Универсальный тарировочный прибор Н.Н.Аистова УКПА-5

Тарировочный прибор Н. Н. Аистова — универсальный, при его помощи можно тарировать тензометры, клинометры, сдвигомеры ииндикаторы.

Прибор состоит из следующих частей (рис.2): основания 1, на котором закреплены две призматические опоры — 2 и 3 с горизонтальными ребрами. На эти ребра балансирами 4 и 8 опираются с левой стороны разветвленный рычаг I и с правой — утолщенный рычаг II. Оба рычага расположены на одном уровне. Конец правого рычага входит между ветвями левого. В плоскости, а—а эти рычаги взаимно связаны металлической пластинкой. В плоскости b—b конец рычага подвешен на серьге 18 при помощи тонкой пластинки 17 (рис.2,б). Вращением микрометрического винта рычаги I и II поворачиваются относительно друг друга. В плоскости b—b установлены две стойки 7, нижние концы которых связаны с основанием, а верхние соединены круглой пластинкой 6. Снизу пластинки имеется подвижный горизонтальный стержень 20 с подковообразными деталями на концах, которые винтами 14 соединены со стойками. В пластинке 6 проходит микрометрический винт 13, с верхним концом которого cоединен лимб 11,а нижний конец ввинчен в утолщение 19 в подвижном стержне 20.

Рис. 2. Схема универсального тарировочного прибора Н.Н.Аистова УКПА-5 (а), деталь подвески рычага (б) и детали левой части прибора (в)

Микрометрический винт, а вместе с ним и лимб приводятся в движение ручкой 10, в результате чего меняется положение серьги 18 и конца рычага II. На боковой поверхности лимба по периметру имеется 100 делений. Под лимбом закреплен нониус 12, а на боковой поверхности стойки 7— шкала 16; на шкале сорок делений: одно деление—1 мм. На конце горизонтального элемента находится указательная стрелка 15, при помощи которой берутся отсчеты по шкале 16, соответствующие полным оборотам микрометрического винта. Шаг микрометрического винта равен 1 мм.

Следовательно, одному обороту винта (и вместе с ним лимба) соответствует перемещение конца горизонтального элемента, равное 1 мм. На левом конце основания прибора закреплены две стойки 29, соединенные планкой 21, (рис.2, в), на которых винтом 30 укреплен стержень 22. На уровне стержня 22 на специальной стойке 28 находится стержень 23. Между стержнями 22 и 23 имеется зазор, величину которого можно менять путем перемещения стержня 22.

Платформа 26 опирается на балансир 4, который лежит на призматической опоре 2. При угловом перемещении рычага I платформа 26, соединенная с балансиром четырьмя лентами 27 толщиной 0,1 мм, перемещается линейно. Ленты 27 одним концом соединены с полуцилиндром, а другим с ползунком 25, который может перемещаться вращением винта 24.

Рис.3. Кинематическая схема тарировочного прибора УКПА-5

На каждом конце балансира закреплены две стальные ленточки, направленные навстречу друг другу. Вращением винтов 24 натягиваются ленточки 27 и тем самым происходит регулирование положения платформы 26. Такое натяжное устройство дает возможность исключить люфт, который появляется при изменении направления движения платформы. При поднятии правого конца рычага I платформа 26 будет двигаться справа налево, а при опускании— слева направо. При помощи винтов 9 прибор устанавливается в горизонтальном положении.

На рис.3. показана кинематическая схема прибора. Рычаги I и II,в действительности расположенные на одном уровне, на рисунке для наглядности показаны на разных уровнях.

Угол поворота рычага I (рис.3)

, (5)

где — вертикальное перемещение конца рычага I; - длина рычага I.

На рис. 3 показаны фактические размеры прибора, по которым

, (6)

где — вертикальное перемещение конца левого рычага I.

Следовательно,

. (7)

Шаг микрометрического винта 13 (см. рис.2,б) равен 1 мм, число делений на лимбе— 100, следовательно, величина вертикального перемещения конца рычага II, соответствующая одному делению лимба, равна 0,01 мм.

Если первый отсчет на лимбе равняется , а второй — , то ; подставив значение в предыдущее выражение, получим

(8)

Если при взятии отсчетов на шкале прибора пользоваться нониусом, то отсчеты на шкале можно брать с точностью 0,1 деления. Следовательно, наименьшее значение угла поворота рычага, который может измерять прибор,

,

чему соответствует значение угла, равное 0,1".

