряемой детали;

Эрнст Аббе (1840-1905) — немецкий физик-оптик. Является автором теории микроскопа, конструктор многих оптических приборов. Руководитель оптических заводов К. Цейса в Йене.

Принцип Аббе (компараторный принцип, принцип последовательного расположения) заключается в следующем: линия измерения должна являться продолжением линии рабочих (снимающих размер) элементов измерительного прибора, т. е. необходимо, чтобы ось шкалы прибора располагалась на одной прямой с контролируемым размером проверяемой детали.

В случае расположения измерителя и измеряемого предмета не на одной прямой при измерении возникает ошибка первого порядка, величина которой будет тем больше, чем больше при одних и тех же условиях было расстояние между предметом и измерителем.
При уменьшении этого расстояния уменьшается и возможная ошибка, которая сделается равной нулю, когда измеряемый предмет и измеритель, с которыми производится сравнение, будут расположены на одной прямой.

Это положение было впервые высказано Э. Аббе в 1890 г. на съезде в Бремене. Оно легло в основу устройства ряда измерительных приборов, сконструированных фирмой К. Цейса в Йене и получило название принцип Аббе.

Если этот принцип не выдерживается, то перекос и не параллельность направляющих измерительного прибора вызывают значительные погрешности измерения.
При соблюдении принципа Аббе погрешностями, вызываемыми перекосами, можно пренебречь, так как они являются ошибками второго порядка малости.

• погрешность Δ 3. возникающая из-за ошибок отсчета по штриховой шкале и нониусу. Это случайная погрешность;
• погрешность Δ 4. возникающая из-за неодинакового усилия прижима губки к измеряемой детали. Это случайная погрешность, возникающая из-за деформации контролируемой поверхности измерительными губками;
• погрешность Δ 5 ,возникающая из-за отклонений температуры изделия и штангенинструмента от нормальной температуры. В процессе измерения штангенинструмент, а иногда и контролируемую деталь держат в руках. Поэтому температура измеряемой детали и штангенинструмента переменная, что вызывает случайную погрешность;
• погрешность Δ 6. возникающая от перекосов губок штангенинструмента относительно измеряемой детали.

Суммарная погрешность определяется суммой квадратов всех перечисленных погрешностей:

Δ Σ = ±2σ = √( ∆ 1 2 + ∆ 2 2 + ∆ 3 2 + ∆ 4 2 + ∆ 5 2 + ∆ 6 2 ) .

У электронного штангенциркуля дополнительно возникает погрешность Δ 7 из-за ошибок инкрементного емкостного преобразователя, но зато отсутствует погрешность штриховых шкал Δ 1 и отсчета по ним Δ 3.
Таким образом, погрешность электронного штангенциркуля может быть определена по формуле:

Δ Σ = ±2σ = √( ∆ 2 2 + ∆ 4 2 + ∆ 5 2 + ∆ 6 2 + ∆ 7 2 ) .

Из этих формул видно, что основные и наиболее значимые составляющие погрешности механического и электронного штангенинструмента – погрешности, обусловленные нарушением принципа Аббе (перекосами инструмента при измерениях) и отклонением температуры. Поэтому наличие инкрементного преобразователя и цифрового отсчета не повышает точность электронного штангенинструмента, несмотря на меньшую дискретность отсчета (0,01 мм) и более удобное считывание показаний.

Фирмы-изготовители часто приводят эмпирические формулы для расчета погрешности измерения собственных инструментов.
Так, фирма «Tesa9quot; (Швейцария) приводит следующие формулы для ориентировочного расчета предельно допустимой погрешности измерения штангенциркулем:
— с нониусом или циферблатом с ценой деления нониуса 0,1 или 0,05 мм. Δ lim = (20 + ℓ/10 мм) мкм ;
— для штангенциркулей с ценой деления нониуса 0,02 мм. Δ lim = (22 + ℓ/50 мм) мкм.

Однако во всех случаях практически предельно допустимая погрешность измерения штангенинструментов будет более 50 мкм.

Штангенциркули, штангенглубиномеры и штангенрейсмасы так же, как и другие средства измере-ния, подлежат обязательной поверке и калибровке. Поверку и калибровку штангенинструментов проводят в соответствии с ГОСТ 8.113-85 .

Поверку погрешностей показаний штангенинструментов производят с помощью концевых мер длины в нескольких точках диапазона измерений.
При поверке губки штангенинструмента должны быть перпендикулярны широким нерабочим плоскостям мер.
Поверка показаний производится при свободной и закрепленной рамке для двух положений блока мер на ближнем и дальнем расстоянии от штанги.
Губки штангенинструмента должны прижиматься к мерам с усилием, обеспечивающим нормальное скольжение по рабочим поверхностям мер.

Измерения штангенциркулем — страница №1/1

НОНИУС
Но́ниус (шкала́-но́ниус, шкала́ Но́ниуса, вернье́р)  вспомогательная шкала, устанавливаемая на различных измерительных приборах и инструментах, служащая для более точного определения количества долей делений. Принцип работы шкалы основан на том факте, что глаз гораздо точнее замечает совпадение делений, чем определяет относительное расположение одного деления между другими.

Шкала нониус обычно имеет те же 10 делений, что и основная шкала, а по длине равна только 9 её делениям.

Принцип нониуса впервые был изобретён Абу Али ибн Синой. Современная конструкция шкалы была предложена французским математиком П. Вернье в 1631 году, в честь которого её называют также «вернье́р»[1]. Название «нониус» это приспособление получило в честь португальского математика П. Нуниша (15021578), который изобрёл прибор другой конструкции (англ.), но использующий тот же принцип.

На этом рисунке нониус (нижняя шкала) показывает 7 целых 6 десятых деления основной (верхней) шкалы. Целая часть обычно определяется по показаниям нулевого деления нониуса, а дробная часть определяется по номеру того деления нониуса, которое точно совпадает с делением основной шкалы (обведено красным пунктиром).

Нониус штангенциркуля с точностью 0,02 мм.

ШТАНГЕНЦИРКУЛЬ
Не все школьники (особенно школьницы!) даже знают, как выглядит этот прибор. А ведь им нужно уметь проводить измерения. Правда, современная школьная программа по физике об этих умениях ничего не говорит. А, между прочим, штангенциркуль – составная часть оборудования лабораторных работ по физике (см. например, лабораторную работу «Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости» (10 кл.)).
Провели мини тест. Задали пару вопросов молодым людям: Вы умеете пользоваться штангенциркулем? Где вы этому научились? Оказалось, что пользоваться штангенциркулем они не умеют. Так кто же научит наших учащихся пользоваться штангенциркулем? Как бы там ни было, приходится ликвидировать этот пробел. Кратко познакомившись с инструкцией, вы сможете проверить свое умение измерять с помощью виртуального штангенциркуля (см. файлик: calipers.swf).

Наиболее распространенным контрольно-измерительным инструментом является штангенциркуль или штангенинструмент. Это штриховой инструмент, воспроизводящий любое кратное или дробное значения единицы линейных величин в пределах его шкалы. Применяют его для измерения наружных и внутренних диаметров, длин, толщин, глубин.

Устройство
Штангенциркуль состоит из штанги-линейки 1 с миллиметровыми делениями. Сама штанга заканчивается измерительными губками 2 и 9. По штанге двигается рамка 7 с губками 3 и 8. Зажимной винт 4 крепит рамку к штанге в любом месте по ее длине; 6  это специальная нониусная шкала.

