Прилад для повірки вимірювальних головок

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ І СПОРТУ УКРАЇНИ

 

ТЕРНОПІЛЬСЬКИЙ  НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ  ІМЕНІ ІВАНА ПУЛЮЯ

 

 

 

 

 

Кафедра приладів і контрольно-вимірювальних  систем

 

 

 

 

 

 

 

ПРИЛАД ДЛЯ ПОВІРКИ  ВИМІРЮВАЛЬНИХ ГОЛОВОК

 

Пояснювальна  записка 

до курсового проекту з дисципліни

“Конструювання  приладів”

КП  116.  00.  00. 000  ПЗ

 

 

 

 

 

 

 

                            Виконав: 

                                            

                            Прийняв: 

 

 

 

 

 

 

ТЕРНОПІЛЬ 2012

ЗМІСТ

 

ВСТУП……………………………………………………………………………4

1. АНАЛІЗ РОЗГЛЯДУВАНОГО ПИТАННЯ І ПАТЕНТНИЙ ПОШУК……5

     1.1 Аналіз об’єкту повірки…………………………………………………...5

     1.2 Огляд методів і  засобів повірки точнісних параметрів індикаторів…..7

      1.3 Патентний огляд по темі завдання………………………………………9

2. ПРИНЦИПОВА СХЕМА ПРИЛАДУ……………………………………….19

3. Розрахунково-конструкторська частина……………………21

      3.1 Розрахунок діаметрів плунжерів………………………………………..21

      3.2 Розрахунок зусиль передаточного відношення………………………..23

      3.3 Розрахунок точнісних характеристик приладу………………………...26

      3.4 Технічне обслуговування………………………………………………..27

      3.5 Правила зберігання………………………………………………………27

      3.6 Упаковка і вимоги до транспортування………………………………..28

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ………………………………………………………….29

ДОДАТКИ………………………………………………………………………..30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВСТУП

Прагнення підвищити  продуктивність складальних операцій і поліпшити якість виробів, що випускаються вимагає безперервного підвищення точності засобів для лінійних вимірювань. Причому для сучасного виробництва характерне використання прецизійних вимірювальних приладів в цехових умовах на кожному робочому місці, що в свою чергу вимагало підвищення їх надійності, скорочення термінів створення та освоєння, значного збільшення випуску нових приладів.

 

Індикатори призначаються  для відносного або порівняльного  вимірювання та перевірки відхилень  від форми, розмірів, а також взаємного  розташування поверхонь деталі. Цими інструментами перевіряють горизонтальність і вертикальність положення площин окремих деталей (столів, верстатів і т. п.), а також овальність, конусність валів, циліндрів і ін. Крім того, індикатори застосовуються для перевірки биття зубчастих коліс, шківів, шпинделів та інших обертових деталей. Індикатори виготовляються з межами виміру 0-3; 0 - 5; 0-10 мм. Індикатори бувають часового і важільного типу. Найбільше поширення мають індикатори годинникового типу, які в поєднанні з іншими інструментами (нутроміри, глибиною мірами та ін.) використовуються для вимірювання внутрішніх та зовнішніх розмірів, паралельності, площинності і т. д..

 

Особливу увагу приділяють повірці цих індикаторів. Для  цього застосовують безліч приладів різного типу. У даному курсовому проекті я розробив прилад для повірки вимірювальних головок механіко-гідравлічного типу. На відміну від інших приладів для повірки, у нього проста конструкція і при проведенні повірки не вимагає особливих навиків користування. В подальшому розробленні цього приладу його можна автоматизувати завдяки кроковому двигуну і індуктивному датчику переміщення мікрометричного гвинта.

1. АНАЛІЗ РОЗГЛЯДУВАНОГО ПИТАННЯ І ПАТЕНТНИЙ ПОШУК

 

1.1 Об’єктом повірки для даного курсового проекту я вибрав індикатор годинникового типу ИЧ-10 1-го класу точності.

 

Таблиця 1.1 - Параметри датчика ИЧ-10 1-го кл.

Параметри	ИЧ-10
Діапазон вимірювань, мм	0-10
Ціна поділок кругової шкали, мм	0,01
Алгебраїчна різниця  ординат найвищої і найнижчої  точок кривої похибок індикатора у всьому діапазоні вимірювання, мм	0,015
Алгебраїчна різниця  ординат найвищої і найнижчої точок кривої похибки індикатора в межах будь-якої ділянки довжиною 0,1 мм	0,004
Алгебраїчна різниця  ординат найвищої і найнижчої  точок кривої похибки індикатора в межах будь-якої ділянки довжиною 1мм	0,008
Розмах показань індикатора, мм	0,003
Варіація показань індикатора, мм	0,002
Клас точності	1
Найбільше вимірювальне зусилля при прямому ході, Н	1,5
Коливання вимірювального зусилля при прямому або зворотному ході, Н, не більше	0,6
Коливання вимірювального зусилля при зміні напрямку руху вимірювального стержня, Н, не більше	0,5
Габаритні розміри, мм, не більше	108х56х24

 

Цей тип індикаторів  призначений для вимірювання  лінійних розмірів абсолютним і відносним  методами, визначення величини відхилень  від 

 

заданої геометричної форми і взаємного  розташування поверхонь. Індикатори найчастіше оснащуються зубчастою передачею завдяки якій вказівна стрілка може виконувати декілька обертів у діапазоні вимірювань.

