Измерение радиальных и торцевых биений поверхности вала при

Помощи индикатора часового типа

Цель работы: изучение методики и техники измерения радиального и торцового биения деталей типа тела вращения с помощью универсальных измерительных средств.

Задание: измерить радиальное и торцовое биение детали − вал ступенчатый, дать заключение о годности вала.

Перечень приборов и принадлежностей, необходимых для выполненияработы: стол с центрами; штатив ШМ-I, индикатор часового типа ИЧ 02, объект измерения и его чертеж, уровень точности (выдает преподаватель).

 

Методы измерения биений

 

У деталей типа тел вращения наиболее часто нормируют радиальное и торцовое биения, являющиеся суммарными отклонениями формы и расположения поверхностей этих деталей.

Радиальным биением называют разность Δ_Σ наибольшего r_max и наи-меньшего r_min расстояний от точек реального профиля поверхности вращения до базовой оси в сечении плоскостью, перпендикулярной базовой оси (рис. 15.а). Радиальное биение является результатом совместного проявления отклонения от круглости (отклонение формы) профиля рассматриваемого сечения и отклонения его центра относительно базовой оси (отклонение расположения). Если сечение не задано, то за радиальное биение принимают результат измерения в сечении с наибольшим отклонением Δ ₁ = r ^′ _max - r ^′ _min;

Δ ₂ = r ² _max - r ² _min; Δ ₃ = r ³ _max - r ³ _min; Δ_Σ = Δ _max. При нормировании радиального биения не выявляются отклонения профиля продольного сечения и его частные виды − бочкообразность, конусообразность и седлообразность. Ограничить указанные отклонения можно нормированием полного радиального биения.

Полное радиальное биение отличается от радиального биения тем, что оно учитывает отклонение всей цилиндрической поверхности Δ_Σ = r_max − r_min (рис. 2.15.б). Оно является результатом совместного проявления отклонения от цилиндричности рассматриваемой поверхности (отклонение формы) и отклонения от соосности поверхности относительно базовой оси (отклонение расположения). При измерении полного радиального биения, кроме вращения, деталь или измерительное средство (например, индикатор) дополнительно перемещают вдоль базовой оси вращения

Рис. 2.15. Суммарное отклонение формы и расположения

а − радиальное биение; б − полное радиальное биение;

в − торцовое биение; г − полное торцовое биение

 

 

Торцовым биением называют разность Δ_Σ наибольшего и наименьшего расстояний от точек реального профиля торцовой поверхности до плоскости, перпендикулярной базовой оси. Профиль расположен в сечении торцовой поверхности цилиндром заданного диаметра d ₁, соосным с базовой осью, а если диаметр не задан, то в сечении наибольшего диаметра (рис. 2.15.в). Торцовое биение является результатом совместного проявления отклонения от общей плоскости точек, лежащих на линии пересечения торцовой поверхности с секущим цилиндром, соосным с осью детали (отклонение формы), и отклонения от перпендикулярности торца относительно оси базовой поверхности (отклонение расположения) на длине, равной диаметру рассматриваемого сечения. При нормировании торцового биения не выявляются отклонения от плоскостности всей рассматриваемой поверхности, в частности выпуклости или вогнутости. Для ограничения этих отклонений введено понятие полного торцового биения.

Полное торцовое биение является результатом совместного проявления отклонения от плоскостности рассматриваемой поверхности (отклонение формы) и отклонения ее от перпендикулярности относительно базовой оси (отклонение расположения) (рис.2.15.г). Таким образом, полное торцовое биение отличается от торцового биения тем, что при контроле учитывают плоскостность всей торцовой поверхности. При измерении полного торцового биения, кроме вращения детали, следует дополнительно перемещать измерительное средство (например, индикатор) по радиусу от центра к периферии (или наоборот).

Базами, относительно которых задают радиальное и торцовое биение, могут быть: общая ось центровых отверстий или двух других поверхностей вращения, а также оси наружной или внутренней цилиндрических поверхностей.

