Für Winkelmessungen im Maschinen- und Instrumentenbau eingesetzt verschiedene Methoden, umgesetzt durch eine Vielzahl von Messgeräten, die sich in Design, Genauigkeit, Messgrenzen und Leistung unterscheiden.
Winkelmessungen können in direkte (durchgeführt mit in Winkeleinheiten abgestuften Messgeräten) und indirekte Messungen unterteilt werden, die mit linearen Messgeräten durchgeführt werden und eine anschließende Berechnung der gewünschten Winkelwerte mithilfe trigonometrischer Funktionen erfordern. In einigen Literaturquellen werden direkte Winkelmessungen als „Messungen nach der goniometrischen Methode“ und indirekte Messungen als „Messungen nach der trigonometrischen Methode“ bezeichnet. Der Begriff „Goniometer“ kann aus dem Griechischen mit „Goniometer“ übersetzt werden; eines der Instrumente zur Winkelmessung (Goniometer) trägt den entsprechenden Namen.
Das einfachste Mittel zur Winkelmessung sind Winkelendmaße. Winkelmaße(„starre Winkelmaße“) können ein- oder mehrwertig sein. Dazu gehören Winkellehren (Nennwinkel 90°), prismatische Winkellehren mit einem oder mehreren (drei, vier oder mehr) Arbeitswinkeln sowie konische Lehren. Winkelendmaße werden ebenso wie Längenendmaße zur Messkontrolle sowie zum Einrichten von Instrumenten beim Messen durch Vergleich mit einem Normal verwendet.
Mehrwertige Linienwinkelmaße (Winkelmesser) verfügen über einen Maßstab und alle dazugehörigen messtechnischen Merkmale (Teilungswert, obere und untere Grenze des Maßstabs, Maßstabsbereich).
Die zweite Gruppe von Mitteln zur Winkelmessung sind goniometrische Geräte, mit deren Hilfe der gemessene Winkel mit den entsprechenden Werten der im Gerät eingebauten goniometrischen Kreis- oder Sektorskala verglichen wird. Zu diesen Geräten gehören Winkelmesser-Neigungsmesser mit Nonius, optische Neigungsmesser, Teilköpfe und Goniometer. Teilköpfe (optisch und mechanisch) werden für Winkelmessungen und Teilarbeiten beim Markieren und Bearbeiten von Teilen eingesetzt.
Darüber hinaus verfügen eine Reihe von Universalmessgeräten über spezielle Goniometergeräte, beispielsweise OGU-Messköpfe, die mit Messmikroskopen, Goniometern, ausgestattet sind Drehtische an großen Messmikroskopen und großen Projektoren etc.
Um die Abweichung von Winkeln von der Horizontalen und/oder Vertikalen zu messen, werden verschiedene Ebenen (Stäbe, Rahmen, mit „zylindrischen“ und kugelförmigen Ampullen), optische Quadranten und andere Geräte verwendet.
Beim Messen mit einem Winkelmesser werden die flachen oder „Messer“-Kanten der Winkelmesserlineale „ohne Spiel“ an den Seiten des zu messenden Teils angelegt. Eines der Lineale ist mit einer Kreis- oder Sektor-Goniometerskala verbunden, das andere (rotierende) ist mit einem Zeiger oder Nonius verbunden. Bei Messungen mit Teilapparat, Goniometer oder Messmikroskop werden die Kanten des Winkels mit optischen Hilfsgeräten oder anderen Vorrichtungen fixiert.
Das Wesen der indirekten („trigonometrischen“) Winkelmessung besteht darin, dass der Winkel durch Messung der linearen Abmessungen des kontrollierten Teils und Berechnung seines Werts mithilfe trigonometrischer Funktionen ermittelt wird. In diesem Fall für lineare Messungen beliebig universelles Mittel, und auch AIDS, speziell für Winkelmessungen an Kegeln und prismatischen Teilen konzipiert.
Indirekte Winkelmessungen basieren meist auf der Verwendung von Sinus- oder Tangensschemata, und das Messobjekt ist der Winkel eines speziell konstruierten rechtwinkligen Dreiecks. Die beiden Seiten dieses Dreiecks werden durch Längenmessungen abgebildet und/oder vermessen. Sie können beispielsweise zwei Beine an einem Mikroskop oder Projektor messen.
Von den Werkzeugen, die für die Durchführung „trigonometrischer Messungen“ vorgesehen sind, sind „Sinusbalken“ die gebräuchlichsten. verschiedene Arten. Das Messobjekt wird auf ein „Sinuslineal“ mit bekanntem Wert der Hypotenuse (Basisabstand des Lineals) gelegt und der Schenkel des gewünschten Winkels gemessen (Abb. 3.97).
Abb.3.97. Schema zur Messkontrolle des Kegelwinkels
Es gibt auch komplexere Implementierungen von Sinus- und Tangens-Messsystemen (Kegelmessgeräte, Geräte zur Innenkegelmessung mit Kugeln usw.).
Während der Produktion verschiedene Teile Maschinen verwenden Winkelschablonen als Messinstrumente mit dem Winkel, den das Produkt haben soll, und das Produkt wird gemäß der Schablone ohne Spiel eingestellt. Der Kontakt der Messflächen mit dem Produkt muss linear sein. Um die durch flache Kanten gebildeten Ecken von Produkten zu kontrollieren, werden daher Schablonen mit einer gemusterten (mit kleinem Radius abgerundeten) Oberfläche auf einer oder beiden Seiten des Arbeitswinkels hergestellt.
