Определение линейных размеров тел с помощью штангенциркуля, микрометра и микросокопа: Методическое указание к выполнению лабораторной работы

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Восточно-Сибирский государственный технологический университет» (ГОУ ВПО ВСГТУ)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ ТЕЛ С ПОМОЩЬЮ ШТАНГЕНЦИРКУЛЯ, МИКРОМЕТРА И МИКРОСОКОПА Методическое указание к выполнению лабораторной работы

Составители: Лыгденов Б.Д., Старова О.В.

Улан-Удэ Издательство ВСГТУ 2006

Методическое указание рекомендовано для выполнения лабораторной работы студентами специальности 261101 «Технология художественной обработки материалов» по курсу «Художественное материаловедение». Студент знакомится с устройством измерительного инструмента и получет практические навыки работы с ним. -

микроскоп микрометр штангенциркуль шкала линейный нониус

Лабораторная работа № ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ ТЕЛ С ПОМОЩЬЮ ШТАНГЕНЦИРКУЛЯ, МИКРОМЕТРА И МИКРОСКОПА Определение линейных размеров тел является одним из наиболее распространенных измерений. Измерить линейные размеры какого-либо тела - это значит сравнить их с единицей длины. За единицу длины в Международной системе единиц (СИ), как известно, принят 1 м. В повседневной практике для измерения линейных размеров пользуются линейками, разделенными на сотые (см) или тысячные (мм) доли метра. В результате глазомерных ошибок при отсчете делений точность таких измерений невелика и составляет ±0,5 мм, т.е. возможна максимальная ошибка 0,5 мм как в ту, так и в другую сторону. В ряде случаев указанная точность недостаточна, поэтому нашли применение другие, более точные измерительные инструменты. К ним в первую очередь следует отнести штангенциркуль, микрометр, микроскоп. Штангенциркуль (рис. 1) представляет собой толстую металлическую линейку 6, на которой нанесены сантиметровые и миллиметровые деления. В начале этой линейки имеются неподвижные ножки 2 и 1. По линейке может перемещаться движок 5, составляющий одно целое с другими ножками 2 и 3. Для удобства измерения движок 5 может быть зафиксирован в любом месте линейки 6 с помощью винта 4. На движке 5 нанесены деления другого масштаба, чем на линейке 6. Эта шкала дает возможность существенно повысить точность измерения и называется линейным нониусом. Шкала нониуса чаще всего строится 3

так, что 10 делений нониуса соответствует 19 миллиметровым делениям основной шкалы 1. Цена деления нониуса, следовательно, равна 1,9 мм. Точность измерений с помощью такого нониуса равна 0,1 мм. Если совместить нулевое деление шкалы нониуса с нулевым делением основной шкалы, то первое деление нониуса не совпадает со вторым делением основной шкалы на 0,1 мм, второе деление нониуса не совпадает с соответствующим делением (четвертым) основной шкалы на 0,2, третье - на 0,3, четвертое — на 0,4 мм и т.д. (рис. 2). Такое положение двух шкал соответствует измерению нулевой длины L = 0. Если длина предмета будет равна 0,1 мм, то шкала нониуса сдвинется по основной и со вторым делением ее совпадает первое деление нониуса. При L = 0,5 мм с делением основной шкалы совпадет пятое деление нониуса, при L = 0,7 мм - седьмое деление нониуса и т.д. Правило отсчета длины с помощью нониуса следующее: измеряемая длина равна числу целых делений основной шкалы плюс точность нониуса, умноженная на номер его деления, совпадающий с одним из делений основного масштаба. Например, на рисунке 1 диаметр измеряемого цилиндра равен 8 + 0,1 • 9 = 8,9 мм. Если при измерении оказывается, что ни одно деление нониуса не совпадает с делениями основной шкалы, то отсчет производится по тому делению, которое ближе всех остальных к какому-либо делению основной шкалы. Очевидно, что несовпадение не может превышать 0,5 от точности нониуса, т.е. погрешность отсчета по нониусу равна половине его точности и для штангенциркуля (рис. 1) равна 0,1 -0,5 = 0,05 мм. На практике встречаются штангенциркули, имеющие погрешность в 2 раза меньшую (0,025 мм). При измерениях штангенциркулем предмет помещают между его ножками, которые потом сдвигают до 4

соприкосновения с предметом, и закрепляют зажимным винтом 4; затем производят отсчет. При измерении внутреннего диаметра тела используют ножки 2 и 3, а при определении глубины стержень 7.

