| Главная | Каталог товаров | ПроТехнологии - Урал | Новости | О предприятии | Контакты | Поиск |
 |
 |
 |
|
|
ИндикаторыИндикаторами называют механические или электронные конструктивно обособленные измерительные головки, содержащие корпус с передаточным механизмом, шкалой и указателем (стрелкой) или электронный преобразователь и цифровой дисплей, подвижный стержень с измерительным наконечником и элементы крепления. Индикаторы можно условно разделить на следующие группы: - механические индикаторы часового типа (с зубчатой передачей), шкалой и стрелку; - механические индикаторы с рычажно-зубчатой ,передачей, шкалой и стрелкой; - электронные индикаторы с встроенным преобразователем и цифровым дисплеем; - индикаторы бокового действия. Механические индикаторы с круговой шкалой и стрелкой появились в 50-е годы прошлого века. Это были довольно точные приборы для относительных измерений. Они привели к существенным изменениям в линейных измерениях того времени, когда в машиностроении применялись калибры, штангенциркули и микрометры. С использованием индикаторов разрабатывали контрольные приспособления, позволяющие измерять самые разные детали в цехах и лабораториях и даже в процессе обработки на станках. Механические индикаторы доминировали в измерительной технике до появления пневматических и индуктивных приборов, имевших более высокую точность, крупные шкалы и возможность выдавать сигналы для управления контрольными сортировочными автоматами и станками. Но и в настоящее время механические индикаторы широко применяют для простых относительных измерений. Достоинством механических индикаторов является высокая надежность и низкая стоимость. Электронные индикаторы появились сравнительно недавно. Их отличает высокая точность, большие диапазоны измерений, цифровой отсчет, дружественная конструкция и удобство в эксплуатации. Механические индикаторы Механические зубчатые и рычажные индикаторы широко применяют для сравнительных измерений размеров деталей, малых перемещений и отклонений формы (например, биений). При измерениях индикаторы устанавливают на стойки или штативы или в контрольные приспособления, (например, широко распространенные приспособления для проверки размеров деталей подшипников качения), на приборы для проверки зубчатых колес и зацеплений, на индикаторные нутромеры, а также на магнитные стойки при наладке металлорежущих станков и др.
Рисунок 1. Механический индикатор часового типа Индикаторы часового типа (рис. 1) являются измерительными головками с зубчатой передачей. Механические индикаторы часового типа выпускают по международному стандарту ISO 463:2006 "Конструкция и метрологические характеристики механических приборов с круговой шкалой" с учетом требований стандарта ISO 14978:2006. Принципиальная схема индикатора часового типа показаны на рис. 2. Индикатор имеет жесткий цилиндрический корпус, в котором размещен измерительный механизм. Измерительный стальной закаленный стержень установлен в точной направляющей скольжения. Стержень перемещается в бронзовых втулках и притерт к ним без зазора.На измерительном стержне нарезана зубчатая рейка, зацепляющаяся с трибом . На одной оси с ним посажено зубчатое колесо, передающее вращение другому трибу, на оси которого закреплена основная стрелка. На оси первого триба насажена маленькая стрелка указателя числа оборотов основной стрелки. С первым трибом зацепляется также зубчатое колесо, на ось которого напрессована втулка с пружинным спиральным волоском. Волосок создает натяг во всех зубчатых зацеплениях индикатора, заставляя их работать одной стороной профиля зуба, устраняя тем самым влияние зазоров в зацеплении на показания индикатора.