Радиальное и торцовое биения определяют как разность показаний измерительного прибора при вращении детали, установленной, в зависимости от требований чертежа к измерительной базе, в центрах (рис.2.16.а), на призмы (рис. 2.16.б), цилиндрической (рис. 2.16.в) или разжимной (рис. 2.16.г) оправках.

4 2

а

 

Рис.2.16. Схемы измерения радиального биения при установке детали

а – в центрах; б – на призмы, в – на гладкую цилиндрическую оправку;

г – на разжимную (цанговую) оправку;

1 - поверочная плита; 2 - центра; 3 - измеряемая деталь;

4 - измерительный прибор; 5 - призма; 6 - гладкая оправка;

7 - цанговая оправка

Если положение плоскости измерения указано на чертеже детали, радиальное биение определяют, как разность наибольшего и наименьшего показаний измерительного прибора в заданном сечении. Если положение плоскости измерения чертежом не оговаривается, измерение радиального биения осуществляют в нескольких сечениях, количество которых определяется длиной нормируемого участка в соответствии с табл. П 2.4.1. За

радиальное биение в этом случае принимают максимальное значение биения из всех измеренных в различных сечениях.

Полное радиальное биение определяют как разность максимального и минимального показаний измерительного прибора из всех выполненных измерений в нескольких сечениях. Количество сечений, в которых

Рис.2.17. Схемы измерения торцевого и полного торцевого биения при

установке детали на призмах

а) измерение торцевого биения; б) измерение полного торцевого биения.

1 - поверочная плита; 2 - центра; 3 - измеряемая деталь;

4 - измерительный прибор; 5 - призма; 6 - гладкая оправка;

7 - цанговая оправка

осуществляют измерения, как и в предыдущем случае, определяют в зависимости от длины нормируемого участка по табл. П 2.4.1.

Торцовое биение на заданном радиусе R определяют как разность наи-большего и наименьшего показаний измерительного прибора, установленного по схеме (рис. 2.17а). Показания прибора снимают, вращая деталь и поджимая ее к упору. Если радиус R чертежом не оговорен, торцовое биение измеряют на максимально возможном для измерения радиусе R_max.

Для определения полного торцового биения измерения проводят на не-скольких радиусах, начиная от оси вращения до R_max (рис.2.17б). За полное торцовое биение принимают разность наибольшего и наименьшего показаний измерительного прибора из всей совокупности проведенных измерений

 

 

2.4.2 Устройство биенеметра и подготовка прибора к работе.

 

Устройство биенеметра показано на рис. 2.18.

 

Рис. 2.18. Прибор для проверки годности ступенчатого валика по

радиальному биению его ступеней относительно оси центров

1 – прибор для проверки изделий на биение в центрах; 2 – индикатор

часового типа; 3 – штатив; 4 – рукоятка; 5 – зажим; 6 – кнопка

управления магнитом; 7 – стол.

 

Ступенчатый валик устанавливается своими центровыми отверстиями в центры прибора 1, для чего подвижный центр предварительно отводится рукояткой 4, а затем фиксируется зажимом 5. Штатив 3 с закрепленным на нем индикатором 2 ставится на стол 7 так, чтобы измерительный стержень упирался в точку проверяемой поверхности, лежащую в плоскости, проходящую через ось центров (рис. 2.18.). В найденном положении штатив фиксируется своим основанием на столе с помощью магнита, управляемого кнопкой 6. Перемещением индикатора относительно штатива создается измерительный натяг (1 – 2 мм).

Индикатор часового типа (рис. 2.19.) применяют для измерения размеров, отклонений формы и взаимного расположения поверхностей (радиальное биение, торцовое биение и др.). Шкала индикатора 2 имеет 100 делений. Полный оборот стрелки 3 соответствует перемещению измерительного стержня5 на один миллиметр. Перемещение

Рис. 2.19. Индикатор часового типа 1 – указатель оборотов; 2 – шкала индикатора; 3 – большая стрелка; 4 – корпус.

 

100 делений. Полный оборот стрелки 3 соответствует перемещению измерительного стержня5 на один миллиметр. Перемещение стрелки 3 на одно деление соответствует перемещению измерительного стержня на величину цены деления шкалы 2. Каждому обороту большой стрелки 3 соответствует одно деление маленькой стрелки по шкале указателя оборотов 1. Следовательно, цена деления шкалы указателя оборотов равна 1 мм.