Die Arbeitswinkel der Grenzschablonen unterscheiden sich voneinander um den Wert des gesamten Toleranzfeldes des Produktwinkels.
Metallwinkel mit einem Arbeitswinkel von 90° werden zur Überprüfung der gegenseitigen Rechtwinkligkeit der Ebenen (Kanten) von Produkten sowie zur Überprüfung der Rechtwinkligkeit der relativen Bewegungen von Maschinenteilen verwendet. Darüber hinaus werden bei Montagearbeiten Winkel verwendet. Formen, Größen und technische Spezifikationen für Winkel sind standardisiert (GOST 3749 – 77).
Bei der Messung des Winkels eines Produkts im Vergleich zum Winkel eines Quadrats wird der Abstand zwischen ihnen beurteilt. Die Abweichung des Winkels des Produkts vom Winkel des Quadrats wird durch das Verhältnis der Breite der Öffnung zur Länge der Seite des Quadrats bestimmt. Da die Länge des Winkels konstant ist, kann das Spiel als Maß für die Winkelabweichung dienen. Die Lücke kann sowohl am Ende der Seite des Quadrats (der Winkel des Produkts ist kleiner als der Winkel des Quadrats) als auch am oberen Ende des Winkels (der Winkel des Produkts ist größer als der Winkel des Quadrats) beobachtet werden Quadrat). Bei der Prüfung des Spiels ist es erforderlich, das Fehlen eines Spiels zwischen den Messflächen bzw. dessen Wert festzustellen. Bei normaler Beleuchtung in der Größenordnung von (100...150) Lux erkennt das bloße Auge einen Spalt zwischen der flachen Oberfläche und der Kante des Musterlineals von etwa (1,5...2) Mikrometer. Je kürzer die Länge der Kontaktlinie zwischen Produkt und Quadrat ist, desto größer ist der Fehler bei der Schätzung des Spiels.
Wichtige Rolle Auch die Breite der Flächen in Richtung senkrecht zur Richtung des Winkelgenerators spielt eine Rolle. Bei der Breite der Kontaktflächen (3...5) mm können unsichtbare Lücken bis zu 4 Mikrometer betragen. Werden die Kontaktflächen jedoch nicht poliert, sondern geschliffen, kann der unsichtbare Spalt bis zu 6 Mikrometer betragen.
Zur genaueren Beurteilung der Lumen wird eine sogenannte Lumenprobe herangezogen.
Der Spalt, dessen Breite abgeschätzt werden soll, wird mit einer Reihe zertifizierter Lücken visuell verglichen und seine Größe anhand der Identität der beobachteten Schlitze bestimmt. Mit ausreichender Geschicklichkeit und dem Vorhandensein einer gemusterten Oberfläche auf dem Lineal kann eine solche Beurteilung mit einem Fehler in der Größenordnung von (1...1,5) µm für Lücken bis zu 5 µm und für große Lücken (bis zu 10) durchgeführt werden µm) - in der Größenordnung von (2...3) µm. Bei einem Lumen größer als 10 µm ist diese Methode nicht anwendbar. Für Lücken von 20 Mikrometern oder mehr können Sonden verwendet werden.
Zur Kontrolle der Abmessungen des Außen- und Innenkegels werden konische Lehren verwendet. Die Prüfung von Produkten durch Messgeräte ist in der Regel umfassend, da nicht nur der Winkel des Kegels überprüft wird, sondern auch sein Durchmesser im Konstruktionsabschnitt anhand der Position des Messgeräts relativ zum Produkt entlang der Achse. Zu diesem Zweck befinden sich auf der Oberfläche des Lehrdorns entweder zwei Begrenzungslinien oder ein Schulterschnitt (der Schulterschnitt wird auch bei der Hülsenlehre verwendet).
Der Kegelwinkel des Teils wird durch den Kontakt der Messoberfläche mit der Oberfläche des zu prüfenden Teils überprüft. Dazu wird das Kaliber gründlich von Staub und Öl gereinigt und auf seine konische Oberfläche eine Farbschicht (Preußischblau) aufgetragen, die diese gleichmäßig über die gesamte Oberfläche verteilt. Anschließend wird der Lehrdorn vorsichtig eingesetzt bzw. die Buchsenlehre auf das zu prüfende Teil aufgesetzt (vorher ebenfalls gründlich abgewischt) und jeweils 2/3 einer Umdrehung nach rechts und links gedreht.
Wenn die Konizität der Lehre und des zu prüfenden Teils übereinstimmt, wird die Farbe entlang der gesamten Mantellinie der Lehre gleichmäßig gelöscht. Anhand des Anteils an gelöschter und verbleibender Farbe wird die Eignung des Teils anhand seiner Konizität beurteilt. Die Fehler dieser Messmethode betragen ca. 20 Zoll. Es ist erforderlich, dass die Arbeitsflächen und Oberflächen der zu prüfenden Teile frei von Kerben, Kratzern und anderen ähnlichen Mängeln sind.