Рисунок 2. Кинематическая схема индикатора часового типа
В современных индикаторах часового типа оси зубчатых колес и трибов установлены на твердокаменных опорах (рубиновых подшипниках) и повышена точность изготовления профиля зубчатых колес. Это обеспечивает большой срок службы и высокие метрологические характеристики. Измерительное усилие создается пружиной растяжения. На измерительном стержне закреплена шпонка с большим вылетом, исключающая возможность поворота измерительного стержня. Во многих моделях циферблат-шкала может повертываться с целью установки индикатора на нуль при настройке его на размер. Большинство индикаторов снабжено противоударной защитой измерительного механизма. Индикаторы часового типа, как правило, являются многооборотными – стрелка на диапазоне измерения может совершать несколько оборотов. Это значительно облегчает процесс настройки индикатора на нуль на любом обороте стрелки. Передаточное отношение индикатора определяют как отношение линейного перемещения конца стрелки к вызвавшему его перемещению измерительного стержня i=R α / S, где R — радиус стрелки; α — угол поворота стрелки в радианах; S — перемещение измерительного стержня, вызвавшее поворот стрелки на угол α. Угол поворота стрелки определяют как произведение угла β поворота триба z1 на передаточное отношение следующей зубчатой пары, равное отношению чисел зубьев ведущего и ведомого колес: α = β z2 / z3 . Так как β =2S/ m z1 рад, то α =2S z2 / m z1 z3 , рад. Следовательно, передаточное отношение индикатора будет i=2R z2 /m z1 z3 Индикаторы, у которых стрелка совершает полный оборот или несколько оборотов, первое и последнее деления на круглой шкале индикатора совпадают, т.е. при перемещении измерительного стержня на 1 мм стрелка совершала ровно один оборот. Для выполнения этого условия числа зубьев и модуль зацепления выбраны так, чтобы при S = 1 мм получился угол поворота стрелки α = 2π рад: 2π = 2z2 /m z1 z3 или m = z2 /π z1 z3 Цену деления шкалы определяют по формуле c = a /I, где a интервал деления шкалы Расстояние между штрихами шкалы выбирают в зависимости от диаметра шкалы 1,5 или 2,3 мм. Индикатор часового типа не имеет погрешности схемы, и ход его кривой погрешности зависит от эксцентриситета колес и от местных дефектов контактных элементов передачи (главным образом, реечной пары). Выпускают в большое количество моделей индикаторов часового типа различного назначения с: - ценой деления шкалы - 0,001; 0,002; 0,01; 0,1 мм; - диапазоном измерения – 1,0; 3,0; 5,0; 10,0; 30,0; 50,0 100,0; 200,0 мм; - диаметром шкалы – 40; 57; 58; 82 мм; - с измерительным усилием - от 0,7 до 2,2 N. Индикаторы выпускают со степенью защиты от IP52 – до IP63 по стандарту DIN EN 60529 и ГОСТ 14254-96. У индикаторов с большим диапазоном измерения измерительное усилие и его перепад больше. Крепление индикаторов в стойках и приспособлениях производится за гильзу диаметром 8h6. Также выпускают индикаторы, снабженные ушком на задней стороне корпуса, которое используется в основном при креплении индикатора на универсальном штативе. Выпускают торцовые индикаторы, у которых измерительный шток перпендикулярен циферблату шкалы. Но они имеют ограниченное применение. Под погрешностью показаний индикатора в пределах данного участка шкалы понимается сумма абсолютных величин наибольших (положительной и отрицательной) погрешностей, накопленных на данном участке при прямом и обратном ходе измерительного стержня. Погрешности индикаторов зависят от диапазона измерений, цены деления и пр. Наиболее точные индикаторы часового типа имеют следующие предельные значения метрологических характеристик:
Долгое время не удавалось повысить точность индикаторов часового типа, имевших сравнительно большие погрешности в основном вследствие биения триба, сопрягаемого с зубчатой рейкой измерительного стержня, и зазоров в опорах осей трибов и отклонений профилей зубчатых колес. Поэтому индикаторы часового типа выпускались только с ценой деления 0,01 мм. Поэтому были проведены большие теоретические и экспериментальные работы по конструированию индикаторов с рычажными и пружинными передачами и организован их выпуск. Действительно эти индикаторы обеспечивали высокую точность измерения, но имели небольшие диапазоны измерения и были сложны в изготовлении, так как требовали настройки передаточного отношения (цены деления шкалы). Однако, точность индикаторов часового типа удалось существенно повысить применением указанных выше конструктивных и технологических решений и количество выпускаемых рычажно-зубчатых индикаторов резко сократилось, а индикаторы с пружинной передачей (микрокаторы) вообще перестали выпускать. В настоящее время выпускают несколько моделей индикаторов с рычажно-зубчатым механизмом с ценой деления 0,5; 1,0 и 2,0 мкм, предназначенных для точных относительных измерений в небольших диапазонах. Индикатор на входе имеет один – два элементарных рычажнгых механизма, а на выходе одна-две зубчатых передачи. В качестве контактных звеньев рычажных переда используют шар-плоскость или цилиндр-цилиндр, изготовленных из закаленной стали или твердого сплава. Пример кинематической схемы рычажно-зубчатая индикатора показан на рис. 3.