Нониус имеет 10 равных делений (при цене деления 0,1 мм) на длине 19 мм. Каждое деление шкалы нониуса меньше деления штанги на 0,1 мм. В нулевом положении совпадают и нулевые деления штанги и нониуса. Последний  10-й штрих нониуса при этом совпадет со штрихом 19-м штанги. При диаметре детали 18,4 мм четвертое деление нониуса совпадает с 22-м делением штанги.

Чтобы установить числовое значение величины, необходимо определить по делениям на штанге целое число делений в мм, а по нониусу число десятых мм. Десятых будет столько, сколько можно отсчитать делений нониуса от его нулевого штриха до первого, совпадающего со штрихом штанги.

Внутренние диаметры отверстий измеряются с использованием губок 2 и 3, наружные  8 и 9. Линейка глубиномера 5 штангенциркуля жестко соединена с рамкой 7. Глубина оценивается по делениям штанги и нониуса.
Пределы погрешностей
Штангенциркули могут измерять и с погрешностью 0,05 и 0,02 мм; еще более точное измерение наружных поверхностей гладких деталей осуществляют с помощью микрометра (0,01 мм). Пределы допускаемых погрешностей штангенциркулей не должен превышать: ±0,04 мм  при цене деления нониуса 0,02 мм; ±0,05 мм  при цене деления нониуса 0,05 мм и ±0,1 мм при цене деления нониуса 0,1 мм.

• Техническое состояние инструмента
• Влияние человеческого фактора

Точность, с которой можно определить линейные размеры детали штангенциркулем зависит от множества факторов. Применяются разные типы и модели приборов, имеющие различные диапазоны измерений и разрешающую способность. Для того чтобы получить нужную точность, следует правильно выбрать конструкцию штангенциркуля. Механические штангенциркули имеют точность 0,1 мм и 0,05 мм. Для получения более высокой точности измерений необходимо использование электронного штангенциркуля. С его помощью получают результат с точностью измерения 0,01 мм.

Схема штангенциркуля ШЩ-1.

Техническое состояние инструмента

Одним из главных требований, предъявляемых к инструменту, является его чистота. Прибор должен быть промыт в керосине или растворителе и протерт насухо. Нельзя пользоваться прибором, покрытым, консервирующей смазкой. Появлению слоя металлических опилок на теле прибора может способствовать его намагничивание. Измерение намагниченным штангенциркулем может значительно исказить результат. В процессе эксплуатации возникает износ инструмента, разнообразные деформации и нарушения настроек.

Схема универсального штангенциркуля.

Для обеспечения достоверности измерений штангенциркули подлежат ежегодной проверке в специализированных организациях. Обязательная проверка проводится непосредственно перед употреблением. Проверяется совпадение нулевой черты и отсутствие просвета при сдвинутых губках. Нулевое показание должно быть и при проверке глубиномера на ровной твердой плоскости. Каретка подвижной губки не должна перемещаться под собственным весом. Штангенциркуль нужно оберегать от падений на твердую поверхность. У электронного прибора необходимо своевременно менять источник питания. Шкала прибора не должна быть стертой или покрытой царапинами. Линейка прибора должна быть ровной. На шкале нониуса деления должны быть четко видны.

Вернуться к оглавлению

Влияние человеческого фактора

Большое значение в момент измерения играет человеческий фактор. Измеряющий должен обладать определенными навыками. При снятии показаний штангенциркуля линия взгляда должна быть перпендикулярна плоскости каретки, на которой находится шкала нониуса. Линейка штангенциркуля должна быть расположена в плоскости замеряемого сечения. Левая рука удерживает неподвижную губку, а правая управляет движением каретки. Перед непосредственным снятием замера губки прижимаются к детали воздействием на губки наружным касанием. После прижатия следует обязательно затягивать стопорный винт на каретке. Этим действием исключается перекос каретки относительно тела штангенциркуля. Если винт не зажимать, то шкала нониуса поворачивается к миллиметровой шкале под углом, что приводит к ложным показаниям.

Правильное положение штангенциркуля относительно измеряемой детали обеспечивается специальными выступами в конфигурации губок у некоторых конструкций приборов. При измерении детали круглого сечения линейка штангенциркуля должна плотно ложиться на торец детали при условии перпендикулярности торца к оси детали.

Все эти тонкости при некоторой практике усваиваются до автоматизма. Это наглядно видно, если сравнить работу новичка с действиями опытного замерщика. У человека, обладающего необходимыми навыками, точность измерения обеспечивается после 1 замера, в то время как у новичка при нескольких замерах получаются разные результаты. При замерах большое значение имеет состояние измеряемой детали. К примеру, при высокой шероховатости приходится принимать среднее значение от нескольких замеров.

Точность зависит и от температуры прибора, поэтому нужно следить, чтобы между замерами инструмент находился в месте, исключающем его избыточный нагрев.

Температура измеряемой детали также имеет значение, поэтому все замеры деталей двигателей внутреннего сгорания производятся в охлажденном состоянии и при температуре, указанной в технологических инструкциях.

Кроме вышеуказанных факторов, имеет значение правильная оценка измерения. Принято считать абсолютной погрешностью половину цены деления любого прибора. При замере штангенциркулем с разрешающей способностью 0,1 мм следует после полученного значения замера писать “+/- 0,05 мм”. Утверждение, что размер более точен, не допускается.

studvesna73.ru

Погрешность измерений при помощи штангенинструментов.

Погрешность измерений штангенинструментами



Погрешности линейных измерений

Как и при измерениях любыми инструментами, штангенинструментом можно измерить линейные размеры детали с некоторой предельной степенью точности, которая зависит не только от качества и точности изготовления измерительного средства, но и от некоторых других факторов.

Погрешностью средств измерений называется отклонение его показания (выходного сигнала) от воздействующей на его вход измеряемой величины (входного сигнала).

Погрешности, возникающие в процессе измерений, можно разделить на систематические и случайные.
Кроме этого, в процессе измерения могут появиться грубые (очень большие) погрешности, а также могут быть допущены промахи.

К систематическим погрешностям относят составляющую погрешности измерений, которая остается постоянной или закономерно изменяется при повторных измерениях одной и той же величины.
Как правило, систематические погрешности могут быть в большинстве случаев изучены и учтены до начала измерений, а результат измерения может быть уточнен за счет внесения поправок, если их числовые значения определены, или за счет использования таких способов измерений, которые дают возможность исключить влияние систематических погрешностей без их определения.

К случайным погрешностям измерения относят составляющие погрешности измерений, которые изменяются случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины.
Эти погрешности, в отличие от систематических, нельзя предвидеть заранее, поскольку их появление носит случайный характер.

Основными причинами грубых погрешностей и промахов могут являться ошибки экспериментатора, резкое и неожиданное изменение условий измерения, неисправность прибора и т. п.

Суммарная погрешность измерения с помощью штангенинструментов состоит из следующих составляющих:

• погрешность Δ1,возникающая от ошибок нанесения штрихов шкалы на штанге и на нониусе. Это систематическая погрешность, но она не известна и не может быть учтена и компенсирована, поэтому ее учитываю как случайную;
• погрешность Δ2, возникающая из-за нарушения принципа Аббе. Это случайная погрешность первого порядка, зависящая от длины губок, зазоров в направляющей ползуна и усилия прижима губки к измеряемой детали;

Эрнст Аббе (1840-1905) — немецкий физик-оптик. Является автором теории микроскопа, конструктор многих оптических приборов. Руководитель оптических заводов К. Цейса в Йене.