Шкала индикатора 2 вместе с ободком может поворачиваться относительно корпуса прибора 4, так что против большой стрелки 3 прибора можно установить любой штрих шкалы. Это используется при установке прибора в нулевое положение.

 

Рекомендации по измерению

 

Осмотреть индикатор, проверить надёжно ли он закреплён на стойке. При нажатии на измерительный стержень стрелка должна свободно перемещаться относительно шкалы. При повороте шкала должна должна свободно перемещаться относительно неподвижной стрелки. Плавно вращая проверяемый валик на полный оборот, замечают наибольшее R_max и наименьшее R_min показания индикатора. Складывая число делений, соответствующих наибольшим отклонениям стрелки в обе стороны от нуля и умножив на цену деления шкалы, рассчитывают величину радиального или торцевого биения валика.

Числовые величины показаний записывают в таблицу результатов измерений и по разности Е₁ = R_max – R_min определяют радиальное биение поверхности в каждом сечении.

Измерение полного радиального биения проводят при вращении детали и перемещении штифта индикатора вдоль оси перемещения.

Измерение торцевого биения производят на заданном диаметре торцевой поверхности. При измерении полного торцевого биения измеряемая деталь должна вращаться, а штифт индикатора перемещаться в радиальном направлении перпендикулярно базовой оси на нескольких заданных радиусах измеряемой поверхности.

 

Порядок выполнения работы

 

1. Изучить инструкцию по технике безопасности при выполнении лабораторных работ.

2. Изучить методы измерения радиального и торцового биения деталей типа тел вращения.

3. Изучить требования к точности детали по чертежу и выбрать табличные значения изучаемых показателей (Табл.П 2.5.2. – П 2.5.6.).

4. Для измерения радиального и полного радиального биения.

4.1. По табл. П 2.5.1., исходя из размеров измеряемой поверхности, установить количество плоскостей измерения радиального биения.

4.2. В каждом сечении наметить n равномерно распределенных точек для замеров, желательно замеры в последующих сечениях проводить обходом точек в той же последовательности.

4.3. Измеряемую деталь установить в центра. Штатив с индикатором часового типа установить в положение «0», показанное на рис.2.19. с натягом в один полный оборот стрелки индикатора. Измерить радиальное биение в каждом сечении,в n точках, причем «0» выставляется один раз при первом измерении.

4.4. Результаты измерения занести в таблицу (табл. 2.13.).

4.5. Определить радиальное биение и полное радиальное биение поверхности по формулам: TCR= R_max – R_min;

TCTR = R_max^max – R_min^min

Таблица 2.13.

Результаты измерений радиального и полного радиальных сечений.

№ поперечного сечения	Результат измерения, мм	Радиальное биение, мм TCR	Полное радиальное биение, мм TCTR
М1	М2

 

4.6 Начертить эскиз вала с указанием табличных значений радиального и полного радиального биений.

4.7.Дать заключение о годности вала, сравнивая полученные измерением значения показателей с табличными.

5. Для измерения торцевого и полного торцевого биения.

5.1 Установить штатив с индикатором в положение, показанное на рис.2.17а с натягом 1 … 2 мм.

5. 2 Измерить торцовое биение на заданном радиусе R

5.3 Измерить полное торцовое биение на радиусах R ₁, R ₂, … R _n (рис.

2.17). Для сравнения с табличным значением взять максимальное из

измеренных значений.

5.4 Рассчитать полное торцовое биение поверхности.

5.5 Результаты измерения и расчетов занести в таблицу табл.2.14.

5.6 Начертить эскиз вала с указанием табличных значений торцевого и полного торцевого биений.

5.7 Дать заключение о годности вала.

Таблица 2.14

Результаты измерения торцевого и полного торцевого биений.