Zur Messung von Innenkegeln und keilförmigen Rillen werden zertifizierte Kugeln oder Rollen verwendet. Es werden Sinus- und Tangentenschemata verwendet, die auf der Messung oder Reproduktion des Schenkels gegenüber dem gemessenen Winkel (in beiden Schemata), der Hypotenuse (bei einem Sinusschema) oder des benachbarten Schenkels (bei einem Tangentenschema) basieren. Bei kleinen Winkeln (bis ca. 15°) sind beide Schemata nahezu gleich genau, bei großen Winkeln kann der Messfehler jedoch erheblich sein und das Tangentenschema ist hier vorzuziehen.
Der horizontale Winkel wird mit einer Methode gemessen. Bei der Messung mehrerer Winkel, die einen gemeinsamen Scheitelpunkt haben, wird die Kreismethode verwendet.
Die Arbeit beginnt mit der Installation eines Theodoliten über der Mitte des Schildes (z. B. eines Pflocks), der Sicherung der Oberseite der Ecke und der Anvisierung von Zielen (Meilensteine, spezielle Markierungen auf Stativen) an den Enden der Seiten der Ecke.
Einbau des Theodoliten in Arbeitsposition besteht darin, das Gerät zu zentrieren, zu nivellieren und das Teleskop zu fokussieren.
Zentrierung wird mit einem Lot durchgeführt. Platzieren Sie das Stativ so über dem Stift, dass die Kopfebene horizontal ist und die Höhe der Körpergröße des Betrachters entspricht. Befestigen Sie den Theodoliten auf einem Stativ, hängen Sie ein Lot an den Haken der Befestigungsschraube und bewegen Sie den Theodolit nach dem Lösen am Kopf des Stativs entlang, bis die Spitze des Lots mit der Mitte des Stifts übereinstimmt. Die Zentriergenauigkeit mit einem Gewindelot beträgt 3 – 5 mm.
Mit einem optischen Lot eines Theodoliten (sofern der Theodolit über einen verfügt) müssen Sie zunächst eine Nivellierung und dann eine Zentrierung durchführen. Die Zentriergenauigkeit des optischen Lotes beträgt 1 – 2 mm.
Nivellierung Theodolit wird in der folgenden Reihenfolge durchgeführt. Durch Drehen der Alidade stellen Sie deren Wasserwaage in Richtung der beiden Hebeschrauben ein und durch Drehen in unterschiedliche Richtungen bringen Sie die Wasserwaage auf den Nullpunkt. Dann wird die Alidade um 90° gedreht und die dritte Hebeschraube bringt die Blase wieder auf den Nullpunkt.
Fokussieren Das Teleskop wird „vom Auge“ und „vom Objekt“ gesteuert. Durch die Fokussierung „nach dem Auge“, durch Drehen des Dioptrienrings des Okulars, wird ein klares Bild des Absehens erreicht. Durch Fokussierung „auf das Motiv“ und Drehen des Ratschengriffs entsteht ein klares Bild des beobachteten Objekts. Die Fokussierung muss so erfolgen, dass sich das Bild beim Kopfschütteln des Betrachters nicht relativ zu den Strichen des Fadengitters bewegt.
Einen Winkel mit einer Methode messen. Der Empfang besteht aus zwei Halbempfängen. Bewegung in der ersten Halbzeit durchgeführt, wobei der vertikale Kreis links vom Teleskop positioniert ist. Nachdem Sie das Glied gesichert und die Alidade gelöst haben, richten Sie das Teleskop auf das richtige Visierziel. Nachdem das beobachtete Zeichen in das Sichtfeld des Teleskops gelangt ist, werden die Befestigungsschrauben der Alidade und des Teleskops festgeklemmt und mit den Zielschrauben der Alidade und des Teleskops wird die Mitte des Fadengitters auf das ausgerichtet Bild des Schildes und eine Ablesung wird in einem horizontalen Kreis aufgenommen. Nachdem Sie das Rohr und die Alidade abgenommen haben, richten Sie das Rohr auf das linke Visierziel und nehmen Sie die zweite Messung vor. Die Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Messwert ergibt den Wert des gemessenen Winkels. Wenn der erste Messwert kleiner als der zweite ist, werden 360° dazu addiert.
Die zweite Halbrezeption wird mit dem vertikalen Kreis auf der rechten Seite durchgeführt, wobei das Rohr durch den Zenit bewegt wird. Um sicherzustellen, dass die Messwerte von denen der ersten Empfangshälfte abweichen, wird das Zifferblatt um mehrere Grad verschoben. Anschließend werden die Messungen in der gleichen Reihenfolge wie im ersten Halbschritt durchgeführt.
Wenn sich die Ergebnisse der Messung des Winkels in halben Maßen um nicht mehr als die doppelte Genauigkeit des Instruments unterscheiden (d. h. 1¢ für Theodolit T30), berechnen Sie den Durchschnitt, der als Endergebnis verwendet wird.
Das Konzept der Messung mit kreisförmigen Techniken mehrere Winkel, die einen gemeinsamen Scheitelpunkt haben. Eine der Richtungen wird als erste angenommen. Richten Sie das Teleskop abwechselnd im Uhrzeigersinn und mit einem Kreis auf der linken Seite auf alle Visierziele und nehmen Sie die Messungen vor. Die letzte Ausrichtung erfolgt wieder in der ursprünglichen Richtung. Nachdem das Rohr dann durch den Zenit bewegt wurde, werden alle Richtungen erneut beobachtet, jedoch in umgekehrter Reihenfolge – gegen den Uhrzeigersinn. Aus den Messwerten des Kreises links und des Kreises rechts werden die Durchschnittswerte ermittelt und der Durchschnittswert der Anfangsrichtung davon abgezogen. Rufen Sie eine Liste der Richtungen ab – Winkel, die von der ursprünglichen Richtung aus gemessen werden.