Рисунок 2. Кинематическая схема рычажно-зубчатого индикатора
Механизм индикатора состоит из двух рычажных и одной зубчатой пары. Последняя расположена в конце кинематической цепи механизма. Поэтому погрешности зубчатого зацепления почти не влияют на суммарную погрешность прибора. В рычажной системе механизма индикатора предусмотрены регулировки передаточного отношения изменением длины малого плеча первого рычага и выбором участка с минимальной ошибкой — изменением положения опорного штифта второго рычага. Сначала изменением положения штифта добиваются симметричности погрешностей при наибольших отклонениях стрелки. Затем регулируется малое плечо первого рычага путем поворота втулки с эксцентричной сферической опорой до устранения погрешностей в заданных точках. Погрешность схемы правильно отрегулированного индикатора не превышает 0,1 мкм. Передаточное отношение индикатора определяют по аналогии с индикатором часового типа і= Rα/S α = β r2 z1 /r3 z2 где β — угол поворота рычага r1 при перемещении измерительного стержня на величину S; r2 /r3 – передаточное отношение рычажной пары; z1/z2 - передаточное отношение зубчатой пары. Так как β =S/ r1. то і = R r2 z1/ r1 r3 z2 Цена деления c = a / i Для повышения точности и износоустойчивости механизма индикатора опоры всех передач выполнены на часовых твердокаменных камнях. Направляющие измерительного стержня выполнены на насыпных шарах. Измерительный стержень имеет свободный ход, предохраняющий механизм индикатора от повреждений при ударах по наконечнику. Фирмы выпускают ограниченное число моделей механических индикаторов с рычажно-зубчатой передачей для точных относительных измерений в небольшом диапазоне: - с ценой деления шкалы - 0,5; 1,0; 2,0 мкм; - с диапазоном измерения – ± 40; ± 50; 100 мкм. Индикаторы с рычажно-зубчатой передачейимеют следующие предельные значения метрологических характеристик:
Индикаторы с ценой деления 0,002 мм имеют вдвое большую величину малого плеча с соответствующим уменьшением передаточного отношения. Для повышения точности и износоустойчивости механизма индикатора опоры всех передач выполнены на часовых камнях. Измерительный стержень имеет свободный ход, предохраняющий механизм индикатора от повреждений при ударах по наконечнику. Установку прибора на нуль производят поворотом шкалы в пределах ±5 делений с последующим креплением стопорным винтом. Индикатор снабжена арретиром и указателями полей допусков. Индикатор устанавливают в стойку или приспособление за гильзу диаметром 8h6. Электронные индикаторы Сравнительно недавно начали выпускать электронные индикаторы (рис. 4), оснащенные, как правило, инкрементными преобразователями. Достоинство электронных индикаторов состоит в том, что они имеют цифровой отсчет и большие (от 5 до 200 мм) диапазоны измерения. Цифровой отсчет чрезвычайно удобен по сравнению с отсчетом по двум аналоговым шкалам механических индикаторов часового типа. Также электронный индикатор в отличие от механического тем, что не требует настройки на ноль с помощью концевых мер длины. Его настройка на ноль производится нажатием кнопки «ноль» в любом месте диапазона измерения.