 

Вид биения	Радиус измерений	Результаты измерений, мм	Значение биений в сечениях, мм	Итоговое значение, мм
обозначение	мм	max	min
Торцевое ECA	R
Полное торцевое ECTA	R1 R2 Rn

 

2.5 Приложения к разделу

 

Таблица П 2.5.1

Минимальное количество точек на образующей при дискретном измерении отклонения профиля продольного сечения отклонений от цилиндричности

 

Длина нормируемого участка L, мм	До 18	Св. 18 до 50	Св. 50 до 120	Св. 120 до 250	Св. 250 до 630
Количество точек измерения на каждой образующей Kmin

 

Таблица П 2.5.2

Степени точности для цилиндрических поверхностей

Степень точности	Пример назначения	Вид окончательной обработки
1, 2	Ролики подшипников 2-го класса точности, поверхности деталей плунжер­ных и золотниковых пар, валы и отверстия втулок измерительных приборов, координатных измерительных машин	Доводка, тонкое шлифование, алмазное растачивание повышенной точности
3, 4	Посадочные поверхности подшипни­ков 4-го и 5-го классов точности и соединяемые с ними поверхности ва­лов и корпусов, поверхности порш­невых пальцев и др.	Доводка, хонинговаиие, тонкое шлифова­ние, алмазное растачивание, тонкое обтачивание и растачи­вание
5, 6	Посадочные поверхности подшипни­ков 6-го и 0-го классов точности и соединяемые с ними поверхности валов и корпусов, валы редукторов	Шлифование, хонингование, чистовое об­тачивание и растачи­вание, тонкое развер­тывание, протягивание
7, 8	Подшипники скольжения двигателей, гидротурбин и редукторов; отверстия под втулки в шатунах двигателей	Чистовое точение и растачивание, развертывание, протягива­ние, зенкерование
9, 10	Подшипники скольжения при невысоких частотах вращения, поршне­вые кольца дизелей	Обтачивание, растачи­вание, сверление

 

Таблица П 2.5.3 [6]

Степени точности формы цилиндрических поверхностей в зависимости от квалитета допуска диаметра и относительной геометрической точности (по ГОСТ 24643-81)

Относительная геометрическая точность	Квалитет допуска диаметра
Степень точности формы
Нормальная (А)(60%)
Повышенная (В)(40%)
Высокая (С) (25%)
Особовысокая (менее 25%)

 

Таблица П 2.5.4.

Допуски Т (в мм) формы цилиндрических поверхностей (цилиндричности, круглости и профиля продольного сечения)

 

Степень точности	Номинальный диаметр поверхности, мм
До 3	Св.3 До 10	Св. 10 До 18	Св. 18 До 30	Св. 30 До 50	Св. 50 До 120	Св. 120 До 250	Св. 250 До 400	Св.400 До 630	Св. 630 До1000	Св. 1000 До1600
	0,3 0,5 0,8 1,2	0,4 0,6 1,6 2,5	0,5 0,8 1,2	0,6 1,6 2,5	0,8 1,2	1,6 2,5	1,2	1,6 2,5		2,5

 

 

Таблица П 2.5.5.

Допуски Т (в мкм) параллельности, перпендикулярности, наклона, торцового и полного торцового биения

 

Степень точности	Номинальная длина нормируемого участка поверхности, мм Номинальный диаметр торцовой поверхности, мм
До 10	Св. 10 До 16	Св. 16 До 25	Св. 25 До 40	Св. 40 До 63	Св. 63 До 100	Св. 100 До 160	Св. 160 До 250	Св.250 До 400	Св. 400 До630
	0,4 0,6 1,6 2,5	0,5 0,8 1,2	0,6 1,6 2,5	0,8 1,2	1,6 2,5	1,2	1,6 2,5		2,5

 

 

Таблица П 2.5.6.

Допуски Т (в мкм) радиального биения и полного радиального биения. Допуски Т (в мкм) соосности, симметричности, пересечения осей в диаметральном выражении

 

Степень точности	Номинальный размер (диаметр) рассматриваемой поверхности, мм
До 3	Св.3 До 10	Св. 10 До 18	Св. 18 До 30	Св. 30 До 50	Св. 50 До 120	Св. 120 До 250	Св. 250 До 400	Св.400 До 630	Св. 630 До1000
	0,8 1,2	1,6 2,5	1,2	1,6 2,5		2,5