So verwenden Sie selbst einen Winkelmesser einfacher Typ, wissen wir seit der Schule, aber es gibt noch viel mehr Arten, Einsatzbereiche und Ausführungen dieses Instruments, manchmal ist das Funktionsprinzip nicht einmal ganz klar, obwohl die Aufgabe immer noch dieselbe ist – den Neigungswinkel zu messen ein Flugzeug oder ein Raum. Wir werden versuchen, die Lücken zu schließen, während wir diesen Artikel lesen.
Goniometer – Gerät und Zweck
Dieses Werkzeug existiert, wie Sie sich vorstellen können, zum Messen von Winkeln. Dabei kann es sich nicht nur um ebene Bilder wie in Schulheften oder Produktionszeichnungen handeln, sondern auch um die Neigung von Teilen relativ zueinander in beliebigen Strukturen. Es ist möglich, Indikatoren auch in entfernten Objekten zu messen, wofür die optische Version des Geräts erfolgreich eingesetzt wird.
Wir sind daran gewöhnt, dass es aus Gründen der Zuverlässigkeit besser ist, das, was wir messen, zu berühren, d . Mit der optischen Methode können Sie Winkel berechnen, während Sie relativ weit von den untersuchten Objekten entfernt sind. Das Messergebnis wird immer in uns bekannten Gradzahlen dargestellt, die wir selbstständig zählen oder auf den Anzeigen beobachten müssen, die beispielsweise ein digitaler Winkelmesser hat. Die Instrumente unterscheiden sich in der Skala, aus der die Messwerte entnommen werden sollen.
Es kann liniert sein und auch eine zusätzliche kreisförmige Komponente enthalten, die mit Hilfe eines Pfeils einfacher zu navigieren ist. Der Maßstab wird durch einen Nonius dargestellt getrennte Arten Im Folgenden werden wir uns die Geräte genauer ansehen, wobei die fortschrittlichsten als elektronisch gelten können.
Das Gerät selbst einfaches Messgerät Winkel ist recht primitiv: zwei Lineale mit Skalen, die sich an den Winkel anpassen und den gewünschten Wert anzeigen. Andere sind komplizierter. Vor der Arbeit fixiert der Messgeräte einige Winkel des Geräts mit einem bekannten Wert, eine Art Instrumentenjustierung. Aber zum Beispiel wird ein Tischler-Winkelmesser bereits mit einem fest fixierten und gemessenen Winkel verkauft, was praktisch ist, um schnell die Neigung der Oberfläche zu beurteilen, auf der der Handwerker arbeitet.
Arten von Winkelmesswerkzeugen
Das relevanteste für Sie und mich ist ein Baugoniometer. Ohne ihn und seine treuen Begleiter (Lot und ) gäbe es keinen einzigen Ort. Die gesamte Ausrüstung ist mit einer klaren Beurteilung des Geländes in drei Dimensionen ausgestattet Installationsarbeiten, jede Markierung – all dies erfordert eine korrekte Ausrichtung im Raum, und das menschliche Auge ist alles andere als perfekt, sodass selbst die Horizontalität der Ebene schwer abzuwägen ist, geschweige denn die Winkel.
Goniometer für Sanitär- und Schreinereiarbeiten begleiten Fachleute ständig, da ihre Produkte später im Einsatz sind verschiedene Bereiche menschliche Aktivität, und die geringste Abweichung von Achsen oder Winkeln kann manchmal Leben kosten. Um zuverlässige topografische Diagramme zu erstellen, ist es auch unmöglich, unser natürliches optisches Instrument zu verwenden, ebenso wie es ihnen unmöglich ist, subtile medizinische Indikatoren auszuwerten. Daher kann ein Topograph und Orthopäde ohne ein solches Instrument nicht arbeiten.
Auch der romantische Beruf des Astronomen ist ohne ein solches Gerät nicht vollständig. Mit einem solchen Gerät in der Hand erlernen Schulkinder die ersten Grundlagen der Geometrie, meist handelt es sich dabei um gewöhnliche Quadrate mit bereits festen Winkeln bekannter Größe. Ingenieur, Bergmann, Seemann sind Berufe, die nahezu die gesamte Palette möglicher Instrumente zur Winkelmessung nutzen. Für jeden Bereich sind solche Daten mit unterschiedlicher Genauigkeit und Zuverlässigkeit erforderlich. Zunehmend kommen High-Tech-Laser-Neigungsmesser zum Einsatz, dies gilt insbesondere in Militärindustrie(Sehenswürdigkeiten).
Wenn der Anwendungsbereich nahezu unbegrenzt ist, ist die Einteilung des Instruments nach Geräten etwas bescheidener: Optik, Mechanik, Laser und Elektronik. Bereits innerhalb dieser Klassifizierung finden Sie viele weitere Parameter, die die Wahl des Kunden beeinflussen, beispielsweise zulässige Fehler. Der Preis des Produkts wird auch von Mobilität, Funktionalität, der Größe des Geräts selbst und seiner Ausstattung beeinflusst.
Mechanischer Winkelmesser – was ist das?