Принцип Аббе (компараторный принцип, принцип последовательного расположения) заключается в следующем: линия измерения должна являться продолжением линии рабочих (снимающих размер) элементов измерительного прибора, т. е. необходимо, чтобы ось шкалы прибора располагалась на одной прямой с контролируемым размером проверяемой детали.

В случае расположения измерителя и измеряемого предмета не на одной прямой при измерении возникает ошибка первого порядка, величина которой будет тем больше, чем больше при одних и тех же условиях было расстояние между предметом и измерителем.
При уменьшении этого расстояния уменьшается и возможная ошибка, которая сделается равной нулю, когда измеряемый предмет и измеритель, с которыми производится сравнение, будут расположены на одной прямой.
Это положение было впервые высказано Э. Аббе в 1890 г. на съезде в Бремене. Оно легло в основу устройства ряда измерительных приборов, сконструированных фирмой К. Цейса в Йене и получило название принцип Аббе.

Если этот принцип не выдерживается, то перекос и не параллельность направляющих измерительного прибора вызывают значительные погрешности измерения.
При соблюдении принципа Аббе погрешностями, вызываемыми перекосами, можно пренебречь, так как они являются ошибками второго порядка малости.

• погрешность Δ3, возникающая из-за ошибок отсчета по штриховой шкале и нониусу. Это случайная погрешность;
• погрешность Δ4, возникающая из-за неодинакового усилия прижима губки к измеряемой детали. Это случайная погрешность, возникающая из-за деформации контролируемой поверхности измерительными губками;
• погрешность Δ5,возникающая из-за отклонений температуры изделия и штангенинструмента от нормальной температуры. В процессе измерения штангенинструмент, а иногда и контролируемую деталь держат в руках. Поэтому температура измеряемой детали и штангенинструмента переменная, что вызывает случайную погрешность;
• погрешность Δ6, возникающая от перекосов губок штангенинструмента относительно измеряемой детали.

***



Суммарная погрешность определяется суммой квадратов всех перечисленных погрешностей:

ΔΣ = ±2σ = √(∆1² + ∆2² + ∆3² + ∆4² + ∆5² + ∆6²).

У электронного штангенциркуля дополнительно возникает погрешность Δ7 из-за ошибок инкрементного емкостного преобразователя, но зато отсутствует погрешность штриховых шкал Δ1 и отсчета по ним Δ3.
Таким образом, погрешность электронного штангенциркуля может быть определена по формуле:

ΔΣ = ±2σ = √(∆2² + ∆4² + ∆5² + ∆6² + ∆7²).

Из этих формул видно, что основные и наиболее значимые составляющие погрешности механического и электронного штангенинструмента – погрешности, обусловленные нарушением принципа Аббе (перекосами инструмента при измерениях) и отклонением температуры. Поэтому наличие инкрементного преобразователя и цифрового отсчета не повышает точность электронного штангенинструмента, несмотря на меньшую дискретность отсчета (0,01 мм) и более удобное считывание показаний.

Фирмы-изготовители часто приводят эмпирические формулы для расчета погрешности измерения собственных инструментов.
Так, фирма «Tesa» (Швейцария) приводит следующие формулы для ориентировочного расчета предельно допустимой погрешности измерения штангенциркулем:
— с нониусом или циферблатом с ценой деления нониуса 0,1 или 0,05 мм: Δlim = (20 + ℓ/10 мм) мкм;
— для штангенциркулей с ценой деления нониуса 0,02 мм: Δlim = (22 + ℓ/50 мм) мкм.

Однако во всех случаях практически предельно допустимая погрешность измерения штангенинструментов будет более 50 мкм.

Штангенциркули, штангенглубиномеры и штангенрейсмасы так же, как и другие средства измере-ния, подлежат обязательной поверке и калибровке. Поверку и калибровку штангенинструментов проводят в соответствии с ГОСТ 8.113-85.

Поверку погрешностей показаний штангенинструментов производят с помощью концевых мер длины в нескольких точках диапазона измерений.
При поверке губки штангенинструмента должны быть перпендикулярны широким нерабочим плоскостям мер.
Поверка показаний производится при свободной и закрепленной рамке для двух положений блока мер на ближнем и дальнем расстоянии от штанги.
Губки штангенинструмента должны прижиматься к мерам с усилием, обеспечивающим нормальное скольжение по рабочим поверхностям мер.

***

Допуски, посадки, квалитеты



3.3 Определение метрологических характеристик штангенциркуля

3.3.1 Определение отклонения от плоскостности и прямолинейности измерительных поверхностей губок

Отклонения от плоскостности и прямолинейности изме­рительных поверхностей губок, а также торца штанги штанген­циркулей типов ШЦ-1 и ШЦТ-1 определяют лекальной линейкой.

Ребро лекальной линейки устанавливают на торец штанги и измерительную поверхность губок параллельно длинному ребру. Если сеть просвет между лекальной линейкой и торцом штанги или же измерительными поверхностями губок штангенциркуля, то значение просвета определяют визуально по цвету просвета.

Значения просвета по цвету приведены в табл. 2.

Таблица 2

Цвет просвета	Значение просвета, нм
Белый	Более 720
Красный	720
Оранжевый	660
Желтый	600
Зеленый	540
Синий	480
Фиолетовый	420

Отклонение от плоскостности не должно превышать:

— 0,004 мм – для штангенциркулей со значением отсчета по нониусу с ценой деления шкалы 0,05 мм и длиной большей стороны измерительной поверхности 40 мм;

— 0,007 мм – для штангенциркулей со значением отсчета по нониусу с ценой деления шкалы 0,1 мм и длиной большей стороны измерительной поверхности 70 мм.

Отклонение от прямолинейности не должен превышать 0,01 мм.

3.3.2 Определение отклонения от параллельности измерительных поверхностей губок

Отклонение от параллельности плоских измерительных поверхностей губок определяют при зажатом положении измерительных губок.

Если наблюдает просвет между измерительными губками, то определяют цвет просвета визуально.

Значения просвета по цвету см. в табл. 2.

За отклонение от параллельности плоских измерительных поверхностей губок принимают наибольшую разность измеренных расстояний при каждом положении подвижной губки, которая не должна превышать следующих значений (ГОСТ 166—80):

0,02 мм – при значении отсчета по нониусу, цене деления шкалы и шаге дискретности не более 0,05 мм:

0,03 мм- при значении отсчета по нониусу и цене деления шкалы 0,1мм.

В штангенциркулях, имеющих микроподачу, подвижную губ­ку перемещают при ее помощи.

Допускается для штангенциркулей с верхним пределом изме­рения свыше 400 мм определять отклонение от параллельности губок без применения ролика и в точках, соответствующих ниж­нему и верхнему .

3.3.3 Определение погрешности штангенциркулей

Погрешность штангенциркулей определяют по конце­вым мерам длины. Блок концевых мер длины помещают между измерительными поверхностями губок штангенциркуля. Усилие сдвигания губок должно обеспечивать нормальное скольжение из­мерительных поверхностей губок по измерительным поверхностям концевых мер длины при отпущенном стопорном винте рамки. Длинное ребро измерительной поверхности губки должно быть перпендикулярно к длинному ребру концевой меры длины и нахо­диться в середине измерительной поверхности.

