Структура измерительного устройства

Чувствительный элемент

Масштабирующийэлемент

Исполнительный элемент

 

Рис.1

В любом приборе различают воспринимающее, преобразующее, передающее и исполнительное звенья.

Под воспринимающим узлом в механических приборах обычно понимается чувствительный элемент, который деформируется под действием изменения измеряемой величины. Деформация чувствительного элемента от преобразователя должна быть значительно увеличена или усилена, чтобы обеспечить срабатывание исполнительного органа или повысить точность отсчета. В механических приборах эта операция производится масштабирующим преобразователем. Для отсчета или регистрации исследуемой величины служит исполнительный узел. В механических приборах в качестве данного узла выступает отсчетное устройство.

 

Рис.2

 

Для данного измерительного устройства чувствительным элементом является рычаг 1, который заканчивается наконечником, масштабирующим преобразователем – зубчатый сектор 3 и зубчатое колесо 4, находящиеся в зацеплении, а стрелка 5 и шкала 6 являются отсчетным устройством.

Описание работы измерительного устройства

 

Данное измерительное устройство состоит из основания 1, рычага 2, зубчатого сектора 3, зубчатого колеса 4, измерительного наконечника 5, пластины 6, стрелки 7, шкалы 8, металлической пластины 9.

Измерительное устройство имеет механизм, состоящий из одной рычажной и одной зубчатой пары. Передача движения от наконечника 5 к стрелке 7 осуществляется посредством последовательного соединения рычажного механизма 2, зубчатого сектора 3 и зубчатого колеса 4. Принцип действия измерительного устройства состоит в следующем: измерительный наконечник 5, которым заканчивается рычаг 2, контактирует с поверхность измеряемой детали 10. При перемещении наконечника 5 рычаг 2 поворачивается. Большое плечо рычажного механизма 2 контактирует с зубчатым сектором 3, который зацепляется с зубчатым колесом 4. Поворот рычага приводит в движение зубчатый сектор 3, который передает вращение зубчатому колесу 4. На оси зубчатого колеса 4 установлена стрелка 7, с помощью которой производится отсчет по шкале 8.

Измерение осуществляется методом сравнения с мерой. Настройка стрелки 7 на нулевое деление шкалы 8 осуществляется путем ее подгиба при расположении на пластину 6 набора плиток ПКМД размером =10мм. Измеряемая деталь устанавливается на пластину 6.

Механизмы прибора

Механизмом называется замкнутая кинематическая цепь с одним неподвижным звеном; в этой цепи заданному движению одного или нескольких ведущих звеньев соответствует вполне определенное движение каждого из ведомых звеньев.

Кинематическая цепь механизма состоит из звеньев и кинематических пар. Звеном называется совокупность жестко связанных между собой деталей, находящихся в определенном движении. Кинематической парой называется комбинация 2-х звеньев, соединение которых обеспечивает возможность движения одного из них относительно другого. Ведущим звеном механизма называется звено, соединенное с источником механической энергии, закон его движения заранее известен. Ведомыми называются звенья, движение которых определяется движением ведущих звеньев.

Рассмотрим механизмы, которые входят в состав данного измерительного устройства.

Шарнирно-рычажные механизмы

 

В шарнирно-рычажных механизмах жесткие звенья типа стержней, рычагов соединяются вращательными и поступательными кинематическими парами. Шарнирно-рычажные механизмы применяются для преобразования вращательного или поступательного движения в любое движение с требуемыми параметрами или для изменения направление движения какой-либо части. Допустим, движение происходит горизонтально, а его надо направить вертикально, вправо, влево или под каким-либо углом. Кроме того, иногда длину хода рабочего рычага нужно увеличить или уменьшить. Длину хода при шарнирно-рычажном механизме можно увеличить за счет изменения длины плеча рычага. Чем длиннее плечо, тем больше будет его размах, а, следовательно, и подача связанной с ним части, и наоборот, чем меньше плечо, тем короче ход.