Ein mechanisches Gerät gilt immer noch als üblich und zugänglich. Dieser Winkelmesser ist universell einsetzbar, da Sie ihn an fast jeder Oberfläche befestigen und den Außen- und Innenwinkel messen können. Es gibt optische und Nonius-Typen. Die zweite Methode ist für die Kontaktmessung gebräuchlicher und praktischer. Nonius ist eine Hilfsskala zur Klärung, die mit der Hauptskala kombiniert wird und die Genauigkeit des Wertes um Größenordnungen erhöht. Seine Rolle kennen Sie vielleicht vom Umgang mit Messschiebern und anderen mechanischen Messgeräten.
Beim Kauf eines Gerätes ist es wichtig zu fragen, was Regulierungsdokument(Standard) Das Produkt wurde hergestellt, da die Genauigkeit ein kritischer Parameter ist. Wenn es kein Regulierungsdokument zur Überprüfung und Anpassung gibt, können Ihre Messungen weit von der Wahrheit entfernt sein. Deshalb am besten vermeiden Chinesische Hersteller, die die Kalibrierung selten so ernst nehmen, aber billiger sind als alle russischen oder europäischen Analoga.
Mechanische Gerätetypen weisen die komplizierteste Struktur auf. Der Noniustyp umfasst die folgenden Komponenten: einen Körper, an dem die Scheibe mit einer Mutter befestigt ist, eine Basis mit einer Hauptskala und einem Nonius sowie ein Lineal und einen Schaft, der sich bei der Festlegung der Winkelwerte daran entlang bewegt. Optische Ansicht besteht aus einem Gehäuse, in dem sich eine Scheibe mit Skala befindet, daran ein festes Lineal befestigt ist und auf der Scheibe eine Lupe, ein bewegliches Lineal und dessen Hebel angebracht sind. Unter der Scheibe befindet sich eine Platte mit einem Zeiger, der durch das Okular sichtbar ist. Das gesamte System wird in Bewegung gesetzt, dann am ausgewählten Ort fixiert und die Messung erfolgt durch eine Lupe.
So verwenden Sie einen Winkelmesser – ein ungefähres Funktionsprinzip
Je automatisierter das Gerät ist, desto weniger Arbeit müssen wir leisten. Bei einem elektronischen Winkelmesser müssen Sie beispielsweise nur die Lineale in der gewünschten Position fixieren und das Ergebnis wird auf dem Display angezeigt. Die Optik erfordert bereits die Installation des Instruments flache Oberfläche um Vibrationen relativ zum Horizont zu vermeiden. Und Mechaniker benötigen auch ein minimales Verständnis des Geräts selbst, um einen Weg zu finden, die Messwerte korrekt zu ermitteln. Deshalb werden wir die launischsten Fälle analysieren, die uns erwarten können.
Noniusgerät
Das Gerät wird im gewünschten Winkel auf der Ebene angebracht; Lineal und Körper müssen mit den Seiten des Winkels übereinstimmen. Jetzt zählen wir die Grade auf der Hauptskala, bis wir auf dem Nonius den Nullpunkt erreichen, so werden die Grade ermittelt. Nun bewegen wir uns entlang der Nonius-Skala, bis wir eine Teilung finden, die mit der Teilung der Hauptskala übereinstimmt, als würden wir sie zu einer geraden Linie verlängern. So werden Minuten ermittelt. Abhängig von der Genauigkeit des Geräts können die Skalenwerte abweichen; schauen Sie sich das Datenblatt Ihres Instruments an.
Optisches Gerät
Das bewegliche Lineal sollte so bewegt werden, dass es und sein feststehender Partner den gewünschten Winkel bilden. Anschließend wird der Spannring fixiert. Nun sollten wir bedenken, dass die Scheibe und die Lupe dieses Mechanismus in ihrer Position vom beweglichen Lineal abhängig sind, was bedeutet, dass sie eine Art Indikator für den gewünschten Wert darstellen. Durch eine Lupe können Sie die Markierungen auf der Scheibe beobachten, die mit der Markierung auf der Platte korrelieren, und die Messwerte des Geräts berechnen.
Zur Messung und Steuerung von Winkeln und Konizitäten gibt es folgende Methoden:
- Vergleichsmethode mit hart Kontrollinstrumente- Winkelmaße, Winkelmaße, Kegellehren und Schablonen;
- absolute goniometrische Methode , basierend auf der Verwendung von Instrumenten mit einer Goniometerskala (Nonius, Indikator und optische Goniometer);
- indirekte trigonometrische Methode , basierend auf der Bestimmung linearer Abmessungen, die mit dem gemessenen Winkel durch eine trigonometrische Funktion verbunden sind (Sinuslineale, Kegelmeter).