В одной из поверяемых точек погрешность определяют при зажатом стопорном винте рамки, при этом должно сохраняться нормальное скольжение измерительных поверхностей губок по измерительным поверхностям концевых мер.

У штангенциркулей со значением отсчета по нониусу 0,05 мм, выпускаемых из производства, погрешность определяют в шести точках; допускается определять погрешность в трех точках при условии отклонения от прямолинейности базовой поверхности штанги, по которой базируется рамка, не более 0,02 мм. У штан­генциркулей со значением отсчета по нониусу 0,1 мм, выпускае­мых из производства, погрешность определяют в трех точках.

У штангенциркулей, выпускаемых из ремонта и находящихся в эксплуатации, погрешность определяют в трех точках, равно- мерно расположенных по длине штанги и нониуса.

Погрешность определяют при помощи разметочных губок у штангенциркулей типа ШЦ-Н одновременно с определением пог­решности измерительных губок в трех точках, равномерно распо­ложенных по длине штанги и нониуса.

При поверке штангенциркулей класса точности 1 со значением отсчета по нониусу 0,1 мм несовпадение штрихов основной шкалы и шкалы нониуса, соответствующих действительному размеру бло­ка мер, измеряют при помощи микроскопа.

Несовпадение штрихов равно погрешности штангенциркуля в поверяемой точке.

Погрешность штангенциркулей, выпускаемых из ремонта и на­ходящихся в эксплуатации, на участке шкалы свыше 500 мм до­пускается определять микрометрическими нутромерами по ГОСТ 10-75.

Погрешность для каждой пары губок не должна превышать значений, установленных в таблице 3.

Одновременно проверяют нулевую установку штангенциркуля.

Для штангенциркулей типов ШЦ-I и ШЦТ-I при сдвинутых до соприкосновения губках смещение штриха нониуса должно быть в плюсовую сторону. Смещение нулевого штриха опреде­ляют при помощи концевой меры длиной 1,05 мм, которую пере­мещают между измерительными поверхностями губок. При этом показание штангенциркуля должно быть не более 1,1 мм.

Для штангенциркулей типов ШЦ-I и ШЦТ-I класса точности 2, выпускаемых из ремонта находящихся в эксплуатации, допу­скается смещение нулевого штриха нониуса до минус 0,1 мм при сдвинутых до соприкосновения губках.

При определении погрешности штангенциркуля результаты измерения следует занести в таблицу 3.

Таблица 3 – Обработка результатов измерения

Размер блока плоскопараллельных концевых мер длины Хб	1,2 мм	21,50 мм	134 мм
Отсчет по шкале штангенциркуля Хш
Разность значений Хб-Хш

Наибольшее значение (по модулю) разности (Хб – Хш) принима­ется за основную погрешность штангенциркуля. Результаты поверки записываются в таблицу 4. Затем оформляется паспорт на средство измерения.

Таблица 4 – Результаты поверки штангенциркулей

№	Наименование операции	Допускаемое значение	Результат поверки
1	Внешний осмотр
2	Опробование
3	Определение отклонения от и прямолинейности измерительных поверхностей губок
4	Определение отклонения от плоскостности плоских измерительных поверхностей губок
5	Определение погрешности штангенциркуля

Контрольные вопросы

1. Назначение и принцип действия инструмента.

2. Какие погрешности могут появиться при измерении штангенциркулем?

3. Как снимать отчет по нониусу?

При изучении практической работы рекомендуется использовать следующие учебники и документы:

1. И. И. Балонкин, А. К. Кутай. Точность и производственный контроль в машиностроении. — М.: Машиностроение. 1983.

2. А. С. Васильев. Основы метрологии и технические измерения. М: Машиностроение. 1996.

3. ГОСТ 166 — 89 (СТ СЭВ 704 — 77, СТ СЭВ 1309 – 78, ИСО 35РТ — 78 ) «ГСИ. Штангенциркули. Технические условия».

4. ГОСТ 8.113 – 84 «ГСИ. Методы и средства поверки штангенциркулей».

1.1. Погрешности приборов

В лабораторных работах метод измерений обычно задан, поэтому из систематических погрешностей учитываются только приборные.

Все приборы и инструменты, используемые для измерений физических величин: амперметр, вольтметр и т.д., характеризуются классом точности и (или) ценой деления. Класс точности L – это обобщенная характеристика прибора, показывающая относительную погрешность прибора выраженную в процентах. Класс точности обозначается числом на шкале прибора: 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4. Приборы класса точности 0,1; 0,2; 0,5; применяются для точных измерений и называются прецизионными. В технике применяют приборы классов 1,0; 1,5; 2,5; 4, которые называются техническими. Если на шкале прибора класс точности не указан, то данный прибор внеклассный, то есть имеет большую погрешность измерений.

Абсолютная систематическая погрешность прибора

, (1)

где Д – наибольшее значение физической величины, которое может быть измерено по шкале прибора.

Если класс точности прибора не известен, то его абсолютная систематическая погрешность принимается равной половине цены наименьшего деления шкалы:

(2)

При измерении линейкой, наименьшее деление которой 1мм допускается погрешность 0,5мм.

Для приборов, оснащенных нониусом, за приборную принимают погрешность, определяемую нониусом. Для штангенциркуля (рис. 1) – 0,1мм или 0,05мм; для микрометра (рис. 2) – 0,01мм.

Штангенциркуль – прибор для наружных и внутренних измерений. Он построен по принципу штанги 1 с основной шкалой, представляющей собой миллиметровую линейку, и подвижной рамки 2 с нониусом 3 (рис.1). Рамка может передвигаться по штанге. Закрепление рамки на штанге осуществляется с помощью винта 4. Нониус ‑ это вспомогательная шкала штангенциркуля, расположенная на рамке и служащую для отсчета долей миллиметра. В нашей стране стандартизированы штангенциркули с нониусами 0,1; 0,05; и 0,02 мм. Отсчет размеров производится по основной шкале и нониусу.

На рис. 1 представлен штангенциркуль с нониусом 0,05мм. Шкала этого нониуса получена при делении 39 мм на 20 частей. Следовательно, каждое деление нониуса равно 1,95 мм, то есть на 0,05 мм меньше делений основной шкалы. Если расположить нониус ровно так, что первый штрих нониуса совпадет с первым штрихом основной шкалы, то основное деление нониуса отойдет от основного деления шкалы на 0,05 мм. Для получения нониуса с ценой деления 0,1 мм делят 19 мм на 10 частей (19 мм : 10 = 1,9 мм), тогда каждое деление нониуса будет на 0,1 мм меньше, чем 1 мм.

Рис. 1

Измеряемый предмет располагают между ножками 5, 6 штангенциркуля и закрепляют винтом 4. Целые значения в миллиметрах отсчитывают по основной шкале от «0» основной шкалы до «0» нониуса. Затем смотрят, какое деление нониуса совпало с делением основной шкалы. Если номер совпавшего деления нониуса умножить на цену деления прибора, то получаются сотые доли миллиметра. Если с делением основной шкалы совпадает нулевое или последнее деления нониуса, то сотых долей не будет.