Полученная точность измерения углового перемещения в 20—50 раз больше, чем точность измерения углов поворота клинометрами, поэтому при тарировании клинометров нет необходимости пользоваться нониусом.

Точность прибора УКПА-5 при измерении линейных перемещений определяется следующими данными. При перемещении рычага II на рычаг I и балансир 4 (см. рис.2, а) повернутся на угол , равный , a платформа 26 (см рис.2,в) переместится на (см. рис.3), равный

, (9)

где - радиус балансира, равный 20 мм.

Следовательно,

.

Если пользоваться нониусом, то , и наименьшая величина перемещения платформы

.

Такая точность тарировочного прибора в 100 раз больше точности измерения деформации обычными тензометрами и в 10 раз больше точности приборов, измеряющих деформации с точностью 0,0001 мм, поэтому при тарировании обычных тензометров нет необходимости пользоваться нониусом.

Тарирование тензометров.При тарировании тензометров (рис.4 и 5) его неподвижную призму устанавливают на стержне 22, а подвижную на стержне 23 (см рис.2) В таком положении тензометр струбциной закрепляют на стержне 22, после чеголимб несколько раз поворачивают в двух направлениях и по перемещению стрелки тензометра убеждаются в правильности его установки

Рис. 4. Тарирование тензометра Гугенбергера

Рис. 5. Тарирование тензометра Н. Н. Аистова

Тарирование тензометра Гугенбергера осуществляется в такой последовательности. Лимб прибора и стрелку тензометра совмещают с нулевыми делениями их шкал. После этого лимб вращают до тех пор, пока стрелка тензометра не достигнет последнего деления шкалы тензометра В этот момент берут отсчеты по лимбу и по тензометру .Разность отсчетов по шкале тензометра , по тарировочному прибору (отсчеты берут в мкм). Затем лимб вращают в обратном направлении до тех пор, пока стрелка тензометра не совпадет с нулевым делением шкалы тензометра, вторично берут отсчеты, как по лимбу, так и по шкале тензометра и вычисляют разность.

Описанную операцию повторяют трижды Тарировочный коэффициент вычисляют по формуле

, (10)

где и — сумма разностей отсчетов тарировочного прибора и тензометра без учета их знаков

Тарирование тензометров Н Н Аистова (см. рис.5) осуществляют тем же способом, что и тарирование тензометра Гугенбергера с небольшими изменениями, а именно лимб тарировочного прибора устанавливают на нулевое деление и берут отсчет на шкале тензометра, затем вращают лимб на 10 оборотов, чтобы полностью использовать шкалу тензометра. На шкале тензометра берут новый отсчет и вычисляют разности и . Вращением лимба в другую сторону возвращают его в первоначальное положение, берут отсчеты по шкале тензометра и вычисляют разности и .

Эту операцию повторяют 3 раза. Тарировочный коэффициент вычисляют по той же формуле, что и для тензометра Гугенбергера:

.

Тарирование клинометров.Для тарирования клинометров на рычаге I прибора сверху закреплен кронштейн 5 (см рис.2,а). Угол поворота рычага I ,а угол поворота, определенный по показаниям клинометра,

, (11)

где - отсчеты, взятые по клинометру, — перемещение конца микрометрического винта, когда лимб поворачивается на одно деление, мм, — база клинометра, мм.

Тарировочный коэффициент

. (12)

У клинометра Н Н Аистова мм; мм и, следовательно,

.

Тарирование сдвигомеров.Для тарирования сдвигомеров стержень 22 (см. рис.2, в)прибора заменяют коленчатым стержнем 1 (рис.6). По обе стороны от брусков 1 и 2 устанавливают горизонтально два сдвигомера. Сдвигомер Н. Н. Аистова закрепляют на прибор с такой ориентацией, чтобы одна его призма попала в точку а, а две другие — коническая опора в точку b на боковой поверхности бруска 2, а поворотная опорная рейка в точку с на бруске 1.

Оба сдвигомера закрепляют на приборе одной струбциной с таким расчетом, чтобы она не соприкасалась с прибором. Определение тарировочного коэффициента для сдвигомера происходит так же, как и для тензометров.

Рис. 6. Тарирование сдвигомеров