Name | Messgenauigkeit | Messgrenzen | Zweck |
Sinusstab (GOST 4046 - 80) | ±1,5" für 4° Winkel | Der Achsabstand beträgt 100...150 mm. Außenwinkelmessung 0...45° | Messen von Winkeln von Lehren, Linealen und Präzisionsteilen |
Kalibrierungslineal (GOST 8026-92) | Kontrolle der Abweichung von Teilen von der Ebenheit und Geradheit beim Markieren von IT.D. |
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Ebenen (GOST 9392-89, GOST 11196-74) | 0,02...0,2 mm/m | Der Teilungswert beträgt 0,01...0,15 mm/m. Arbeitslänge 100...250 mm | Messung kleiner Winkelabweichungen von der horizontalen und vertikalen Position von Instrumenten, Geräten, Strukturelementen usw. |
Winkelprismatisches Maß (Fliese) (GOST 2875-88) | Typ I: 1"...9° Typ II: 10...75°50" | Überprüfen Sie goniometrische Messgeräte, genaue Markierungen! präzise messung Ecken |
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Winkelmesser mit Nonius Typ UN und UM (GOST 5378-88) | 0... 180° (Außenwinkel), 40... 180° ( Innenecken) | Typ UN zum Messen von Außen- und Innenwinkeln, Typ UM – für Außenwinkel |
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Testquadrate 90 (GOST 3749-77) | Prüfung auf Rechtwinkligkeit |
Eine kurze Beschreibung der Messgeräte und der Kontrolle von Winkeln und Kegeln finden Sie in der Tabelle. 2.14. Schauen wir uns einige davon an.
Winkelmaße und Quadrate.
Winkelprismatische Maße dienen dazu, eine Einheit flacher Ecken von Standards auf das Produkt zu übertragen. Sie werden am häufigsten für Musterarbeiten sowie zur Überprüfung und Kalibrierung von Mess- und Kontrollinstrumenten verwendet. Winkelmaße (Abb. 2.51) können einwertig und mehrwertig sein; geometrische Figur in Form eines geraden Prismas mit justierten Flächen, die die Seiten des Arbeitswinkels darstellen.
Gemäß GOST 2875 - 88 werden prismatische Winkelmessgeräte in fünf Typen hergestellt: I, II, III, IV, V mit Arbeitswinkeln α, β, γ, δ.
Fliesen vom Typ I haben Folgendes Nennmaße Winkel a: von 1 bis 29" mit Abstufung durch 2" und von 1 bis 9° mit Abstufung durch G. Fliesen vom Typ II haben die folgenden Nennmaße des Winkels α: von 10 bis 75°50" mit Abstufung der Winkelwerte 15", T, 10", 1°, 15°10". Das entsprechende GOST legt die Nennmaße der Arbeitswinkel α, β, γ, δ für Fliesen vom Typ III, Prismen vom Typ IV und Prismen vom Typ V fest.
Basierend auf der Fertigungsgenauigkeit werden Winkelmaße in drei Klassen eingeteilt: 0, 1,2. Zulässige Abweichungen der Arbeitswinkel sowie zulässige Abweichungen von Ebenheit und Lage der Messflächen werden je nach Art der Messung und Genauigkeitsklasse geregelt. Somit liegen die zulässigen Abweichungen der Arbeitswinkel im Bereich von +3 bis +5 Zoll für Messungen der Klasse 0 und innerhalb von ±30 Zoll für Messungen der Klasse 2. Zulässige Abweichungen von der Ebenheit liegen im Bereich von 0,10 bis 0,30 µm.
Winkelmaße werden im Satz geliefert und können als Einzelmaße aller Klassen geliefert werden.
Die Arbeitsflächen von Eckmaßen haben die Eigenschaft, geläppt zu werden, d. h. daraus können Blöcke gebildet werden. Zu diesem Zweck sowie zur Herstellung von Innenwinkeln stehen spezielles Zubehör und Musterlineale zur Verfügung, die im Zubehörset enthalten sind. Bei der Zusammenstellung von Winkelmaßblöcken sind die gleichen Regeln zu beachten wie bei der Zusammenstellung von Blöcken planparalleler Endlängenmaße (siehe Unterabschnitt 2.2.1).
Dabei handelt es sich um ein Winkelmaß mit einem Arbeitswinkel von 90°. Bei der Prüfung mit Winkeln wird der Abstand zwischen dem Winkel und dem zu prüfenden Teil beurteilt. Das Spiel wird durch Augenmaß oder durch Vergleich mit dem erzeugten Spiel mithilfe von Endmaßen und einem Messlineal sowie einem Satz Fühlerlehren ermittelt.
Reis. 2.51.
Gemäß GOST 3749 - 77 unterscheiden sich Quadrate: je nach Designmerkmalen – sechs Typen (Abb. 2.52), je nach Genauigkeit – drei Klassen (0, 1, 2). Musterquadrate (Typen UL, ULP, ULSh, ULC) bestehen aus gehärteten Klassen 0 und 1 und werden für Muster- und Instrumentenarbeiten verwendet (Abb. 2.52, a, b). Tischwinkel vom Typ UP und USH (Abb. 2.52, c, d) werden für normale Arbeiten im Maschinen- und Instrumentenbau verwendet.
Reis. 2,52. :
a und b - Musterquadrate; c und d - Bankquadrate
Zulässige Abweichungen von Quadraten werden in Abhängigkeit von ihrer Klasse und Höhe H festgelegt. So sollte bei einem Quadrat 1. Klasse mit einer Höhe von 160 mm die Abweichung von der Rechtwinkligkeit der Messflächen zu den Stützen 7 Mikrometer nicht überschreiten, die Abweichung von der Ebenheit und Geradheit der Messflächen sollten innerhalb von 3 µm liegen. Für ein Quadrat mit einer Höhe von 400 mm betragen diese Werte 12 bzw. 5 Mikrometer und für ähnliche Quadrate der 2. Klasse 30 bzw. 10 Mikrometer.
