Метрология

1 –  Кесте Штангенциркульдер (ГОСТ 166-80)

 

Штангенқұралдар – штрихты  шкала көрсеткіші немесе нониуспен  саналған. Бір немесе бірнеше жылжымалы  рамкасы бар көрсететін өлшеу  құралдары. Жалпы жағдайда олар 2 губкадан тұрады. Біреуі шкала салынған бағдарлаушымен байланысқан, екіншісі жылжымалы рамкамен байланысқан.

   Жазықтықтары бір-біріне қаралған губкалар ішкі өлшеуге,ал сатылы губкалар сыртқы өлшеуге арналған. Бұл губкалар белгілі бір бағалық өлшемдерге ие, мысалы, 10 мм ішкі өлшеу кезінде губкалар қалыңдығы  өлшемге қосылу керек.

Губкалардың өткір аяғы қосымша белгілеу құралы негізінде  қолданылады.

Штангенқұралдарды өлшеміне губкалар пішіні мен жылжымалы рамкасы  және нақтылығына байланысты жіктейді.

 

 

           1-Сурет. Штангенциркульді қолданып өлшеу

Штангенқұралдарды нониус бойынша 0,1; 0, 05 және кейде 0,02 мм санақ өлшеуімен жасайды. Негізгі шкалаларда штрихтар арасында интервал 1 немесе 0,5 мм.

Ғылым – техниканың дамуына  баилланысты штангенциркульдерде  озықтала түсуде, әр түрлі электронды штангенциркульдер жарыққа шығуда. Мысалы, 2-суретте көрсетілгендей.

 

                  2- сурет . Әр түрлі штангенциркульдер

Штангенциркуль  жабдықтары

 Штангенциркуль негізгі милиметрлі шкала салынған штанга 1 тұрады. Штанганың аяғы жылжымайтын губкалар қатты бекітілген губкалардың өлшеу жазықтығы штанганың бүйірлеріне перпендикуляр.

Штангада жылжымалы  рамка 3 орналасқан. Рамка 3 винт арқылы шкала нониус сызғышы жалғанған.

Жоғарғы губкалар белгілеу үшін, алтөменгілері сыртқы және ішкі өлшемдерді өлшеуге арналған.

                3- сурет. Штангенциркуль жабдықтары

 Қосылушы винт  берілген жағдайда штанга 1 арқылы  рамкаға 3 бекіту үшін арналған.

Жылжымалы губканың өлшенетін бұйымға қысылу әрекетін реттеу үшін және құралдың берілген өлшемге нақты қондырылуын жеңілдету үшін микрометриялық винт 8 гайка 7, рамкалар 3 және онымен қосылған қосылушы винт 8 тұратын жабдық қолданылады.

Микрометриялық винт 8 рамкамен 3 қосылған. ШЦ-1 типті штангенциркульде жоғарғы жұп –ішкі өлшеу үшін, ал төменгі жұп сыртқы өлшеуге арналған. Жоғарғы губкалар негізгі және нониус шкалаларына салыстырмалы, сыртқы өлшеуде сияқты ішкі өлшемдерді өлшегенде санақ нөлден басталады. Сызғыш 6 тереңдікті өлшеу үшін қолданылады.

4- сурет – ШЦ-1 типті штангенциркуль жабдығы.

 

4-штанга; 1  және 8 - өлшейтін  губкалар; 2 - рамка; 3 - рамканың стопорлы  винті (қысылушы);  7 - нониус;  5- тереңдік өлшеуіш сызғыш, 6 - шкала.

   Өлшейтін губка 2 жақты орналасқан. ШЦ-2 типті штангенциркульде төменгі жұп сыртқыжәне ішкі өлшеуге, ал жоғарғы өткір жұп белгілеу үшін және сыртқы өлшеуге арналған.

Ішкі өлшеуде нониуспен шкала арқылы санау үшін онда маркіленген 2 губканың қосынды қалыңдықты қосу керек.