 

Індикатор годинникового  типу (Рис. 1.1) складається з корпусу 4, в якому через всю довгу втулку 6 проходить вимірювальний стержень 7 (шпиндель) з зубчастою рейкою, нарізаною на його поверхні, 1 - циферблат, 2 - обод, 3 - головка, 4-корпус, 5 – менший циферблат, 6 – втулка, 7 - вимірювальний стержень (шпиндель), 5 - наконечник, 9 – кулька.

 

У нижньому кінці шпинделя встановлений наконечник 8 з запресованою в нього кулькою 9, що є вимірювальною поверхнею. Зуби рейки з'єднуються з шестірнею, що сидить на одній осі з великою шестернею, що передає рух інший шестірні, а отже, і укріпленої на осі її стрілки. Поворот маленької стрілки, що показує переміщення шпинделя в міліметрах, проводиться шестернею. Вимірювальний тиск здійснюється пристроєм з пружиною, а усунення мертвого ходу в кутах механізму - пружиною, яка весь час прагне перемістити шестерні в один і той же стан.

 

Рисунок 1.1 – Індикатор годинникового типу ИЧ-10

На лицьовій стороні  індикатора є циферблат 1 з круговою шкалою, розділеною на 100 частин. Повний оборот великої стрілки по цій  шкалі відповідає 1 мм вертикального  переміщення стержня 7, а поворот стрілки на одну поділку відповідає переміщенню стержня на 0,01 мм. Переміщення стержня на цілі міліметри відзначається стрілкою за іншою шкалою, що знаходиться на циферблаті 5. На нуль індикатор встановлюють поворотом обода 2 циферблата або головки 3 вимірювального стержня (при нерухомому циферблаті).

 

Основні переваги індикатора годинникового типу — універсальність  і простота використання при високій  точності вимірювань. Однак останнім часом все більше застосування знаходять  індикатори з цифровою індикацією вимірюваної величини. Аналогова індикація індикаторів годинникового типу має перевагу в тому, що покази приладу плавно змінюються відповідно до зміни контрольованого параметра у часі. Цей тип вимірювання зручно використовувати для динамічних вимірювань, наприклад, коли потрібно визначити осьове чи радіальне биття.

 

1.2 Перевірка метрологічних параметрів вимірювальних головок представляє собою трудомісткий і складний процес. Це пов'язано з великою кількістю перевірюючих параметрів, а також з високими вимогами до точності застосовуваних засобів повірки. Розглянемо методи і засоби повірки точнісних параметрів, оцінка яких представляє найбільшу складність. У зв'язку з обширністю номенклатури застосовуваних засобів повірки будуть розглянуті лише ті з них, які рекомендовані інструкціями або ГОСТами на методи і засоби повірки відповідних головок, а також засоби повірки, що дозволяють механізувати і частково автоматизувати процес повірки.

Найбільш складною з  точки зору метрологічного забезпечення є перевірка систематичної похибки вимірювальної головки. Споживачеві гарантується, що похибка вимірювального приладу не перевищує допустимої величини в будь-якій точці шкали. Однак контроль систематичної похибки у всіх точках діапазону вимірювання можливий лише із застосуванням спеціальних винятково складних прецизійних кінематичних пристроїв - кінематометрів. Така перевірка вимагає безперервного автоматичного запису свідчень головки на всьому діапазоні вимірювання. Тому методика повірки вимірювальних головок передбачає заміну безперервної перевірки на перевірку показань в ряді дискретних точок шкали, розташованих на певних інтервалах. Програма перевірки припускає, що якщо кількість точок досить велика, то похибка в інших точках шкали не вийде за межі допустимого значення. При виборі інтервалів розташування повірочних точок враховується характер прояву похибки приладу. Зазвичай, частина систематичної похибки, викликана компенсуючими похибками виготовлення елементів механізму, має вигляд плавної кривої, що описується степеневим многочленом невисокого ступеня. Для виявлення цієї складової достатньо мати свідчення в ряді точок шкали, розташованих на значних інтервалах один від одного. У той же час некомпенсовані складник систематичної похибки визначаються багаторазово повторюваними похибками профілю контактних елементів важільних передач і профілю зубів зубчастих коліс. Ця складова носить циклічний характер і накладається на першу складову. Для її виявлення треба мати перевірочні точки, розташовані з невеликим інтервалом за шкалою, проте немає сенсу розміщувати ці перевірочні точки на всьому діапазоні вимірювання головки. Оскільки якість виконання профілю зуба однаково для всіх зубів одного колеса, то достатньо перевірити по повірочним точкам з малими інтервалами лише невелику частину діапазону вимірювання головки.