Reis. 2,53. :
a und b – Goniometer vom Typ UN; c - die Zählreihenfolge nach dem Nonius; Führungs-Neigungsmesser Typ UM; 1 - Halbscheibe; 2 - Achse; 3 - quadratische Klemmschraube; 4 - zusätzliches Quadrat; 5 - bewegliches Lineal; 6 - festes Lineal; 7 und 8 - Geräte für mikrometrischen Vorschub; 9 - Feststellschraube; 10 - Nonius
Reis. 2,54. :
a - Typ I; b - Typ II; c - Typ III: 7 - Tisch; 2 - Rollenlager; 3 - Seitenstangen; 4 - Gewindelöcher; 5 - vordere Leiste
Goniometergeräte.
Diese Geräte basieren auf der direkten Messung von Winkeln mithilfe einer Goniometerskala. Am meisten mit bekannten Mitteln Messungen dieser Serie sind Lagemessgeräte mit Nonius, optische Teilköpfe (siehe Abschnitt 2.2.4), optische Lagemessgeräte, Nivelliergeräte, Goniometer usw.
(GOST 5378 - 88) sind zur Messung bestimmt Winkelmaße und Kennzeichnung von Teilen. Winkelmesser gibt es in zwei Ausführungen. Goniometer vom Typ UN (Abb. 2.53, a, b) sind für die Messung von Außenwinkeln von 0 bis 180° und Innenwinkeln von 40 bis 180° ausgelegt und haben einen Nonius von 2 und 5". Das Goniometer besteht aus Folgendem Hauptteile: Halbscheibe (Sektor) 1, festes Lineal 6, bewegliches Lineal 5, Klemmschraube des Quadrats 3, Nonius 10, Feststellschraube 9, Vorrichtungen für mikrometrischen Vorschub 7 und 8, zusätzliches Quadrat 4, Klemmschraube des zusätzlichen Quadrat 3. Zum Messen von Winkeln von Null bis 90° wird ein zusätzliches Quadrat 4 auf einem festen Lineal 6 installiert. Winkel von 90 bis 180° werden ohne zusätzliches Quadrat 4 gemessen. Die Ablesereihenfolge auf dem Winkelnonius des Winkelmessers ist ähnlich zur Anzeige auf dem linearen Nonius eines Messschiebers (Abb. 2.53, c).
Winkelmesser vom Typ UM sind für die Messung von Außenwinkeln von 0 bis 180° konzipiert und haben einen Nonius-Ablesewert von 2 und 5" (Abb. 2.53, d) und 15" (Abb. 2.53, e). Die zulässige Fehlergrenze des Goniometers entspricht dem Ablesewert entlang des Nonius.
Reis. 2,55. :
1 - gemessener Kegel; 2 - Indikator; 3-Tisch; 4 - Messlängenblock; 5 - Kalibrierplatte
Zur indirekten Messung von Winkeln bei Inspektions- und Messarbeiten sowie während Bearbeitung Verwenden Sie Sinusstäbe. Die Lineale werden in drei Ausführungen hergestellt:
Typ I (Abb. 2.54, a) ohne Grundplatte mit einer Neigung;
Typ II (Abb. 2.54, b) mit einer Grundplatte mit einer Neigung;
Typ III (Abb. 2.54, c) mit zwei Grundplatten mit doppelter Steigung.
Beim Sinuslineal vom Typ I handelt es sich um einen Tisch 1, der auf zwei Rollenstützen 2 montiert ist. Die Seitenleisten 3 und die Frontleiste 5 dienen als Anschläge für Teile, die mit Klammern auf der Tischoberfläche befestigt werden Gewindelöcher 4.
Sinuslineale gibt es in den Genauigkeitsklassen 1 und 2. Der Abstand L zwischen den Rollenachsen kann 100, 200, 300 und 500 mm betragen.
Die Messung der Kegelwinkel auf einem Sinuslineal ist in Abb. dargestellt. 2,55. Der Tisch 3, auf dem der Messkegel 1 befestigt ist, wird mit einem Längenmessgeräteblock 4 auf den erforderlichen Nennwinkel a zur Ebene der Richtplatte 5 eingestellt. Die Größe des Messgeräteblocks wird durch die Formel bestimmt
wobei h die Größe des Endmaßblocks in mm ist; L - Abstand zwischen den Achsen der Linealrollen, mm; α ist der Drehwinkel des Lineals.
Der auf einem Stativ montierte Indikator 2 bestimmt die Positionsdifferenz δh der Kegeloberfläche über die Länge 1. Die Abweichung des Winkels „, an der Spitze des Kegels wird mit der Formel berechnet
δα = 2*10 5 δh/l.
Der tatsächliche Winkel des getesteten Kegels ak wird durch die Formel bestimmt
αк = α ± δα ± Δл,
wobei Δл der Messfehler mit einem Sinuslineal ist, der vom Winkel α, dem Fehler des Endmaßblocks und dem Fehler des Abstands zwischen den Achsen der Rollen L abhängt.
So betragen die Fehler bei der Messung von Winkeln mit Sinuslinealen mit einem Abstand zwischen den Rollenachsen von 200 mm für gemessene Winkel bis 15° 3", bei der Messung von Winkeln bis 45° - 10", bei der Messung von Winkeln bis 600 - 17 ", bei Winkelmessungen bis 80° - 52".
Die Grenzen des zulässigen Fehlers von Linealen bei der Installation in Winkeln bis zu 45 ° sollten ±10 Zoll für die 1. Klasse und ±15 Zoll für die 2. Klasse nicht überschreiten.