На рис. 2 представлены измерения штангенциркуля с нониусом 0,05 мм.

Рис. 2

Микрометр – это инструмент, применяемый для точных измерений. Принцип действия микрометра основан на работе винтовой пары, то есть преобразования вращательного движения в поступательное.

В скобе 1 микрометра при вращении барабана 2 перемещается микрометрический винт 3, между торцом которого и пяткой 4 помещают измеряемую деталь (рис. 3). Шаг микрометрического винта равен 0,5 мм, а конусная поверхность барабана разделена на 50 равных частей. Следовательно, поворот барабана на одно деление соответствует перемещению винта на 0,01мм. Вращения барабана нужно производить с помощью трещотки 5, обеспечивающей постоянное усилие на измеряемую деталь. Зажим детали производят, вращая трещотку до появления первого треска во избежание порчи инструмента.

Рис. 3

На стебле 6 микрометра расположены две шкалы. Деления нижний шкалы нанесены через 1 мм, деления верхней расположены посередине между штрихами нижней шкалы. По нижней шкале отсчитывают целые миллиметры, а по верхней ‑ половину миллиметра. При измерении встречаются два характерных случая. В первом случае (рис. 4) деления нижний шкалы расположены ближе к барабану, нежели деления верхней шкалы. При этом целые значения миллиметров отсчитываются по нижней шкале, а сотые доли ‑ по барабану. Например, показания инструмента соответствуют размеру 18,04 мм. Во втором случае деление верхней шкалы расположены ближе к барабану, чем деление нижней шкалы. При этом учитываются целые, половинка и сотые доли миллиметра. Например, показания инструмента соответствует размеру 18 целых + половинка 0,50 + 9 сотых, то есть 18,59 мм.

Рис. 4

Электронный штангенциркуль с диапазоном измерения до 150 мм.

Наступил момент, когда мне надело делать измерения старым затасканным абсолютно не фотогеничным советским штангенциркулем, и я решил заказать электронный, с легко читаемым большим дисплеем и на порядок большей заявленной точностью.

Чтобы сделать переход на новый прибор наиболее комфортным, заказал новый штангенциркуль того же типоразмера и из того же материала, т.е 150 мм. длиной из нержавейки.

Штангенциркуль пришел вот в такой коробочке из черного пластика.

Коробочка имела специфический запах, думаю знакомый многим пользователям китайских товаров, который к счастью за несколько дней выветрился.

Внутри коробки было:

— штангенциркуль в целлофане с пакетиком силикагеля,
— инструкция,
— запасная 1.5-вольтовая батарейка LR44.

По сравнению со старым, новый штангенциркуль чуть длиннее.

Вследствие этого диапазон измерения на новом приборе на 20 мм. больше.

За счет большей длины и блока электроники новый штангенциркуль тяжелее на 24 г.

Обратная сторона. Здесь виден небольшой недочет нового штангенциркуля – щуп для замера глубины тоньше стенок паза и лежит там не плотно, чего нет в старом.

Голова штангенциркуля крупным планом. Тут все просто. Снизу скоба для перемещения измеряющей части (1), за ней – колесико для точной подстройки (2). Функциональные кнопки — включение дисплея (3), установка нулевой точки отсчета (4), переключатель единиц измерения(5). Сверху – фиксатор (6). Батарейка скрыта под пластиковой заглушкой справа (7). Обратите внимание, что на ней указан способ установки батарейки (хотя это и очевидно по контактам).

Вид в профиль. Качество обработки граней как вы видите, не очень.

По фото также видно, что измеряющая часть перемещается по планке из текстолита, относительно которой и происходит измерения. Сверху на нее наклеена накладка с нанесенной размерной шкалой.

Как это работает? На текстолитовую планку нанесена особая сетка. Еще одна сетка нанесена на перемещаемый блок измерительной части. Эта сетка содержит 48 отдельных ячеек, называемых излучателями. При взаимодействии статической части и перемещаемого блока возникают две переменных емкости (две – для того чтобы можно было определить направление перемещения). Емкости по фазе не совпадают между собой. В плату измеряющей части встроена схема обработки сигнала, которая подсчитывает эти величины при перемещении и делает линейную интерполяцию по значениям емкостей, на основании чего определяется положение измеряющей части.

В качестве иллюстрации — фото электронной части штангенциркуля в разобранном виде (не мое).

Так как измерение зависит от емкости, для обеспечения точности показаний необходимо, чтобы на ее значения не влияли внешние факторы, например попадание проводящих предметов (той же металлической пыли) между измерительным блоком и линейкой.

В штангенциркуле предусмотрена также возможность снятия измеряемых данных. Для этого предназначен особый разъем, скрытый под малозаметной заглушкой в верхней части прибора.

Мне эта возможность не нужна, я не собираюсь делать измерения в промышленных масштабах. Если же вам интересно, здесь описано как считать показания в компьютер.

Некоторая информация о формате передаваемого сигнала есть в прилагаемой инструкции. Там же я узнал что существуют версии прибора с дополнительной четвертой кнопкой, которая имеет разный функционал в зависимости от реализации (MODE, HOLD, ABS, TOL).

Инструкция, если кому интересно

Проверка точности измерений

Заявленная точность измерений – 0.01 мм. Поверим, насколько это верно. К сожалению, у меня в хозяйстве нет эталонов длины, поэтому для проверки я взял несколько предметов, размеры которых стандартизированы и по причине специфики их применения сделанных с приемлемой точностью.

Итак, процессор форм-фактора LGA 775 – размер 1.47 × 1.47 дюйма (37.5 мм).

Результат измерения соответствует заявленному размеру. А как на счет сравнения с другим измерительным прибором? Так как старый штангенциркуль имеет на порядок меньшую точность, для сравнения был взят механический микрометр, тоже советского производства. В качестве объекта измерения использовался линейный телефонный разъем 6P4C (RJ11). По спецификации его ширина — 9.65 мм.

Показания микрометра:

Показания штангенциркуля:

В итоге имеем погрешность в 0.01 мм, которая является допустимой для обоих приборов.

Выводы.

Не смотря на видимую небрежность изготовления, штангенциркуль оказался довольно точным, причем сопоставимым по точности с механическим микрометром. Без сомнения, это заслуга используемой электроники.

Рискну предположить, что любой китайский штангенциркуль с такой электроникой (думаю даже карбоновый) при отсутствии очевидного брака будет показывать сходные результаты.

С другой стороны используемый принцип измерения сильно чувствителен к воздействию окружающей среды, поэтому такой штангенциркуль на производстве проживет не долго. Так что здесь есть выбор – купить качественный или кучу китайских на ту же сумму. При нечастом использовании в домашних условиях (для чего я его и брал) прибор думаю проживет долго. В общем, я доволен.

