МЕТА. Ознайомлення з принципом роботи штангенциркуля, мікрометра і з правилами зважування тіл на технічних важільних вагах. Освоєння сучасних методів статистичної обробки результатів вимірювань та порядку оформлення звітів за наведеними досліджень.
ОБЛАДНАННЯ. Штангенциркуль, мікрометр, тіла циліндричної форми.
Вимірювання лінійних розмірів.
1. Для вимірювання лінійних розмірів і кутових величин використовують різні прилади та інструменти. Найбільш простим з них є масштабна лінійка. Величина похибкою зважування такої лінійки, виражена в мм, називається ціною поділки.
Якщо вимір довжин необхідно провести з великою точністю, то застосовують допоміжну шкалу вимірювального інструмента-ноніус.
Ноніус буває лінійний (у штангенциркуля) -для вимірювання лінійних величин, і кутовий (у кутоміра) -для вимірювання кутових величин.
2. Штангенциркуль (ріс.1.1.2) служить для лінійних вимірювань, що не вимагають високої точності. Він складається зі сталевої штанги А (з нерухомою ніжкою В) зі шкалою, ціна ділення якої зазвичай дорівнює 1 мм. Друга ніжка Д рухлива, має ноніус С.
Ноніусом називається спеціальна шкала, яка доповнює звичайний масштаб і дозволяє підвищити точність вимірювання в 10-20_раз.
Лінійний ноніус є невеликою лінійку С, що ковзає уздовж основної шкали. Коли ніжки В і Д стикаються, нуль ноніуса і основної шкали збігаються (рис, 1.1.1).
Ноніуси виготовляються таким чином, щоб довжина всіх поділів ноніуса була рівною (Kn-1) поділок шкали штанги А, де К-ціле число [зазвичай дорівнює 2 (рис.1.1.1. І 1.1.2.) Або 5].
Якщо a-ціна поділки ноніуса (визначається як відношення довжини ноніуса по основній шкалі А в мм. До числа поділів ноніуса n), b. - ціна ділення масштабної шкали А, то зв'язок між поділами основної шкали і ноніуса наступна:
Отримана з цього виразу різницю
kb-a = b / n 1.1.2
називається точністю ноніуса.
Точність ноніуса дорівнює відношенню ціни ділення масштабної шкали до числа поділів на ноніус.
Для нашого прикладу (рис. 1.1.2.) N = 10; К = 2; b = 1мм.
Ціна поділки ноніуса:
Щоб виміряти довжину предмета, його поміщають між ніжками штангенциркуля В і Д, які зрушують до зіткнення з предметом і закріплюють гвинтом Е. (ріс.1.1.2.). Після цього роблять відлік по лінійці і ноніусом і обчислюють довжину предмета.
Для цього відраховують ціле число міліметрів по лінійці А. вкладається до нульового розподілу ноніуса. Потім за ноніусом знаходять яке за рахунком ділення ноніуса збігається з поділом лінійної шкали, множать на точність ноніуса і додають до показаннями лінійки.
Для ріс.1.1.2. знаходимо: відлік по лінійці 6. мм, відлік по ноніусу- (збігається 2-е поділ ноніуса з діленням по основній шкалі) 0,2 мм. Таким чином, довжина предмета 6,2 мм.
При одноразовому або багаторазових вимірах як систематичної помилки слід брати величину рівну точності ноніуса.
3. Микрометр служить для більш точних вимірювань лінійних розмірів. Основною частиною його є мікрометричний гвинт (ріс.1.1.3а) робота якого полягає в тому, що лінійне переміщення гвинта прямопропорційно величиною його кроку і куту повороту:
де:
L-лінійне переміщення гвинта,
φ-кут повороту гвинта в радіанах,
h-крок гвинта - зміщення барабана уздовж лінійної шкали за 1 оборот.
З рис. 1.1.З а видно, що при русі точки А по гвинтовий лінії з невеликим кутом підйому α. малі переміщення L в осьовому напрямку легше і точніше можна виміряти, відраховуючи їх кутове переміщення. З цією метою на окружності барабана нанесено 50 поділок, що дозволяють відраховувати малі лінійні переміщення гвинта. Для вимірювання числа цілих оборотів служить лінійна шкала.
Мікрометр складається з скоби 1, на якій кріпляться основні деталі, нерухомою п'яти 2, що обертається шпинделя 3 з мікрогвинти, стопорного гвинта 4 для закріплення шпинделя, гільзи 5 з лінійкою (основний) шкалою 6, барабана 8 з круговою шкалою 7, ковпачка 9 для кріплення барабана на шпинделі і тріскачки 10, що служить для рівномірного натискання шпинделя на вимірюваний зразок. (Ріс.1.1.4.). Лінійна шкала 6 на гільзі 5, поділу якої нанесені через 1 мм. вдає із себе дві шкали, зрушені один щодо одного на 0,5 мм (см.ріс.1.1.3 б).
Вимірювання за допомогою мікрометра виробляються в наступному порядку. Предмет поміщають між п'ятою 2 і шпинделем 3 і, обертаючи барабан за допомогою тріскачки 10, доводять шпиндель до упору об поверхню предмета, сигналом чого служать клацання тріскачки. За лінійної шкалою, проти скошеного краю барабана, відраховують ціле число поділок з точністю до 0,5 мм. Десяті і соті долі міліметра відраховують з розподілу кругової шкали »опинився проти горизонтальної лінії основної шкали, як це було зазначено на малюнку 1.1.3 б.
Так як за допомогою мікрометра можна вимірювати з точністю до 0,01 мм. то в якості похибки, при одноразовому вимірі, приймають половину цієї величини, тобто ± 0,005 мм.
Для вимірювання висоти використовують штангенциркуль, діаметра-мікрометр, маси-технічні ваги.
Так як висота і діаметр можуть виявитися неоднаковими в різних місцях (дефект обробки), то вимірювання слід проводити не менше 5 разів на різних точках і в різних напрямках. Висоту слід вимірювати не по центру підстав, а по їх краях, так як можлива їх не паралельність. Результати слід заносити в таблиці Розрахунки похибок слід вести по статистичним методам обробки результатів вимірювань.
ПИТАННЯ ДО ДОПУСКУ
1. Що являє собою ноніус?
2. Як проводиться звіт розміру предмета за допомогою ноніуса?
3. Яке пристрій штангенциркуля?
4. Яке пристрій мікрометра?
1. Яким приладом слід скористатися, якщо один і той же лінійний розмір тіла можна виміряти штангенциркулем і мікрометрів?
2. Виведіть формулу лінійного ноніуса.
3. У яких вимірах даної роботи враховувалася систематична помилка? Як ви її враховували?
4. Яка з помилок: систематична або випадкова переважала при вимірах? В яких випадках достатньо обмежитися однією, і в яких необхідно враховувати обидві?
5. Як враховувалася приладова похибка при оцінці похибки результату?
Увага виконання роботи і хід роботи знаходиться всередині файлу.