 

Програма перевірки  враховує також спосіб задання похибки  на даній головці: в одних випадках від нуля шкали, в інших випадках як сума абсолютних величин найбільших позитивної і негативної похибок. Крім цього враховується наявність на шкалі головки так званої нормованої ділянки, на якій допустима систематична похибка задається більш жорстко, ніж на іншому діапазоні вимірювання.

 

1.3 Згідно з інструкцією 141-55 повірка індикаторів годинникового типу з ціною поділки 0,01 мм проводиться за допомогою спеціального мікрометра, у якого замість нерухомої п'яти є гніздо для закріплюється індикатора (рис. 1.2). Похибка показань мікрометра і мертвий хід мікрометричного гвинта не повинні перевищувати в сумі ±0,002 мм. Перевірку показань роблять у точках шкали через кожні 0,2 мм при перевірці на всьому діапазоні виміру, а також на одному обороті стрілки і через 0,01 мм в межах нормованої ділянки в 0,1 мм. Перевірка показань індикаторів проводиться при прямому і зворотному ході вимірювального стрижня.

 

Рисунок 1.2 - Повірка індикатора годинникового типу в спеціальному мікрометрі

Такий варіант повірки  може бути модернізований з метою  підвищення продуктивності контролю. Для цього на барабані мікрогвинта  закріплюється фіксаційний диск з пазами, розташованими з кроком, відповідним точкам повірки, а на корпусі мікрометра - підпружинний фіксаційний шарік. При застосуванні такого пристрою не потрібно проводити суміщення штрихів стебла і барабана мікрометра. Існує можливість провести перевірку індикаторів годинникового типу в настільних мікрометрах МН (ГОСТ 10388-73), в яких замість власного відлікового пристрою встановлюється Вивірений індикатор. Слід зазначити, що ГОСТи та інструкції допускають застосовувати інші засоби повірки вимірювальних приладів, що задовольняють за точністю вимогам зазначених стандартів, за умови їх атестації в органах метрологічної служби.

 

Рисунок 1.3 - Напівавтоматичний роторний прилад для повірки похибки індикаторів годинникового типу.

 

Представляють інтерес створені на заводі «Красный инструментальщик» (КРИН) напівавтоматизовані електромеханічні прилади ПКИ для контролю індикаторів годинникового типу. Основу приладу (рис. 1.3) складає підпружинний роторний диск, на периферії якого закріплені спеціальні твердосплавні кінцеві міри, підібрані відповідно до програми повірки. При кроковому повороті ротаційного диска, який забезпечується двигуном через спеціальну зубчасту передачу і мальтійський механізм, кінцеві міри послідовно проходять між нерухомим упором і рухливим посередником стержнем, що передає переміщення вимірювального стержня вивіреного індикатора. Конструкція приладу передбачає перевірку індикаторів на прямому і зворотному ходах вимірювального стержня, можливість перевірки двох типів індикаторів на одному приладі. В системі приводу застосовані зубчасті колеса з неповним зубчастим вінцем, що забезпечує після перевірки у ряді повірочних точок шкали тривалу паузу для запису контролером свідчень. Випадкова частина похибки індикаторів годинникового типу, яка задається як розмах показань визначається при багаторазовому вимірі однієї і тієї ж лінійної величини. Розмах визначається в декількох точках шкали і оцінюється як різниця максимального і мінімального показань в даній точці шкали. Відзначимо також, що у торцевих індикаторів, що мають два вимірювальних стержня, показання перевіряються по кожному вимірювальному стержню.

Також, можна розглянути пристрій Б. Н. Іванова для повірки вимірювальних головок і індикаторних нутромірів (рис.1.4). Мета цього пристрою - підвищення точності повірки. Запропонований пристрій забезпечує відлік величини переміщення вимірювального стержня вивіреного приладу з меншою дискретністю, ніж шкала вивіреного приладу. Пристрій містить основу 1, жорстко закріплені на ній кронштейни 2 і 3, диференціальну гвинтову пару, що включає гайку 4, встановлену на кронштейні 2 з можливістю відносного поздовжнього переміщення, гайку 5, жорстко з'єднану з кронштейном 2, і диференційний гвинт 6, що взаємодіє з гайками 4 і 5, вимірювальний наконечник 7, жорстко пов'язаний з гайкою 4, перетворювач 8 кута повороту гвинта 6, електродвигун 9 приводу обертання гвинта 6, предметний столик 10, встановлений на кронштейні 3 з можливістю переміщення уздовж лінії вимірювання, одна сторона якого взаємодіє з вимірювальним наконечником 7 , а друга призначена для контактування з вимірювальним стержнем вивіреного приладу, блок індикації 11, виконаний у вигляді реверсивного лічильника імпульсів, електрично пов'язаного з перетворювачем кута повороту.