Приборостроение

39. Приборы для измерения механических величин

Измерение механических величин сводится к измерению параметров движения.

Для измерения перемещения требуется измерять длины пути. Для этого используются не только механические, но и оптоэлектронные и другие принципы измерений.

Для измерения величин v и а требуется измерение времени. Следовательно, для измерения всех указанных величин достаточно измерения перемещений S и времени t. Спецификой измерения первых трех величин является их изменение во времени.

1. Плоскопараллельные концевые меры длины – это такие меры длины, которые постоянны и имеют форму прямоугольного параллелепипеда. При измерении их помещают между двумя плоскостями у детали.

Основной проблемой механического и других видов преобразований измеряемых величин является преобразование больших по величине параметров в пригодные для передачи измерительному устройству, то есть малые.

«Бичом» всех измерительных устройств является температурное расширение материалов.

Эти приборы служат эталоном для длины и через них передают эти эталоны измерительным приборам. Их применяют при поверке (настройке) измерительных устройств на необходимую шкалу (установка на нуль).

Что касается поверки, то в качестве номинальной длины концевой меры измеряют «срединную» длину концевой меры.

2. Измерительная металлическая линейка – это металлическая полоса, которая заштрихована делениями.

Измерение линейкой производится методом прямого прикладывания ее к измеряемому объекту, такой метод называют непосредственным методом измерений. Погрешность измерений линейкой обычно 0,5–1 мм. Поверка линеек проводится с помощью штриховых метров: штриховой метр – это такая линейка, на которой имеются деления через 0,2–0,05 мм.

3. Штангенинструмент – это общее название целой группы измерительных средств длины: штангенциркуль; штангенглубиномер; штангенрейсмасс и др.

Особенностью штангенинструмента является то, что у него имеется не только шкала линейки измерения, штанга с точностью до 1 мм, но и вспомогательная шкала – нониус, которая позволяет снять еще и подробную часть длины в пределах 1 мм.

У нониуса число делений 10–20, с ценой 0,9 мм = = 1 мм – 0,1 мм.

Нулевые штрихи основной шкалы и нониуса совпадают, однако у нониуса первый штрих нанесен слева от нулевой отметки, в итоге там, где у нониуса кончается, например, деление 1 мм, у основной шкалы только – 0,9 мм.

Показанию основной шкалы в 1 мм соответствует показатель нониуса уже в 1,1 мм. Поэтому возникает впечатление, что у нониуса шкала растянута.

40. Способы преобразования сигнала

Преобразование в измерительных головках реализуется тремя способами.

1. Механизм преобразования содержит только зубчатые механизмы.

2. Преобразование осуществляется рычажно-зуб-чато, т. е. используются оба способа прикрепления измерительных головок к ИП.

3. Преобразование с помощью пружинных прикреплений измерительной головки к измерительному устройству.

Поскольку речь идет о преобразовании одной величины в другую, другого масштаба, то само собой разумеется, что появляется такая характеристика, как передаточная, то есть передаточное число.

Особенностью первого типа преобразований является то, что в них преобразование перемещений может реализоваться в обоих направлениях: при двух других типах это преобразования невозможно.

С этой целью преобразование реализуется в механизм преобразования, так называемый индикатор часового типа.

В зубчатом механизме отношение чисел зубьев колеса, большего по диаметру, к числу зубьев шестерни, меньшей по диаметру, называется передаточным числом.

Если рассмотреть передаточное число, преобразующее малое перемещение в большое, т. е. когда передаточное число u >= 1, то для общего случая

где R – длина стрелки от оси поворота до ее свободного конца; – величина угла поворота стрелки, градус или радиус; R – перемещение свободного конца стрелки индикатора, градус, мм; l – величина перемещения измерительного наконечника (рейки).

Имеется в виду узел индикатора, перемещение которого при измерениях передается путем преобразования через колесо и шестерни к шкале со стрелкой.

У входного звена, т. е. у гриба, число зубьев обозначим, как z₃. Тогда, выразив r как

где m – цена делений, мм; z₃ – количество (число) зубьев у входного колеса, у которого радиус равен r, получим:

41. Передаточное число для рычажно-зубчатых индикаторов

Передаточное число для рычажно-зубчатых индикаторов можно вычислить двумя способами:

1) 

где I – длина плеча последнего рычага; R – длина плеча первого рычага;

– произведение передаточного числа зубчатых пар;

2) 

где I, R – длина плеча последнего и первого рычага соответственно; d₃ – d₆ – диаметры соответствующих колес в механизме.

Погрешность измерений для рассматриваемого типа преобразования – (0,005—0,015) мм при цене делений 0,01 мм.

Поверка рычажно-зубчатых индикаторов проводится по концевым мерам длины или другим способом.

Передаточное число для рычажно-зубчатых головок определяют по формулам: если головки однооборот-ные (две рычажные и одна зубчатая пары), то

для многооборотных (также две рычажных и одна зубчатая пары)

Величины передаточных чисел кулисных передач.

Наконец, о третьем способе механических преобразований, о преобразовании с пружинным механизмом.

Характерной особенностью этих механизмов является то, что передаточным механизмом измеряемой величины является полоска металлической ленты.

Следовательно, в расчетах используются упругие свойства скрученной пружинной ленты.

Передаточное число измеряется в единицах угловых градусов: град/мкм.