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

ГОСТ 8.113-85 «ГСИ. Штангенциркули. Методика поверки»

На главную | База 1 | База 2 | База 3

Поиск по реквизитамПоиск по номеру документаПоиск по названию документаПоиск по тексту документа

Искать все виды документовДокументы неопределённого видаISOАвиационные правилаАльбомАпелляционное определениеАТКАТК-РЭАТПЭАТРВИВМРВМУВНВНиРВНКРВНМДВНПВНПБВНТМ/МЧМ СССРВНТПВНТП/МПСВНЭВОМВПНРМВППБВРДВРДСВременное положениеВременное руководствоВременные методические рекомендацииВременные нормативыВременные рекомендацииВременные указанияВременный порядокВрТЕРВрТЕРрВрТЭСНВрТЭСНрВСНВСН АСВСН ВКВСН-АПКВСПВСТПВТУВТУ МММПВТУ НКММПВУП СНЭВУППВУТПВыпускГКИНПГКИНП (ОНТА)ГНГОСТГОСТ CEN/TRГОСТ CISPRГОСТ ENГОСТ EN ISOГОСТ EN/TSГОСТ IECГОСТ IEC/PASГОСТ IEC/TRГОСТ IEC/TSГОСТ ISOГОСТ ISO GuideГОСТ ISO/DISГОСТ ISO/HL7ГОСТ ISO/IECГОСТ ISO/IEC GuideГОСТ ISO/TRГОСТ ISO/TSГОСТ OIML RГОСТ ЕНГОСТ ИСОГОСТ ИСО/МЭКГОСТ ИСО/ТОГОСТ ИСО/ТСГОСТ МЭКГОСТ РГОСТ Р ЕНГОСТ Р ЕН ИСОГОСТ Р ИСОГОСТ Р ИСО/HL7ГОСТ Р ИСО/АСТМГОСТ Р ИСО/МЭКГОСТ Р ИСО/МЭК МФСГОСТ Р ИСО/МЭК ТОГОСТ Р ИСО/ТОГОСТ Р ИСО/ТСГОСТ Р ИСО/ТУГОСТ Р МЭКГОСТ Р МЭК/ТОГОСТ Р МЭК/ТСГОСТ ЭД1ГСНГСНрГСССДГЭСНГЭСНмГЭСНмрГЭСНмтГЭСНпГЭСНПиТЕРГЭСНПиТЕРрГЭСНрГЭСНсДИДиОРДирективное письмоДоговорДополнение к ВСНДополнение к РНиПДСЕКЕНВиРЕНВиР-ПЕНиРЕСДЗемЕТКСЖНМЗаключениеЗаконЗаконопроектЗональный типовой проектИИБТВИДИКИМИНИнструктивное письмоИнструкцияИнструкция НСАМИнформационно-методическое письмоИнформационно-технический сборникИнформационное письмоИнформацияИОТИРИСОИСО/TRИТНИТОсИТПИТСИЭСНИЭСНиЕР Республика КарелияККарта трудового процессаКарта-нарядКаталогКаталог-справочникККТКОКодексКОТКПОКСИКТКТПММ-МВИМВИМВНМВРМГСНМДМДКМДСМеждународные стандартыМетодикаМетодика НСАММетодические рекомендацииМетодические рекомендации к СПМетодические указанияМетодический документМетодическое пособиеМетодическое руководствоМИМИ БГЕИМИ УЯВИМИГКМММНМОДНМонтажные чертежиМос МУМосМРМосСанПинМППБМРМРДСМРОМРРМРТУМСанПиНМСНМСПМТМУМУ ОТ РММУКМЭКННАС ГАНБ ЖТНВННГЭАНДНДПНиТУНКНормыНормы времениНПНПБНПРМНРНРБНСПНТПНТП АПКНТП ЭППНТПДНТПСНТСНЦКРНЦСОДМОДНОЕРЖОЕРЖкрОЕРЖмОЕРЖмрОЕРЖпОЕРЖрОКОМТРМОНОНДОНКОНТПОПВОПКП АЭСОПНРМСОРДОСГиСППиНОСНОСН-АПКОСПОССПЖОССЦЖОСТОСТ 1ОСТ 2ОСТ 34ОСТ 4ОСТ 5ОСТ ВКСОСТ КЗ СНКОСТ НКЗагОСТ НКЛесОСТ НКМОСТ НКММПОСТ НКППОСТ НКПП и НКВТОСТ НКСМОСТ НКТПОСТ5ОСТНОСЭМЖОТРОТТПП ССФЖТПБПБПРВПБЭ НППБЯПВ НППВКМПВСРПГВУПереченьПиН АЭПисьмоПМГПНАЭПНД ФПНД Ф СБПНД Ф ТПНСТПОПоложениеПорядокПособиеПособие в развитие СНиППособие к ВНТППособие к ВСНПособие к МГСНПособие к МРПособие к РДПособие к РТМПособие к СНПособие к СНиППособие к СППособие к СТОПособие по применению СППостановлениеПОТ РПОЭСНрППБППБ-АСППБ-СППБВППБОППРПРПР РСКПР СМНПравилаПрактическое пособие к СППРБ АСПрейскурантПриказПротоколПСРр Калининградской областиПТБПТЭПУГПУЭПЦСНПЭУРР ГазпромР НОПРИЗР НОСТРОЙР НОСТРОЙ/НОПР РСКР СМНР-НП СРО ССКРазъяснениеРаспоряжениеРАФРБРГРДРД БГЕИРД БТРД ГМРД НИИКраностроенияРД РОСЭКРД РСКРД РТМРД СМАРД СМНРД ЭОРД-АПКРДИРДМРДМУРДПРДСРДТПРегламентРекомендацииРекомендацияРешениеРешение коллегииРКРМРМГРМДРМКРНДРНиПРПРРТОП ТЭРС ГАРСНРСТ РСФСРРСТ РСФСР ЭД1РТРТМРТПРУРуководствоРУЭСТОП ГАРЭГА РФРЭСНрСАСанитарные нормыСанитарные правилаСанПиНСборникСборник НТД к СНиПСборники ПВРСборники РСН МОСборники РСН ПНРСборники РСН ССРСборники ценСБЦПСДАСДАЭСДОССерияСЗКСНСН-РФСНиПСНиРСНККСНОРСНПСОСоглашениеСПСП АССП АЭССправочникСправочное пособие к ВСНСправочное пособие к СНиПСправочное пособие к СПСправочное пособие к ТЕРСправочное пособие к ТЕРрСРПССНССЦСТ ССФЖТСТ СЭВСТ ЦКБАСТ-НП СРОСТАСТКСТМСТНСТН ЦЭСТОСТО 030 НОСТРОЙСТО АСЧМСТО БДПСТО ВНИИСТСТО ГазпромСТО Газпром РДСТО ГГИСТО ГУ ГГИСТО ДД ХМАОСТО ДОКТОР БЕТОНСТО МАДИСТО МВИСТО МИСТО НААГСТО НАКССТО НКССТО НОПСТО НОСТРОЙСТО НОСТРОЙ/НОПСТО РЖДСТО РосГеоСТО РОСТЕХЭКСПЕРТИЗАСТО САСТО СМКСТО ФЦССТО ЦКТИСТО-ГК «Трансстрой»СТО-НСОПБСТПСТП ВНИИГСТП НИИЭССтП РМПСУПСССУРСУСНСЦНПРТВТЕТелеграммаТелетайпограммаТематическая подборкаТЕРТЕР Алтайский крайТЕР Белгородская областьТЕР Калининградской областиТЕР Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕР Краснодарского краяТЕР Мурманская областьТЕР Новосибирской областиТЕР Орловской областиТЕР Республика ДагестанТЕР Республика КарелияТЕР Ростовской областиТЕР Самарской областиТЕР Смоленской обл.ТЕР Ямало-Ненецкий автономный округТЕР Ярославской областиТЕРмТЕРм Алтайский крайТЕРм Белгородская областьТЕРм Воронежской областиТЕРм Калининградской областиТЕРм Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРм Мурманская областьТЕРм Республика ДагестанТЕРм Республика КарелияТЕРм Ямало-Ненецкий автономный округТЕРмрТЕРмр Алтайский крайТЕРмр Белгородская областьТЕРмр Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРмр Краснодарского краяТЕРмр Республика ДагестанТЕРмр Республика КарелияТЕРмр Ямало-Ненецкий автономный округТЕРпТЕРп Алтайский крайТЕРп Белгородская областьТЕРп Калининградской областиТЕРп Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРп Краснодарского краяТЕРп Республика КарелияТЕРп Ямало-Ненецкий автономный округТЕРп Ярославской областиТЕРрТЕРр Алтайский крайТЕРр Белгородская областьТЕРр Калининградской областиТЕРр Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРр Краснодарского краяТЕРр Новосибирской областиТЕРр Омской областиТЕРр Орловской областиТЕРр Республика ДагестанТЕРр Республика КарелияТЕРр Ростовской областиТЕРр Рязанской областиТЕРр Самарской областиТЕРр Смоленской областиТЕРр Удмуртской РеспубликиТЕРр Ульяновской областиТЕРр Ямало-Ненецкий автономный округТЕРррТЕРрр Ямало-Ненецкий автономный округТЕРс Ямало-Ненецкий автономный округТЕРтр Ямало-Ненецкий автономный округТехнический каталогТехнический регламентТехнический регламент Таможенного союзаТехнический циркулярТехнологическая инструкцияТехнологическая картаТехнологические картыТехнологический регламентТИТИ РТИ РОТиповая инструкцияТиповая технологическая инструкцияТиповое положениеТиповой проектТиповые конструкцииТиповые материалы для проектированияТиповые проектные решенияТКТКБЯТМД Санкт-ПетербургТНПБТОИТОИ-РДТПТПРТРТР АВОКТР ЕАЭСТР ТСТРДТСНТСН МУТСН ПМСТСН РКТСН ЭКТСН ЭОТСНэ и ТЕРэТССЦТССЦ Алтайский крайТССЦ Белгородская областьТССЦ Воронежской областиТССЦ Карачаево-Черкесская РеспубликаТССЦ Ямало-Ненецкий автономный округТССЦпгТССЦпг Белгородская областьТСЦТСЦ Белгородская областьТСЦ Краснодарского краяТСЦ Орловской областиТСЦ Республика ДагестанТСЦ Республика КарелияТСЦ Ростовской областиТСЦ Ульяновской областиТСЦмТСЦО Ямало-Ненецкий автономный округТСЦп Калининградской областиТСЦПГ Ямало-Ненецкий автономный округТСЦэ Калининградской областиТСЭМТСЭМ Алтайский крайТСЭМ Белгородская областьТСЭМ Карачаево-Черкесская РеспубликаТСЭМ Ямало-Ненецкий автономный округТТТТКТТПТУТУ-газТУКТЭСНиЕР Воронежской областиТЭСНиЕРм Воронежской областиТЭСНиЕРрТЭСНиТЕРэУУ-СТУказУказаниеУказанияУКНУНУОУРврУРкрУРррУРСНУСНУТП БГЕИФАПФедеральный законФедеральный стандарт оценкиФЕРФЕРмФЕРмрФЕРпФЕРрФормаФорма ИГАСНФРФСНФССЦФССЦпгФСЭМФТС ЖТЦВЦенникЦИРВЦиркулярЦПИШифрЭксплуатационный циркулярЭРД

