Instrukcja_do_ćwiczeń_laboratoryjnych_03.doc

Laboratorium 03 - Pomiary gwintów i określanie klasy dokładności

Gwint jest elementem konstrukcyjnym spotykanym bardzo często w najrozmaitszych częściach maszyn lub urządzeniach. Ze względu na konieczność utrzymywania zamienności gwinty muszą być wszechstronnie kontrolowane pod względem wymiarowym.  Głównymi elementami konstrukcyjnymi gwintu najczęściej podlegającymi pomiarom są: skok gwintu (P), kąt zarysu (a), średnica podziałowa (d2 lub D2), średnica zewnętrzna (d lub D), średnica rdzenia (d3 lub D3).

Zależnie od zarysu gwintu w przekroju wzdłużnym przechodzącym przez jego oś, rozróżnia się trzy zasadnicze rodzaje gwintów: gwinty trójkątne, trapezowe i okrągłe. Gwint może być prawy, gdy dla obserwatora patrzącego wzdłuż osi gwintu oddalające się od niego zwoje gwintu przebiegają zgodnie z ruchem wskazówki zegarowej, albo lewy – gdy kierunek przebiegu zwojów jest przeciwny. Gwinty (znormalizowane) utworzone przez skojarzenie odpowiednio stopniowanego szeregu średnic z dobranym do każdej średnicy określonym skokiem gwintu noszą nazwę gwintów zwykłych. Gwinty o skokach mniejszych niż w gwintach zwykłych nazywają się drobnozwojowymi, a gwinty o skokach większych niż w gwintach zwykłych – grubozwojowymi.

Rys. 1. Wymiary zarysu nominalnego gwintu metrycznego

Tolerancje gwintów

Układ tolerancji i pasowań gwintów metrycznych o średnicach od 1 do 600 mm (PN‑70/M-02113) obejmuje tolerancje TD1, Td, TD2 i Td2 uporządkowane w szeregach tolerancji od 3 do 9 oraz położenia pól tolerancji określone, względem wymiarów nominalnych średnic, odchyłkami podstawowymi: dolną EI dla gwintów wewnętrznych (rys. 2) i górną es dla gwintów zewnętrznych (rys. 3). Ponadto ustalone są w nim skojarzenia szeregów tolerancji i położeń pól tolerancji, zalecane do stosowania dla różnych długości skręcania: S – małej, N – normalnej j L – długiej.

Rys. 2. Położenie pól tolerancji gwintu wewnętrznego: a) – dla EI > 0, b) – dla EI = 0

Rys. 3. Położenie pól tolerancji gwintu zewnętrznego: a) – dla es < 0, b) – dla es = 0

Rys. 4. Odchyłki podstawowe gwintu o średnicach od 1 do 600 mm

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest poznanie środków pomiarowych (narzędzi i urządzeń pomiarowych pomocniczych) stosowanych przy pomiarach gwintów oraz sposobów ich praktycznego wykorzystania, a także przeprowadzenie oceny uzyskania dokładności pomiarów tymi przyrządami.

Dla jednoznacznego określenia kształtu gwintu należy podać pięć podstawowych wymiarów (PN-85/M02001): kąt gwintu (lub kąt boku), podziałkę gwintu, średnicę zewnętrzną, średnicę wewnętrzną i średnicę podziałową.

Kąt gwintu jest to kąt między bokami zarysu. Kąt boku jest to kąt między bokiem zarysu i prostą prostopadłą do osi gwintu. Podziałka gwintu P jest to skok linii śrubowej, która posłużyła do utworzenia gwintu.

Średnica zewnętrzna (d, D) jest to odległość między wierzchołkami występów gwintu zewnętrznego (d) lub dnami bruzd gwintu wewnętrznego (D), mierzona prostopadle do osi gwintu w płaszczyźnie osiowej. Średnica wewnętrzna (d1, D1) gwintu jest to odległość między dnami bruzd gwintu zewnętrznego (d1) lub wierzchołkami występów gwintu wewnętrznego (D1), mierzona prostopadle do osi gwintu w płaszczyźnie osiowej. Średnica podziałowa (d2, D2) gwintu jest to średnica powierzchni walcowej, której wszystkie tworzące przecinają gwint w ten sposób, że ich długość objęta bruzdą jest równa objętości objętej występem.

Zarysem nominalnym gwintu nazywa się zarys gwintu odpowiadający wymiarom nominalnym średnic zewnętrznej, podziałowej i wewnętrznej.

Długość skręcenia jest to długość skojarzenia (połączenia) gwintu zewnętrznego i wewnętrznego, określana równolegle do osi gwintu, np. grubość nakrętki lub głębokość wkręcenia śruby w nagwintowany otwór nieprzelotowy.

Przebieg ćwiczenia

1. Przed rozpoczęciem ćwiczenia należy sprawdzić wyposażenia stanowiska zarówno w środki pomiarowe jak i przedmioty, które mają być mierzone.
2. Zapoznać się z przedmiotami do pomiaru, sporządzić rysunki przedmiotów (zachować proporcję) oraz zwymiarować symbolami ogólnymi (D2, D1, d2, d1, d3, r, H, TD2, TD1, Td, Td2, ES, EI, es, ei) wielkości pomiarowe gwintu.
3. Wyspecyfikować wielkości, które mają być mierzone oraz dobrać odpowiednie narzędzia pomiarowe – zatwierdzić u prowadzącego ćwiczenia.
4. Narysować schematy pomiarowe – stosując umowne oznaczenia narzędzi (środków) pomiarowych.
5. Pomierzyć wskazane wielkości (wymiary) odpowiednimi narzędziami pomiarowymi a wyniki pomiarów (P’, d’, M’, …) notować w odpowiedniej tabeli wyników. Określić wymiary nominalne oraz klasę dokładności ich wykonania.

Notowane wyniki pomiarów nie mogą być obciążone błędami nadmiernymi (grubymi), zatem należy je wyeliminować w czasie pomiarów poprzez przynajmniej trzykrotne powtórzenie pomiaru.

Wyniki pomiarów przedłożyć prowadzącemu do zatwierdzenia, gdyż są one podstawą do opracowania sprawozdania i stanowią jego część składową.

Analiza wyników pomiarów

Ponieważ błędy nadmierne – wielkości mierzonych bezpośrednio - zostały usunięte w czasie pomiarów, zatem wyniki pomiarów mogą być jeszcze obciążone błędami systematycznymi (e) oraz niepewnościami pomiarowymi (±D).

Błąd systematyczny (e) eliminuje się poprzez wprowadzenie do „surowego” wyniku x’ poprawkę c równą co do wartości błędowi systematycznemu lecz ze znakiem przeciwnym, czyli:

x = (x’ + c) ± D

gdzie:

c = - e

oraz

gdzie:

- średnia arytmetyczna wskazań (Wzi), otrzymanych za pomocą przyrządu w jednej serii kolejnych pomiarów tej samej wielkości mierzonej, wykonanych w normalnych warunkach, czyli:

Wn – wartość poprawna wielkości mierzonej określona za pomocą etalonu odniesienia (kontrolnego).

Po wyeliminowaniu błędów systematycznych (...