Некоторые измерительные инструменты и приборы

Штангенциркуль

Линейным нониусомназывается маленькая линейка с делениями, которая может скользить вдоль большой линейки так же с делениями, называемой масштабом.

Инструмент, имеющий линейный нониус – штангенциркуль. Предназначен штангенциркуль для измерения внутренних и наружных размеров деталей. Конструкции штангенциркулей могут различаться, однако основные элементы являются общими (рис.1).

Рис. 1.

Устройство штангенциркуля: (1 – неподвижная измерительная губка, 2 - измерительные губки , 3 – подвижная рамка, 4 - винт, 5 - рамка, 6 – стопорный винт, 7 – стальная линейка, 8 - микрометрическая подачадля установки рамки на точный размер, 9- нониус)

Штангенциркуль (рис. 1) состоит из стальной линейки 7 с неподвижными измерительными губками 1, между которыми и подвижными измерительными губками 2 зажимается измеряемый предмет. Рамка 3 при помощи винта и гайки микрометрической подачи 8 соединена с рамкой 5, имеющей стопорный винт 6. На нижнем краю рамки 3 нанесены деления нониуса (10 или 20). Когда губки 1 и 2 соприкасаются, нулевые деления линейки и нониуса совпадают. Чтобы измерить длину предмета, его помещают между губками 1 и 2 и сдвигают их до соприкосновения с предметом (но без сильного нажима). Стопорный винт 4 позволяет зафиксировать расстояние между ножками 1 и 2, т.е. измеряемую длину. Затем по линейке и нониусу отсчитывают длину так, как описано выше.

Пример:

39,7 мм 61,4 мм

Микрометр

Рис 2.

Устройство микрометра: (1 – упор, 2 – микрометрический винт, 3 – стебель, 4 – барабан, 5 – трещетка, 6 – стопор, 7 - скоба)

Рис. 3.

Детальное изображение стебля и барабана микрометра

Для измерения длины с еще большей точностью - до 0,01 мм - используется микрометр (рис. 2). Главная его часть - микрометрический винт 2 с шагом, равным 0,5 мм, который проходит через стебель 3. Другой конец винта скреплен внутри с полым цилиндром - барабаном 4, который скреплен, в свою очередь, с трещоткой 5.Вращением барабана винт перемещается, ввинчиваясь во внутреннюю резьбу стебля 3, закрепленного в скобе 7. На другой стороне скобы имеется упор 1. Винт 2 и упор 1 образуют как бы тиски, в которые и зажимается измеряемое тело.

На рис. 3 стебель и барабан показаны более детально. На скошенном срезе барабана 1 по его окружности нанесена круговая шкала, имеющая 50 делений. При вращении барабана в резьбовой втулке 3 микровинт 2 скользит вдоль неподвижного стебля 4, на котором нанесена горизонтальная ось. Ниже этой оси миллиметровые деления, а выше нее - точно такие же деления, но сдвинутые относительно нижних на 0,5 мм вправо. Когда стебель винта и упор соприкасаются, край барабана должен совпасть с нулевым делением нижней линейкой шкалы, а нулевое деление барабана должно в точности совпасть с осью линейной шкалы. Так как шаг микрометрического винта равен 0,5 мм, а на барабане 50 делений, то поворот на одно деление соответствует смещению винта по горизонтали на 0,01 мм. Эта цифра дает точность микрометра. Как сказано выше, при измерении какого-либо линейного размера, тело помещают между стеблем винта и упором. Затем вращают барабан, пользуясь насечкой и трещеткой 5 до тех пор, пока тело не окажется "зажатым". При этом нужно помнить, что заканчивать вращение барабана нужно обязательно трещоткой 5. При первом же звуке трещотки вращение нужно прекратить и сделать отсчет показания микрометра. Трещотка предотвращает появление неисправностей, возникающих из-за слишком сильного "сдавливания" предмета. При необходимости микровинт может быть закреплен при помощи стопора 6. Отсчет показания микрометра делается так: по нижней линейной шкале отсчитывается число n - номер деления нижней линейной шкалы, ближайшего к краю барабана. Этот номер дает целое число миллиметров.

Пример:

а) б) в) г)

а) 0,24 мм; б) 0,63 мм; в) 8,27 мм; г) 33,68 мм.

Технические весы

Основной частью весов является коромысло 1, к концам которого подвешены чашки 2. Осью вращения коромысла является призма, опирающаяся на твердую пластинку. Положение коромысла регистрируется с помощью стрелки 3 и шкалы 4. В положении равновесия стрелка указывает на нулевое деление шкалы. Винты 5 служат для коррекции положения равновесия. Для закреплении коромысла в неподвижном состоянии служит арретир 6. Горизонтальное положение площадки весов можно скорректировать винтами 7.

Рис. 4.

Устройство технических весов: (1 – коромысло, 2 – чашки, 3 – стрелка, 4 – шкала, 5 – винты, 6 – арретир, 7 – винты)

При взвешивании необходимо выполнять следующие основные правила:

1. Сначала следует проверить равновесие весов, при этом стрелка должна совершать колебания около нулевой отметки шкалы.

2. Взвешиваемый предмет следует класть на левую чашку, а разновесы - на правую. Для коррекции неравноплечности весов можно провести повторное взвешивание, поменяв местами предмет и разновесы. Результат определяется как среднее геометрическое из результатов взвешивания.

3. Класть тело и разновесы на чашки весов можно только при арретированых весах. Затем весы освобождают от арретира и проверяют состояние равновесия. Перед перекладыванием разновесов весы следует вновь арретировать.

4. Разновесы следует брать пинцетом.

5. Погрешность весов определяется их классом. Приближенно она равна минимальной величине перегрузке, вызывающей видимое нарушение равновесия.

Порядок выполнения работы:

1. Записать формулу для определения плотности тела: (плотностью тела, называется физическая величина численно равная отношению массы тела к его объему).

2. Исследуемое тело взвесить на весах не менее 5-ти раз.

3. Установить какие измерения нужно произвести, чтобы определить объем тела: для параллелепипеда , для цилиндра .

3. Записать расчетную формулу для определения плотности с учетом формул для объема тела.

4. Произвести измерения штангенциркулем и микрометром и записать результаты в таблицы 4,5.

Таблица 4.

Измерения штангенциркулем
N п/п	m кг	Dm,кг	D, м	DD, м	h, м	Dh, м	r кг/м3	Dr, кг/м3	Er, %
1.
2.
3.
4.
5.
ср. зн.
Измерения микрометром
N п/п	m кг	Dm,кг	D, м	DD, м	h, м	Dh, м	r кг/м3	Dr, кг/м3	Er, %
1.
2.
3.
4.
5.
ср. зн.

Таблица 5.

Измерения штангенциркулем
N п/п	m кг	Dm,кг	D, м	DD, м	h, м	Dh, м	r кг/м3	Dr, кг/м3	Er, %
1.
2.
3.
4.
5.
ср. зн.
Измерения микрометром
N п/п	m кг	Dm,кг	D, м	DD, м	h, м	Dh, м	r кг/м3	Dr, кг/м3	Er, %
1.
2.
3.
4.
5.
ср. зн.

5. Определить абсолютную и относительную погрешности (см. выше «Теория погрешностей»)

6. По таблице плотности твердых тел из справочника, определить вещество, из которого сделано тело (см. приложение).

Контрольные вопросы:

1. Чем обусловлены случайные и систематические ошибки.

2. Как производится вычисление погрешностей при прямых и косвенных измерениях.

3. Что называется плотностью вещества.

4. В каких приборах используется линейный нониус.

5. Как производятся измерения штангенциркулем, микрометром и на технических весах.