Показать все найденныеПоказать действующиеПоказать частично действующиеПоказать не действующиеПоказать проектыПоказать документы с неизвестным статусом

Упорядочить по номеру документаУпорядочить по дате введения

устройство и принцип работы, шкала измерения, классы точности и виды

Среди прочих представителей ручного измерительного инструмента штангенциркуль отличается такими качествами, как универсальность и широкий диапазон измеряемых величин, простота в использовании, высокая точность измерений. Пользователями штангенциркуля являются представители многих профессий — токари и фрезеровщики, слесари и столяры, мастера и техники, конструкторы, технологи, контролеры и другие.

Из истории инструмента

Историю этого инструмента показательно рассматривать в контексте истории металлообработки и одного из направлений ее развития — токарного дела. Исторический период 15−18 веков характеризуется чередой научных открытий и практическим внедрением этих открытий во всех отраслях экономики этого периода.

Применение математического подхода в астрономии расширило горизонты морской навигации, эпоха Великих географических открытий подняла на новый уровень объем торговли и промышленного производства. Мелкотоварное производство уступило место мануфактурному, а промышленная революция 18−19 веков окончательно установила переход к массовому применению машин и индустриализации.

Хронология событий

Для наглядности можно представить хронологию этих событий, включающую ключевые точки появления штангенциркуля:

• Начало XVI века — токарные станки применяются в основном для обработки дерева, кости и мягких металлов. Привод, хотя и усовершенствованный с древних времен, по-прежнему ручной или ножной, так же, как и резец, остается в руках мастера. Вехой можно считать появление стального центра и люнета для крепления заготовки.
• К этому же периоду относится имеющая прямое отношение к штангенциркулю попытка португальского математика Педро Нуньеша создать прибор для точного измерения углов с помощью набора деленных на равные части концентрических окружностей. Целью являлась не металлообработка, а насущные проблемы навигации. До изготовления и практического применения прибора дело не дошло, но направление мысли не осталось незамеченным.
• К середине XVI века токарные станки оснастили механическим приводом от водяного колеса, что позволило приступить к обработке резанием стали. В это время в мастерских появились первые образцы современного штангенциркуля — деревянные линейки с передвижными измерительными губками и нанесенной шкалой для прямого измерения. Вернувшись к Микеланджело, отметим, что именно циркуль явился прообразом штангенциркуля — замеры деталей выполнялись ножками циркуля, а величину определяли по линейке. Очевидно, нашелся мастер, упростивший эту процедуру, совместив оба инструмента в одном и сократив измерение до одной операции.
• В 1631 году математик из Бургундии Пьер Верньер закончил начатое Нуньешем дело, доработав его мысль и адаптировав ее технически в квадранте для измерения угловых величин. Созданная им дополнительная измерительная шкала тут же широко шагнула во многие направления измерений, получив при этом названия в честь обоих ученых — «нониус» или «верньер». При этом в металлообработке в основном используют понятие нониус, верньер более распространен в приборной и радиотехнической отрасли.
• Результатом постоянного совершенствования на отрезке более ста лет стало оснащение к началу XVIII века токарного станка суппортом для жесткого крепления резца, механизмами продольной и поперечной подачи. Токаря уже имели в своем распоряжении мерительный инструмент с нониусной шкалой, позволяющей обеспечить соответствующее качество изготовления.
• К концу XVIII века появился на свет универсальный токарный станок, принцип устройства и работы которого мало в чем изменился по сегодняшний день. С этим периодом связано и появление понятий стандартизации и унификации продукции и мерительного инструмента, единой системы измерения.

Происхождение названия

К истории штангенциркуля можно добавить немного интересной информации о его названии.

В русском языке за инструментом по каким-то причинам закрепилось название с немецкими корнями — «штанга» и «циркуль». Обиходным среди специалистов для образца ШЦ-I является термин «колумбик», прижившийся с советских времен по имени компании «Колумбус», массово поставлявшей измерительную технику в нашу страну.