ШЦ-1 типті штангенциркульдерді 0-125 мм өлшеу шектерімен және нониус бойынша санау шамасы 0,1 мм шығарады. ШЦ-2 және ШЦ-3 типті штангенциркульдерді әртүрлі өлшеу шектерімен (жоғарғы шек 2000 мм дейін) және нониус бойынша санау шамасы 0,05 немесе 0,1 мм шығарады.

Нониус бойынша 0,005 мм санау шамалы штангенциркульдің көрсетілген қателігі 0,05 мм, ал санау шамасы 0,1 мм 0,1 мм аспауы қажет. Үлкен өлшемді штангенциркульдер үшін (1000 - 2000 мм) қателік 0,2 мм аспауы керек.

Нониус шкаласында баға құны 0,05 мм болатын штангенциркуль

Сызғыш нониус штангенциркульде санау  жабдығы болып табылады. Бұл жабдық штнгенқұралдың негізгі шкаласында жіктеу интервалын есптеуге көметеседі. Бір мм бөлікке сәйкес келетін нониус шкаласының n=20 бірдей бөлікке бөлінген, 39 мм тең, ұзындығы бар .

Бұдан конустағы жіктеу интервалы штангадан жіктеу интервалынан 0,005 мм қысқа a=39/20=1,95 мм, с=1,2-1,95=0,05 мм. Бұл айырым нониус бойынша есептелген шама деп аталады және мына формуламен есептеледі

                                        C=a/n                                          (18)

Мұнда a – негізгі шкалада жіктеу интервалы

             n – нониус шкаласында жіктеу саны

Нониуста жіктеу интервалы а негізгі шкаланың жіктеу интервалынан а, с шамасына аз. Ол нониус бойынша есептеу шамасы деп аталады,егер нониус модулі 1 тең болса. Егер модуль 2 тең болса, нониус жіктеу интервалы келесідей табылады

а

=а -с                         (19)

Мұнда - нониус модулі

             а-негізгі шкала интервалы

             а - Нониус шкаласының жіктеу интервалы

Нониус шкаласының ұзындығы:l = n*а = n (a -c) = a (n -1) Нөлдік жағдайда нөлдік штрихтар негізгі және нониус шкалаларына сәйкес келеді. Нониус шкаласысының соңғы штрихы нониус шкаласының ұзындығын 1 көрсететін  негізгі шкаласына сәйкес келеді.

Өлшеу кезінде нониус шкаласы негізгі шкаламен салыстырғанда  орын ауыстырады, нониус шкаласының штрихтер жағдайын өлшенетін өлшемге тең  орын ауыстру шамасымен анықтайды.

Нониус модулі нониус жіктеу интервалы мен негізгі шкаланың арасындағы қарым-қатынасты, яғни нониустың созылуын көрсетеді.

Нониус модулі негізгі  шкаланың қанша жіктеуі нониус шкаласының бір жіктеуіне сәйкес келетінін  анықтайды.

Нониус модулі әрқашан  жалпы санға тең. Мысалы, штангенциркуль үшін с=0,05 мм және нониус шкаласынң интервалы а=1,95 мм. Модуль 2 тең, яғни нониустың 1 жіктеуі негзгі шкаланың 2 жіктеуін жабуға тырысады.

Сонымен, модульді үлкейту  бақылаушыға есептеуді жеңілдетеді. Егер нониустың бірінші жіктелуін  негзгі шкаланың 2 жіктелуімен сәйкестірсе, губкалар арсындағы саңылау 0,05 мм тең болады. Бұдан өлшеу кезінде, яғни нониустың штангамен салыстырғанда жылжуы кезінде милиметрдің бөлігі нониус шкаласының реттік номеріне тең.

Модуль  1, 2 немесе 5 тең деп алынады. Нониус бойынша есептеу шамасы 0,1 ,0,05 немесе 0,02мм.