 

Зубчатые механизмы

Зубчатые механизмы чаще по сравнению с другими видами механизмов применяются в машиностроении, приборостроении, в технических системах. Они служат для преобразования вращательного движения ведущего звена и передачи моментов сил.

Достоинствами таких передач являются постоянство заданного передаточного отношения, компактность, высокий КПД (0,92 … 0,98); наличие небольших сил давления на валы и опоры; высокая надежность; простота обслуживания. К недостаткам можно отнести сложность и высокую точность изготовления и сборки, наличие шума при работе, невозможность плавного бесступенчатого регулирования скорости вращения ведомого звена.

Все понятия, параметры и их обозначения, относящиеся к геометрии и кинематике зубчатых передач, стандартизированы.

Меньшее из пары зубчатых колес принято называть шестерней, большее – колесом. Термин «зубчатое колесо» можно применять как к шестерне, так и к колесу зубчатой передачи. Индексы «1» и «2» присваивают соответственно параметрам шестерни и колеса.

Зацепление зубчатых колес можно кинематически представить как качение без скольжения друг по другу двух поверхностей, называемых начальными. Для цилиндрических передач это цилиндры, для конических – конусы. Точку качения начальных поверхностей определяют как полюс зацепления.

По числу пар зацепляющихся колес зубчатые передачи бывают одно-, двух- и многоступенчатыми. По взаимному расположению осей их делят на цилиндрические – с параллельными осями (рис. 3, а), конические – с пересекающимися осями (рис. 3, д), на червячные (рис. 3, з), винтовые (рис. 3, и) – со скрещивающимися в пространстве осями. По расположению зубьев относительно образующих начальной поверхности колеса зубчатые передачи делят на прямозубые (рис. 3, а) и косозубые (рис. 3, б, в), шевронные (рис.3, в) и с круговым зубом (рис. 3, ж).

Прямозубыми называются колеса (передачи), направление каждого зуба которых совпадает с образующей начальной поверхности (цилиндра или конуса). Косозубыми называются зубчатые колеса, направление каждого зуба которых составляет некоторый постоянный угол с образующей начальной поверхности. Шевронными называются колеса (рис.3, в), зубчатый венец которых образуется из двух рядов косых зубьев противоположного направления.

Конические колеса могут быть прямозубыми, косозубыми и с круговым зубом (рис.3, д, е, ж).Зацепление зубчатых колес может быть внешним и внутренним (рис.3, г).Реечные зубчатые передачи (рис. 3, к) преобразуют вращательное движение в поступательное или наоборот.

 

г

в

а

б

д е ж

к

з и

Рис. 3

 

Наибольшее распространение получили передачи с эвольвентным профилем зубьев. Во-первых, эвольвентное зацепление мало чувствительно к отклонениям межосевого расстояния, не нарушается правильность зацепления. Во-вторых, профиль зубьев инструмента для нарезания эвольвентных зубчатых колес может быть прямолинейным, сравнительно простое изготовление и контроль инструмента и колес, одним инструментом можно нарезать колеса с разным числом зубьев. Траекторией точки контакта эвольвентных профилей зубьев является прямая линия.

По конструктивному выполнению корпуса зубчатые передачи бывают открытыми и закрытыми. Открытые не имеют защиты от попадания пыли и грязи, закрытые передачи имеют жесткий корпус и работают в масляной ванне.

По характеру своей работы передачи могут быть реверсивные и нереверсивные. Реверсивные передачи характеризуются поочередным изменением на противоположное направления движения ведущего звена.

По величине окружной скорости различают передачи – тихоходные (до 3 м/с), средних скоростей (3 … 15 м/с) и быстроходные (свыше 15 м/с).

Число зубьев колес обозначают буквой z с индексом, соответствующим индексу колеса. Основной характеристикой размеров зубьев является модуль m – отношение окружного шага к числу π. Модули стандартизированы и имеют размерность в миллиметрах. Зубчатые колеса (передачи) с модулем m < 1 называют мелкомодульными.