В Германии под названием Stangenzirkel используют инструмент, более соответствующий переводу — разметочный штанговый циркуль. Аналоги российского штангенциркуля выпускаются под названием Messchieber — раздвижной измеритель или Schieblehre — измерительная линейка.

Во многих языках название инструмента является производным от слова «калибр», что подчеркивает высокую точность измерения. В качестве примера можно привести английский calliper, испанский calibrador, итальянский calibro a corsoio (калибр кулисного камня — элемента шатунного механизма). Английский штангенциркуль имеет еще одно название — trammel, переводимый также как препятствие, трал или невод.

Простота и надежность штангенциркуля

Прежде чем приступить к подробному рассмотрению устройства штангенциркуля и работе с ним, следует отметить несколько важных и общих для различных видов измерительного инструмента требований. Это поможет более точно определить место и область использования штангенциркуля в системе измерений:

• Погрешность измерительного инструмента составляет примерно половину цены деления его шкалы.
• Допуск на измеряемую величину определяет выбор измерительного инструмента.
• Наибольшая цена деления измерительного инструмента должна быть примерно в 3 раза меньше допуска.

Стандартными для наиболее распространенных типов инструмента ШЦ-I и ШЦ-II установлены цены деления 0,1 и 0,05 мм. Следовательно, если изготовление детали включает контрольную операцию, этими штангенциркулями можно контролировать размеры с допуском не менее 0,3 и 0,15 мм соответственно.

Устройство и виды

Инструмент состоит из следующих основных частей:

• Штанга с односторонними или двусторонними губками и нанесенной основной шкалой с ценой деления 1 мм. Обе конструкции предназначены для измерения и наружных, и внутренних размеров деталей. Губки, как правило, изготовлены из твердосплавного материала.
• Передвигаемая по штанге каретка с ответным губками и нониусной шкалой. К каретке может быть прикреплен стержень глубиномера.

Наиболее распространенными являются штангенциркули типа ШЦ-I и ШЦ-II с интервалом измерений 0−150 и 0−250 мм соответственно. Модель ШЦ-III предназначена для измерения деталей с размерами до 500 мм, вылет губок составляет до 300 мм. По типу снятия показаний различают механические, индикаторные и цифровые штангенциркули.

Шкала штанги позволяет определить целую часть измеряемого размера. Измерение дробной части и ее точность определяется наличием и ценой деления нониусной шкалы.

Принцип определения основан на простых математических и геометрических правилах кратности и пропорциональности. Как правильно пользоваться штангенциркулем, можно рассмотреть на примере образца с классом точности 0,05 мм.

Работа со шкалой

Нулевому размеру соответствуют совмещенные деления 0 обеих шкал. Значению 10 нониусной шкалы соответствует значение 39 основной шкалы, при этом она включает в себя 20 делений.

Деление 10 нониуса соответствует значению 39 основной, можно сказать, что она смещена влево на 1,00 мм от деления 40. По правилам геометрической пропорции риска 9,5 нониуса смещена на 0,95 мм от риски 38, далее соответственно и пропорционально: риска 9,0 — на 0,90 мм от риски 36, средняя риска 5,0 нониуса сдвинута влево 0,5 мм от риски 20, и, наконец, деление 0,5 сдвинуто влево на 0,05 мм от деления 2.

При сдвиге каретки вправо в диапазоне от 0 до 1 мм на долю 0,05 мм риски обеих шкал будут последовательно совмещаться: если зазор между губками 0,05 мм — риска 0,05 совпадает с риской 2 мм, зазор 0,10 мм — 1,00 нониуса совмещается с риской 4 мм основной, зазор 1,00 мм — 10 нониуса совмещается с риской 40.

Например, нужно измерить несколько проволочек диаметром до 1 мм. Диаметр проволоки 0,05 мм, если деление 0,05 нониуса наиболее точно совпало с одним из делений основной шкалы. Если риски 0 и 10 нониусной шкалы точно совпали с рисками основной шкалы — проволока имеет диаметр 1,00 мм.

Техника измерения ничем не отличается для размеров более 1 миллиметра — целая часть размера определяется по основной шкале, к ней добавляется дробная, определенная по описанному способу. Приведем несколько примеров подобных замеров.

Практические примеры

Качество измерения зависит как от индивидуальной квалификации специалиста, так и от способности человеческого глаза оценивать объект измерения. Именно по этой причине класс точности штангенциркулей ограничен делением 0,05 мм — более мелкая нониусная шкала с трудом воспринимается зрением и может привести к ошибке. Хотя бывают и штангенциркули повышенной точности — до 0,02 мм. Основная шкала этого прибора имеет цену деления 0,05 мм.

Примеры измерений:

1. Замер наружного диаметра втулки. Целое число делений основной шкалы — 33, совпавшей риской нониуса считаем 0,05. Наружный диаметр втулки 33,05 мм.
2. Замер внутреннего диаметра втулки. Результат — 27,30 мм.
3. Проверка осуществляется замером толщины стенки — 2,80 мм. Пересчет по двум первым замерам дает (33,05−27,30)/2=2,90 мм.
4. Замер высоты втулки губками инструмента — 40,40 мм.
5. Замер высоты глубиномером — 40,40 мм.

Чем объясняется полученная погрешность 0,05 при замере толщины стенки? Можно назвать три причины:

• погрешность инструмента;
• качество изготовления детали. У втулки при отрезке не сняты заусенцы, что привело к недостоверному результату при замере внутреннего диаметра, а результат замера должен заставить токаря исправить это отклонение;
• третья причина точно сформулирована великим творцом Возрождения Микеланджело: «Циркуль следует иметь в глазу, а не в руке, ибо рука работает, а глаз судит». Глубиномер при замере можно было установить не строго вертикально, полученный замер получился бы недостоверным.

Инструкция инструмента предписывает простые правила, как правильно измерять штангенциркулем — при замере (в том числе глубины) инструмент должен быть установлен строго вдоль или перпендикулярно оси детали, губки должны быть плотно прижаты к измеряемой поверхности, а каретка зафиксирована винтом.

Для более точных измерений применяются инструменты более высокого класса точности — микрометры и микрометрические нутромеры с винтовой подачей рабочей измерительной головки и круговой шкалой с точностью 0,01 мм.

Доступные всем онлайн-справочники машиностроителя указывают, что установленные выше допуски на размер ±0,3 и ±0,15 мм для валов в диапазоне размеров от 50 до 1000 мм соответствуют квалитетам точности от h8 до h22. По этим квалитетам изготавливают неответственные детали техники и машин — втулки, оси, фланцы, крышки. С помощью штангенциркуля нельзя проточить шейку вала под посадку подшипника с квалитетом к6 и допуском до +0,02 мм.

При изготовлении деталей в пределах 8−12 классов точности применяются и другие модификации и виды штангенциркуля. Штангенглубиномер вместо губок оснащен опорными лапками для установки на края или буртики отверстий. Каретка штангенрейсмаса с установленной чертилкой позволяет использовать его для разметки высотных размеров.

По совокупности своих характеристик штангенциркуль нашел свое место в геральдике и эмблемологии, характеризующих его присутствие на гербах некоторых городов или на эмблемах ведомств и структур как символ технической вооруженности.