Штанга мен нониустың  шкалаларының штрихтерді енгізу қателігі нәтижелерінің нақтылғына әсер етеді. Штанга мен нониус шекараларының  штрихтер ені 0,08-0,20 мм арасында болу керек. Бір штангенциркульдің әрбір шкаласында штрихтер енінің айырымы 0,5 мм аспауы қажет. 2 әртүрлі штрихтер арасындағы ара-қашықтық нақтылықсыздығы 0,03 мм артпауы керек. Штанга мен нониус шкаласы құралдық және әмбебап микроскоп арқылы тексеріледі. [13,164б.]

 

 

3.2 Штангенциркульді салыстырып тексеру

 

 

Өлшеу құралдарын салыстырып  тексеру – өлшеу құралдарының қойылған техникалық талаптарға сәйкестігін анықтау және растау мақсатымен жүргізілетін операциялар жиынтығы. Тексеру кезінде өлшеу құралдарының барлық метрологиялық мінездемелерінің жиынтығы зерттеледі, жылжымалы элементтердің жүрісі тексеріледі, өлшеу құралдарының сыртын қарап шығу жүргізіледі, өндіріске немесе ремонттан кейін шығару, импортталған және қолданысқа жіберген кезде ММК мүшелері мен тексеру жүргізіледі.

 Нормативті құжат  бойынша тексерудің бес түрі  қарастырылған: алғашқы, кезекті,  кезектен тыс, инспекциялық және  сараптық.

 Алғашқы тексеруге өндіріске немесе ремонттан кейін шығарылған, импортталған ӨҚ жатады.

 Кезекті тексеруге   қолданыстағы немесе сақтауда жатқан ӨҚ жатады.

 Кезектен тыс  тексеруді  қолданыстағы (сақтаудағы) өлшеу құралдарына келесі жағдайларда жүргізіледі: тексерулік таңба белгісінің зақымдалуы, сонымен қатар тексеру куәлігі жоғалған кезде; ұзақ уақыт ( бір тексеру аралық интервалдан жоғары) сақтауда жатқан ӨҚ қолданысқа шығарған кезде; аспаптың қанағатсыз жұмыс істеу барысында немесе ӨҚ-на соққылық әсерден кейінгі қайта қалпына келтіру кезінде.

Инспекциялық тексеруді   мемлекеттік метрологиялық бақылауды жүргізу барысында ӨҚ-ның қолдануға жарамдылығын тексеру мақсатымен жүргізіледі.

ӨҚ сараптық тексерісін метрологиялық мінездемелер, ӨҚ-ның дұрыс жұмыс істеуі және қолдануға жарамдылығы бойынша даулы сұрақтар пайда болған жағдайда жүргізіледі. (Штангенциркульді салыстырып тексеру әдістері 3- қосымшада көрсетілген ).[13,186б.]

 

 

3.3     Штангенциркуль құралын қолдана  отырып өлшеуді орындау

 

 

 Өлшеуді жүргізгенде  қатаң, мұқят, шындықты іс жүзінен  іздейтін ғылыми позицияны жетілдіріп, тамаша қызмет стиліне дағдылану  керек. Өлшеу жүргізуден бұрын алдын ала дайындықты көру тиіс, штангенциркульді дайындап, оның олшеу дәлдігі мен шкала бағасын және т.б. сипаттамаларын айқындау, санды мәліметтерді жазатын кестені жобалау керек. Штангенциркульмен өлшеніп алынған мәндерге талдау жасап, қателіктерді есептеу керек. ШЦ-1 штангенциркульдердің өлшеу алдынды өлшем қабаттарын бензинде жуып шаяды, матамен сүртеді. Губкалардың өлшеу қабаттарында коррозияның іздері қалмауы қажет.

Енді штангенциркульмен  өлшемі, диаметрі  онша үлкен емес түтіктің сыртқы диаметірін өлшейік.