Рисунок 4. Электронный индикатор В электронных индикаторах применяют бесконтактные преобразователи (емкостные, индуктивные и реже оптоэлектронные). В них соблюдается принцип Аббе. Это повышает точность измерения. Электронные индикаторы выпускают ведущие зарубежные фирмы США, Европы и Японии - Tesa (Швейцария), Sylvac (Швейцария), Mahr (Германия), MITUTOYO (Япония), и др. Каждая фирма предлагает большую гамму индикаторов для решения различных измерительных задач. Электронные индикаторы выпускают главным образом с инкрементными емкостными или индуктивными преобразователями, так как они чрезвычайно технологичны и дешевы. Инкрементные преобразователи измеряют приращение измеряемой координаты при перемещении измерителя (отсюда и их название, increment – приращение). Подобные преобразователи благодаря возможности интерполирования результатов измерения относительно периода шкалы измерителя обладают высокой разрешающей способностью. Инкрементные емкостные преобразователи выгодно отличаются небольшой мощностью, потребляемой для считывания информации со шкалы. Поэтому емкостные преобразователи наиболее удобны для применения в измерительных системах с жесткими ограничениями на потребляемую мощность (штангенциркули, микрометры, индикаторы). Емкостной и индуктивный инкрементный преобразователь состоит из гибкой линейки и съемника, выполненных из фольгированного диэлектрического материала. Линейка представляет собой многослойную гибкую ленту с нанесенным на ней фольгированным слоем. На изнаночной стороне нанесен клей и линейка (лента) приклеивается к стеклянной пластинке, закрепленной неподвижно на корпусе индикатора (или его механизма). На фольгированном слое выполнены прямоугольные штрихи (электроды). Ширина прямоугольных электродов и промежутков между ними обычно одинакова и определяет чувствительность и точность измерительной системы. На стержне индикатора расположена небольшая считывающая шкала (съемник), с электродами, нанесенными на фольгированном слое, наклеенном на стеклянную пластинку. В корпусе электронного индикатора расположенымикропроцессорная схема и ЖК-дисплей с цифровым отсчетом. Высота цифр дисплея составляет 7-9 мм. На корпусе индикатора имеются две кнопки «вкл/выкл» и установка «нуля». Установка нуля возможна в любом месте диапазона измерений. . Некоторые модели имеют дополнительные функции, например, сортировка по размерам, кодовый выход (обычно RS 232) на внешние устройства и др. Выпускаются модели , снабженные кабелем с USB разъемом для подключения к внешним устройствам (компьютерам, специальным блокам) и модели, снабженные передатчиком для бескабельной передачи данных. Это позволяет производить статистическую обработку результатов измерений с помощью ПО внешних устройств. Вся электронная система индикатора питается от небольшой литиевой батарейки, срок службы которой 1,5 года или 20000 часов. Индикаторы снабжены точной беззазорной направляющей скольжения измерительного стержня. Электронные индикаторы выпускаются со степенью защиты от IP52 – до IP67 (герметичные) по стандарту DIN EN 60529 и ГОСТ 14254-96. Особенность инкрементных преобразователей в том, что их собственная погрешность практически не зависит от диапазона измерений, а зависит от дискретности линейки (ширины электродов) и качества их изготовления. Выпускают очень большое количество моделей электронных индикаторов с инкрементными емкостными и индуктивными преобразователями с: - диапазоном измерения – 5,0; 10,0; 12,5; 25,0; 30,0; 50,0 100,0; 150,0 мм; - измерительным усилием - от 0,7 до 2,2 Н. Электронные индикаторы с инкрементными емкостными и индуктивными преобразователями имеют следующие предельные значения метрологических характеристик:
Достоинством электронных индикаторов с инкрементными преобразователями является простая технологичная конструкция, сравнительно низкая цена . и вполне удовлетворительные метрологические характеристики. Также выпускают индуктивные индикаторы, имеющие традиционную индуктивную систему и измерительный стержень, установленный на насыпных шарах (рис. 5).
Рисунок 5. Измерительный стержень на насыпных шарах Индуктивные индикаторы имеют хорошие метрологические характеристики, но более сложную конструкцию и небольшой диапазон измерений. Выпускают несколько моделей электроных индикаторов с индуктивными преобразователями с: - дискретностью отсчета - 0,5; 1,0; 5,0; и 10,0 мкм; - диапазоном измерения - ±1,0; ±2,0 мм Предельно допустимая погрешность показаний G - ±0,6 мкм. Таким образом, в настоящее время выпускают и широко применяют главным образом две модели индикаторов - механический индикатор часового типа с отсчетом по штриховой шкале и электронный индикатор с инкрементным м преобразователем с цифровым отсчетом. Но электронный индикатор настолько удобен в эксплуатации, что в ближайшем будущем он постепенно вытеснит механический. Поверку метрологических характеристик индикаторов осуществляют двумя способами: с помощью концевых мер длины класса 1 или 2 или на горизонтальном компараторе. Компаратор снабжен подвижным столиком, установленным на шариковых беззазорных направляющих, более точным образцовым аттестованным средством (по сравнению с поверяемым индикатором), показания которого сравнивают с показаниями поверяемого индикатора при совместном перемещении измерительных стержней индикатора и образцового средства. Второй способ более производительный и не требует высокой квалификации контролера. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
«Южно-Уральский Опытно-Механический Завод» |
Время: Москва +02:00 (GMT +05:00) © 2000-2022 ЮУОМЗ. Все права защищены. © ЮУПХ "ВЕГА" |
|
|
