Работа № 2. Определение параметров шероховатости

По профилограмме

 

Принцип работы профилографа–профилометра модели 201 основан на ощупывании исследуемой поверхности алмазной иглой и преобразовании колебаний иглы в измерения напряжения индуктивным методом.

Алмазная игла 4 (рис. 5) перемещается по поверхности детали. Ее колебания с помощью датчика, состоящего из сердечника 2, катушек 1, коромысла 3, преобразуются в колебания напряжения на выходе трансформатора 6. При проходе колебаний через усилитель 7 они фиксируются показывающим устройством 8 или записываются с некоторым увеличением на профилограмме с помощью записывающего устройства 9.

 

 

 

Рис. 5. Схема прибора

 

Вертикальное увеличение V_y профилограммы зависит от коэффициента усиления усилителя, изменяется в пределах от 1000 ^x до 20000 ^х и выбирается наибольшим допустимым для данной ширины бумажной ленты.

Горизонтальное увеличение профилограммы V_x зависит от соотношения скоростей перемещения датчика со щупом по измеряемой поверхности и бумажной ленты в записывающем устройстве

 

(от 2^х до 4000^х).

 

Величина V_x выбирается так, чтобы угол наклона боковых сторон профиля был не более 80° (рис. 6).

 

Порядок обработки профилограммы

 

1. Определение горизонтального увеличения V_x. Из соотношения определяем V_x.

2. Определение положения средней линии m–m на участке базовой длины l. Точное положение средней линии находится по способу наименьших квадратов, т. е. на базовой длине (см. рис. 6). Средняя линия также может быть проведена «на глаз», по равенству площадей неровностей над и под линией в пределах базовой длины. На выданной профилограмме провести среднюю линию «на глаз».

 

 

Рис. 6. Профилограмма

 

3. Выбор участка измерения. Для надежности оценки параметра измерения обычно проводят последовательно на нескольких базовых длинах и затем находят среднее значение параметра. В целях сокращения трудоемкости работы измерения производим для одной базовой длины.

4. Измерение параметров шероховатости, определяемых ГОСТ2789–73 «Шероховатость поверхностей. Параметры и характеристики». Комплекс измеряемых параметров выбирается по табл. 2 в зависимости от необходимых для работы эксплуатационных свойств поверхности, указанных на выданной профилограмме.

 

Таблица 2

 

Параметры шероховатости поверхности, проверяемые по профилограмме

 

Эксплуатационные свойства поверхности	Рекомендуемые параметры шероховатости
Износоустойчивость при всех видах трения	Ra (Rz), tp, направление неровностей
Виброустойчивость	Ra (Rz), Sm, S, направление неровностей
Контактная жесткость	Ra (Rz), t0
Прочность при циклических нагрузках	R max, Sm, S, направление неровностей
Герметичность соединений	Ra (Rz), R max, tp
Сопротивление в волноводах	Ra , Sm, S

Измерения величин на профилограмме проводить с помощью измерителя и линейки с четкими делениями. Необходимые построения на профилограмме производить хорошо отточенным карандашом.

5. Обозначить полученную по данным измерения параметров шероховатость по ГОСТ 2.309–73 «Обозначение шероховатости поверхностей».

 

Измерение среднего арифметического отклонения профиля R_a

 

1. Определение шага дискретизации – расстояния между измеряемыми ординатами по средней линии. Обычно мм. Чем сложнее профиль поверхности (больше вершин на базовой длине), тем меньше для уменьшения погрешности измерения. Примем мм.

2. В точках, соответствующих , измеряем ординаты у_i (расстояние точек профиля до средней линии в миллиметрах) перпендикулярно средней линии.

3. Определяем R_a

 

, мкм,

 

где N – количество измеренных ординат на базовой длине.

 

Измерение высоты неровностей профиля по десяти точкам R_z

 

1. Измеряем отклонения пяти наибольших максимумов профиля H_{i max} и пяти наибольших минимумов профиля H_{i min} от средней линии (в миллиметрах).

2. Определяем R_z

 

,мкм.

 

Для номинально прямолинейного профиля при нахождении R_z можно, не определяя положения средней линии, провести базовую линию m ₁ параллельно общему направлению профилограммы и не пересекать профиль на базовой длине (см. рис. 6). При этом измеряют расстояния от пяти наибольших максимумов профиля до базовой линии h_{i max} и от пяти наибольших минимумов профиля до базовой линии h_{i min} (см. рис. 6). Тогда

 

, мкм.

 

Измерение наибольшей высоты неровностей профиля R_max

1. Через наивысшую и наинизшую точки профиля в пределах базовой длины проводим линию выступов и линию впадин профиля параллельно средней линии (см. рис. 6).

2. Измеряем расстояние между линией выступов и линией впадин С (в мм).

3. Определяем R _max

 

, мкм.

 

Измерение среднего шага неровностей S_m

 

1. Считаем K – число пересечений профиля со средней линией в пределах базовой длины.

2. Измеряем длину отрезка средней линии l ₀, ограниченную первым и последним нечетным пересечениями профиля со средней линией ().

3. Определяем S_m

 

, мм.

 

Примечание. Возможно определение среднего шага неровностей (см. рис. 6) как , мм,

где n – число шагов неровностей профиля.

Этот способ более трудоемкий.

 

Измерение относительной опорной длины профиля t_p

 

1. На заданном уровне сечения профиля р провести линию, пересекающую профиль эквидистантно линии выступов (см. рис. 6). Для этого необходимо от линии выступов профиля отложить вниз отрезок, равный и черезего конец провести линию, параллельную средней линии m.

2. Измерить отрезки b_i в миллиметрах (см. рис. 6), полученные в сечении профиля.

3. Определить t_p

 

,

 

где n – число отрезков.

 

Измерение среднего шага местных выступов профиля S

 

1. Сосчитать M – число вершин (максимумов) профиля на длине l ₀₁, лежащей между первым и последним максимумами.

2. Определить S

 

, мм.

 

Примечание. Возможно определение среднего шага местных выступов профиля как

 

, мм,

 

где n – число шагов неровностей по вершинам (шагов местных выступов про­филя).

Этот способ намного более трудоемкий.