Măsurarea cu comparatorul
MĂSURAREA CU COMPARATORUL Comparatoarele mecanice cu cadran sunt aparate de măsurat lungimi destinate măsurărilor relative (comparării) la care deplasarea unui palpator este transmisă, prin intermediul unui sistem de amplificare cu roţi dinţate, pârghii sau roţi dinţate şi pârghii, unui ac ce se deplasează în planul unui cadran gradat. Raportul de amplificare al acestor aparate reprezintă raportul dintre deplasarea acului acului indica indicator tor şi deplasare deplasareaa tijei tijei palpatoare palpatoare şi este egal, egal, totodată, cu raportul raportul dintre dintre diviziunea diviziunea scării gradate şi valoarea acestei diviziuni: diviziuni: D k
=
(1)
VD
Valoarea diviziunii scării gradate la comparatoarele cu amplificare mecanică poate fi de 0,01 mm, 0,002 mm sau 0,001 mm. Uneori, cadranul gradat poate fi înlocuit cu un dispozitiv dispozitiv de afişare afişare numerică, numerică, la care valoarea diviziun diviziunii ii este este de 0,01 mm sau 0,001 mm. S-au realizat şi comparatoare cu cadran având o cursă mică sau limitată, la care deplasarea palpatorului nu este transmisă acului indicator decât într-o zonă limitată.
12
13
b
Măsurarea cu comparatorul
De asemenea, constructiv s-au realizat comparatoare cu cadran normal ( Φ60 mm), cu mărimea cursei de 1-5 mm sau 10 mm, şi comparatoare cu cadran mic ( Φ40 mm), cu mărimea cursei de 2mm sau 3 mm. Comparatoarele cu cadran pot avea cadranul dispus în acelaşi plan cu tija palpatoare sau într-un plan perpendicular pe aceasta şi pot fi fabricate în clasele de fabricaţie 1,2 sau 3. Părţile componente ale unui comparator mecanic cu cadran sunt prezentate în figura 1. S-au notat: 1: carcasa; 3: ureche de fixare facultativă, care prezintă şi o eventuală degajare 2; 4: geam; 6: tija palpatoare; 5:vârf de măsurare, fixată prin braţul de fixare 7; 8: şurub pentru blocarea ramei mobile 9; 10: cadran gradat; 11: ac indicator; 12: scară gradată în sutimi de milimetri; 13: scară gradată în număr de ture complete parcurse de acul indicator; 14: indici de toleranţă. În figura 2 este prezentată schema de principiu a comparatorului cu cadran cu valoarea diviziunii de 0,01 mm.
Măsurarea cu comparatorul
flanc, indiferent de sensul de rotaţie al angrenajelor (pentru a elimina cursa moartă la schimbarea sensului de rotaţie). Elementele componente ale unui comparator cu cadran pot fi observate în vederea din figura 3. La construcţia acestor comparatoare, se impune ca, la o deplasare de 1 mm a tijei palpatoare, acul indicator să parcurgă o tură completă (360°). Rezultă deci că al doilea ac indicator, gradat în număr de ture complete ale primului ac indicator, indică de fapt milimetrii parcurşi de tija palpatoare. Pentru calculul raportului de amplificare al acestui tip de comparatoare, se consideră că, la o deplasare x a tijei palpatoare, axul roţilor z 2 şi z 3 se roteşte cu unghiul α 2 dat de relaţia: Fig. 3 Elementele componente ale unui comparator cu cadran
Măsurarea cu comparatorul
sac
=
sac =
α 1 R , ⋅
2 x z 3
R ⋅ mz 1 z 2
(7) (8)
Se poate calcula, aşadar, valoarea raportului de amplificare al comparatorului mecanic cu cadran cu valoarea diviziunii de 0,01 mm: k =
sac x
=
2 R m
⋅
z 3 z1 ⋅ z 2
(9)
Pentru comparatorul cu cadran normal, R=25 mm, şi, din relaţia (9), k=150. Diviziunea scării, deci distanţa dintre două repere vecine de pe scara gradată, este D=1,5 mm. Rezultă valoarea diviziunii scării: VD
D =
k
1,5 =
150
=
0,01mm
(10)
Comparatoarele cu cadran cu valoarea diviziunii de 0,002 mm şi 0,001 mm
prezintă cadranul gradat în micrometri, iar mecanismul de transmitere şi amplificare a mişcării palpatorului este format din roţi dinţate sau roţi dinţate şi pârghii.
Măsurarea cu comparatorul
Cadranul acestui comparator poate avea 100 de diviziuni, când diviziunea D=2mm, sau 200 de diviziuni, când D=1mm.