Өлшеу алдында құралдың дұрыс істеуіне көз жеткізу керек. Губкалардың өлшеу жазықтығында тат іздері болмау керек. Егер рамка 3 стпорлы винті 4 бекітілген болса, рамка 3 қозғалмау керек. Губкаларды жылжытып, олардың арасында көзге  көрінетін жарық саңылау жоқтығына нониустың нөлдік штрихі негізгі шкаланың нөлдік штрихына сәйкес болуына көз жеткізіледі. Сыртқы өлшемдерді штангенциркульмен өлшеу кезінде бұйым губкалардың ішкі өлшенетін жазықтықтарының арасында тығыз қысылады. Рамканың 3 стопорлы винті мен хомут 7 винтінде құралдың өлшенетін жазықтқтары өлшенетін бұйыммен тығыз емес түйіседі. Содан кейін винт 4 арқылы хомут 7 стопорланады және винт 8 бен гайка 9 арқылы өлшенетін губкалар 2 бұйымды қысқанға дейін рамка 3 пен нониусқа 5 микрометриялық жіберу жүргізіледі. Құрал қондырылғаннан кейін рамка 3 көмегімен стопорланады және есептеу жүргізіледі.

Бұйымның өлшемінде  болған милиметрдің жалпы саны штанга мен нониустың нөлдік жіктеулері арасындағы негізгі шкаланың N үзілісінің жалпы санымен анықталады. Нониус шкаласының жіктелуі негізгі шкаланың негізгі жіктелуінен с шамаға айырылса, нониустың әрбір келесі жіктелуі негізгі шкаланың штрихтеріне сәйкес жақын орналасқан.

Нониустың кез келген к штрихының негізгі шкаласының басқа штрихтеріне сәйкестігі жалпы есептеуді жүргізетін негізгі шкаланың нөлдік штрих ара қашықтығы к*с – тең келуін көрсетеді.

 Сонымен, нониус  шкаласы бойынша өлшенетін А  шаманы есептеу негізгі шкала  бойынша жалпы жіктеу N мен нониус  шкаласы бойынша бөлім жіктеуін  есептеумен табылады:

                                               A=N+KC  (20)

Ішкі өлшемдерді өлшеу  кезінде губкалардың сыртқы өлшенетін  жазықтықтары 2 саңылаулардың станоктарымен  жанасады.

Өлшеу нәтижесі сыртқы өлшемдерді өлшеу кезінде сияқты нониус есептеуіне қозғалмайтын губкаларда маркіленген 2 губканың қалыңдығын қосады.

      Өлшеу  нәтижелерін кестеге толтырып, қателіктерге  талдау жасайық, қателіктерді  есептеу алгоритімі көрсетілген  қосымша арқылы есептеу жүргізейік.[10]

 

 

3.4     Штангенциркуль құралында өлшеу нәтижелерін өңдеу

 

 

20 рет өлшеу жүргізілді:

2 – Кесте Дөрекі қателік табу және жою тәртібін жүргіземіз, n=20 болған кездегі.

№
1	50,142	49,3307	0,8113	0,6582	4,103
2	50,342		1,0113	1,0227
3	50,142		0,8113	0,6582
4	50,172		0,8413	0,7078
5	50,542		1,2113	1,467
6	45,641		-3,6897	13,614
7	50,843		1,5123	2,287
8	50,244		0,9133	0,8431
9	50,245		0,938	0,8798
10	32,546		-16,7847	281,726
11	50,647		1,3163	1,7326
12	51,001		1,6703	2,7899
13	50,242		0,9113	0,8305
14	50,643		1,3123	1,7221
15	50,446		1,1153	1,2439
16	51,000		1,6693	2,7865
17	50,545		1,2143	1,4745
18	50,546		1,4745	2,1742
19	50,344		1,0133	1,0267
20	50,341		1,0103	1,02071