Микрометр (рис. 3) представляет собой стальную скобу 1 с находящимся на одном ее конце неподвижным упором 2. Другой подвижный упор 3 находится в микрометрическом винте 6 и может перемещаться до соприкосновения с неподвижным упором 2. Микрометрический винт вращается на втулке 5, вдоль которой нанесена шкала с делениями через 0,5 мм. Шаг винта также равен 0,5 мм, т.е. за один полный поворот винт перемещается на 0,5 мм. На винт насажен барабан 6 с нанесенной на него круговой шкалой. Круговая шкала барабана разделяет окружность на 50 равных частей. На конце винта имеется приспособление 7, состоящее из пружины с трещоткой, вследствие этого при достижении определенной силы нажима микрометрического винта на 5

измеряемый предмет дальнейшее вращение винта прекращается. В верхней части шкалы втулки 5 нанесены полумиллиметровые деления, а в нижней — миллиметровые. Если повернуть винт на полный оборот, то он переместится на 0,5 мм и его торец совпадет с первым верхним полумиллиметровым делением; после второго полного оборота торец винта совпадает с нижним миллиметровым делением и т.д. Так как на круговой шкале барабана нанесены 50 делений и за один полный оборот барабан перемещается на 0,5 мм, то цена деления равна 0,5 : 50 = 0,01 мм. При работе с микрометром измеряемый предмет зажимают с помощью трещотки 7 между упорами 2 и 3. Затем по шкале 5 отсчитывают целое и полуцелое число миллиметров, к полученному числу добавляют число сотых долей миллиметра, отсчитанное уже по шкале барабана 6. Например, на рисунке 1 диаметр цилиндрического тела равен 10 мм + 0,5 мм + 0,13 мм = 10,63 мм. Необходимо помнить: 1. Перед измерениями нужно убедиться в том, что при доведении винта до упора 2 с помощью трещотки 7 на обеих шкалах получается нулевой отсчет. 2. Правильное измерение можно получить лишь в том случае, если измеряемый предмет зажимается с помощью трещотки.

6

Приборы и принадлежности: 1) металлическая деталь; 2) штангенциркуль. Порядок выполнения. 1. Зарисовать (сделать эскиз) детали, записать техническую характеристику и номер штангенциркуля. 2. Измерить наружный (D) и внутренний (d) диаметры детали, а также ее глубину (H) и толщину стенки (l). Измерения проводить несколько раз (не менее 8), поворачивая деталь по оси симметрии примерно на 45°. № измерений

Микроскоп — это оптический прибор, служащий в общем случае для увеличения угла зрения. Однако если микроскоп снабжен микрометрическим или окулярным микрометром, то им можно измерять размеры тел по вертикали и горизонтали. Общий вид микроскопа представлен на рис.4. На станине 7 закреплена колонна тубусодержателя 2 с тубусом 3. Тубус может перемещаться по вертикали грубо с помощью винта 4 и плавно с помощью микрометрического винта 6; измеряемый предмет помещается на предметный столик 5. Барабан микрометрического винта 6 имеет шаг 0,1 мм и на нем нанесены 50 делений Таким образом, цена одного деления равна: 0,1 :50 = 0,002 мм. Фокусируя микроскоп поочередно на верхнюю и нижнюю грань измеряемого предмета, можно по шкале определить расстояние между ними. Для измерения по горизонтали в фокальной плоскости окуляра микроскопа помещена прозрачная стеклянная шкала с делениями, которая называется окулярным микрометром. При этом в поле зрения одновременно четко видна шкала и измеряемый предмет. Задание 1 1. Определение основных размеров детали. 7

D, мм

d, мм

H, мм

l, мм

D

d

H

l

1 2 ··· 8 ∑xi <x>

Задание 2 Определение объема диска V с помощью микрометра. Приборы и принадлежности: 1) диск из нержавеющей стали; 2) микрометр. Порядок выполнения. 1. Зарисовать диск и записать техническую характеристику и номер микрометра.

8

2. Измерить с помощью микрометра радиус (R) и толщину (l) диска. Измерения провести не менее 10 раз в различных местах диска. Данные занести в таблицу: №, измерений 1 2 ··· 10 ∑xi

R, мм

l, мм

∆R, мм

окулярмикрометра, которое уложилось на диаметре проволоки, определить этот диаметр по формуле: D = n'0,5/ n мм.

∆l,мм

<x>

3. Найти средние значения и оценить погрешности ∆R и ∆l.

4. Вычислить объем диска по формуле V = πR2l и оценить погрешности косвенных измерений: ДК Задание для УИРс. Измерение диаметра тонкой проволоки с помощью окулярного микрометра. Приборы и принадлежности: 1) тонкая проволока; 2) микроскоп c окулярным микрометром; 3) объектмикрометр. Порядок выполнения 1. На столик 5 микроскопа поместить объектмикрометр (пластинка с нанесенными калибровочными штрихами, расстояние между которыми 0,01 мм); сфокусировать микроскоп и отсчитать, сколько делений окулярмикрометра приходится на 50 делений объектмикрометра. Если полученное число делений окулярмикрометра, например, равно n, то цена деления его равна 50 • 0,01 /n = 0,5/ n. 2. Убрать объект-микрометр и приступить к измерению диаметра проволоки. Отсчитав число делений n' 9

Подписано в печать 18.10.2006 г. Формат 60х84 1/16 Усл.п.л. 0,46. Тираж 100 экз. Заказ № 216