Pentru utilizarea comparatorului, este necesară prinderea sa într-un suport care să îi asigure o poziţie fixă, stabilă pe toată durata măsurării. În general, comparatoarele pot fi montate în orice tip de suport (suport mecanic, suport magnetic, dispozitiv de control) şi pot funcţiona normal în orice poziţie. Comparatoarele pot fi montate pe suport prin intermediul urechii de prindere sau al tijei palpatoare. Pentru aceasta, tija palpatoare se
z 1
R
Măsurarea cu comparatorul
z 4
z 1
z 2
z 3
Fig. 5: Schema de principiu a comparatorului cu cadran cu valoarea diviziunii egală cu 0,001 mm
Comparatoare digitale
Măsurarea cu comparatorul
Măsurarea cu comparatorul cu valoarea diviziunii de 0,01 mm:
Pentru măsurare, aparatul se fixează pe un suport (în lucrarea de laborator se va folosi un suport prevăzut cu coloană de fixare şi masă pentru aşezarea piesei de măsurat). Se verifică funcţionarea corectă a aparatului ridicând şi coborând uşor tija palpatorului cu ajutorul butonului b. (fig.1) Întrucât comparatorul este un aparat pentru măsurări relative, o etapă obligatorie înainte de începerea măsurării o constituie reglarea sa la zero, cu ajutorul unui bloc de cale plan-paralele sau cu o piesă de referinţă. Se formează blocul de cale (sau se ia piesa de referinţă) şi se amplasează pe masa suportului. Se coboară braţul coloanei pe care este fixat comparatorul (prin intermediul urechii de fixare sau prin tija palpatoare) până ce tija palpatoare atinge blocul de cale (piesa de referinţă), iar acul sutimilor a parcurs 2-3 ture, respectiv acul indicator al numărului de ture s-a deplasat cu 2-3 diviziuni (pentru asigurarea forţei de măsurare). Se blochează braţul pe coloană. Se deblochează şurubul 8 (fig. 1) şi se roteşte rama mobilă a comparatorului până ce diviziunea zero a cadranului pentru sutimi (cadranul marginal) coincide cu indicaţia acului indicator. În această etapă, se blochează şurubul 8. Se roteşte inelul exterior (geamul aparatului) până ce diviziunea zero de pe cadranul mic coincide cu indicaţia acului de pe acest cadran. Indicii de toleranţă 14 se fixează manual în limitele câmpului de toleranţă
Măsurarea cu comparatorul
90
0
10
90
10
0
0 80
0
1
20
80
1
20
2 70 60
Rezultat corect citit:
30
50
70
40
0,26 mm
60
Rezultat corect citit:
30
50
40
,43 mm
Fig. 7: Exemple de citire
Modul de lucru:
Studenţii vor forma grupe de măsurare. Se vor verifica mai multe dimensiuni indicate de către cadrul didactic. Pentru aceasta, aparatul trebuie mai întâi etalonat cu ajutorul unui bloc de cale plan-paralele. Citirea la comparator se realizează în sutimi de milimetru. Fiecare student va completa, pe baza rezultatelor obţinute de el şi de ceilalţi
Măsurarea cu comparatorul
∗
se determină limita superioară de control LSC R* şi se verifică dacă toate valorile R ale amplitudinii împrăştierii sunt inferioare acesteia. În caz contrar, se elimină setul de 3 măsurători care a condus la apariţia erorii grosiere şi se refac calculele. Limita superioară de control se determină cu ajutorul formulei: LSC R*=Rmed ⋅ D4
(15),
în care D4 reprezintă un coeficient constant ce se obţine din tabelul 4 ∗ se calculează indicele de repetabilitate VI , care dă informaţii despre erorile de măsurare datorate instrumentului: VI
=
Rmed
⋅
k 1
(16),
unde k 1 reprezintă un coeficient care variază în funcţie de numărul de măsurători efectuate într-un punct şi se obţine din tabelul 4 ∗ se calculează indicele de reproductibilitate VO, care dă informaţii despre erorile de măsurare datorate operatorilor umani: VO = ∆x ⋅ k 2
(17),
unde k 2 reprezintă un coeficient care variază în funcţie de numărul de operatori distincţi şi se obţine din tabelul 4
Măsurarea cu comparatorul
FIŞA DE RĂSPUNSURI
Student: Grupa: Data: Componenţa grupei de măsurare: 1. 2. 3.
1. Schiţa pieselor măsurate
Măsurarea cu comparatorul
Tab. 1 Dimensiunea de verificat
Punctul în care se verifică P 1 P 2 P 3 P 4 P 5
Operator A: x1
x2
x3
x A med
Operator B: R A
x1
R A med
Tab. 2
x2
Operator C:
x3
R B
x B med
xmax
R B med RC med
xmin ∆ x
x2
R B med
Tab. 3
R A med
x1
x3
RC
xC med
RC med
Tab. 4 Nr.măs . 2 3
Tab. 5
D4
k 1
Nr.op.
k 2
3,27 2,58
5,32 3,54
2 3
4,25 3,14
R med
Tab. 6 LSC R*
VI
VO
R&R
IT
R&R %
Concluzii:
1