Die staatliche Norm GOST 10529-86 unterscheidet drei Gruppen von Theodoliten: hochpräzise, präzise und technisch.
Hochpräzise Theodolite ermöglichen eine Winkelmessung mit einem Fehler von nicht mehr als 1 Zoll; Typen T1, T05.
Präzise Theodolite liefern Winkelmessungen mit einem Fehler von 2 bis 7 Zoll; Typen T2, T5.
Technische Theodolite liefern Winkelmessungen mit einem Fehler von 10" bis 30"; Typen T15, T30.
Ein zusätzlicher Buchstabe im Theodolitcode weist auf dessen Modifikation hin bzw konstruktive Lösung: A – astronomisch, M – Minenvermesser, K – mit Kompensator im vertikalen Kreis, P – Direktbildröhre (terrestrisch).
Die Landesnorm für Theodolite sieht auch die Vereinheitlichung einzelner Bestandteile und Teile von Theodoliten vor; Die zweite Modifikation hat die Nummer 2 an der ersten Stelle des Codes – 2T2, 2T5 usw., die dritte Modifikation hat die Nummer 3 – 3T2, 3T5KP usw.
Vor der Winkelmessung ist es notwendig, den Theodoliten in Arbeitsposition zu bringen, also drei Vorgänge durchzuführen: Zentrierung, Nivellierung und Montage des Teleskops.
Die Zentrierung des Theodoliten ist die Installation der Drehachse der Alidade über dem Scheitelpunkt des zu messenden Winkels; Der Vorgang erfolgt mithilfe eines Lots, das am Haken einer Schraube aufgehängt ist, oder mithilfe eines optischen Lots.
Beim Nivellieren eines Theodoliten wird die Rotationsachse der Alidade eingestellt vertikale Position; Der Vorgang wird mithilfe von Hebeschrauben und einer Wasserwaage durchgeführt, während gleichzeitig ein horizontaler Kreis erstellt wird.
Bei der Rohrinstallation geht es darum, ein Rohr entsprechend dem Auge und dem Thema zu installieren; Die Bedienung erfolgt über einen beweglichen Okularring (Montage entsprechend dem Auge – Fokussierung des Fadenkreuzes) und einer Schraube zur Fokussierung des Tubus auf das Objekt (Pos. 15 in Abb. 4.4).
Winkelmessungen werden streng nach der der Messmethode entsprechenden Methodik durchgeführt; Es gibt verschiedene Möglichkeiten zur Messung horizontale Winkel: Das ist der Weg separater Winkel(Methode der Techniken), Methode der Zirkeltechniken, Methode in allen Kombinationen usw.
Einzelwinkelmethode. Die Messung eines einzelnen Winkels besteht aus folgenden Schritten:
Richten Sie das Rohr auf den Punkt, der die Richtung der ersten Seite des Winkels festlegt (Abb. 4.16), mit dem Kreis nach links (CL) und nehmen Sie die Referenz L1;
Drehen Sie die Alidade im Uhrzeigersinn und richten Sie das Rohr auf den Punkt, der die Richtung der zweiten Seite des Winkels festlegt. Entnahme einer L2-Probe,
Berechnung des Winkels für CL (Abb. 4.16):
Verschieben des Zifferblattes um 1o - 2o bei Theodoliten mit einseitiger Ablesung und um 90o - bei Theodoliten mit zweiseitiger Ablesung,
Bewegen Sie das Rohr durch den Zenit und richten Sie es auf den Punkt, der die Richtung der ersten Seite des Winkels festlegt, mit einem Kreis nach rechts (KP); eine Messung durchführen R1,
Drehen Sie die Alidade im Uhrzeigersinn und richten Sie das Rohr auf den Punkt, der die Richtung der zweiten Seite des Winkels festlegt. eine Messung durchführen R2,
Berechnung des Winkels bei CP:
wenn die Bedingung |vl - vp|< 1.5 * t, где t - точность теодолита, вычисление среднего значения угла:
vsr = 0,5 * (vl + vp).
Das Messen des Winkels an einer Position des Kreises (CL oder CP) erfolgt in einem halben Schritt; voller Zyklus Das Messen des Winkels an zwei Positionen des Kreises ist ein Schritt.
Die Aufzeichnung der Messwerte an der Extremität und die Berechnung des Winkels erfolgen in Zeitschriften der etablierten Form.
Methode der Zirkeltechniken. Werden von einem Punkt aus mehr als zwei Richtungen beobachtet, kommt häufig die Methode der Kreistechnik zum Einsatz. Um Winkel mit dieser Methode zu messen, müssen Sie die folgenden Vorgänge ausführen (Abb. 4.17):
Stellen Sie bei CL den Messwert auf dem Zifferblatt nahe Null ein und richten Sie das Rohr auf den ersten Punkt. Lesen Sie es auf dem Zifferblatt ab.
Drehen Sie die Alidade im Uhrzeigersinn und richten Sie das Rohr nacheinander auf das zweite, dritte usw. Punkte und dann wieder zum ersten Punkt; Nehmen Sie jedes Mal Messungen entlang der Extremität vor.
Bewegen Sie das Rohr durch den Zenit und richten Sie es am Kontrollpunkt auf den ersten Punkt. Lesen Sie es auf dem Zifferblatt ab.
Drehen Sie die Alidade gegen den Uhrzeigersinn und richten Sie das Rohr nacheinander auf (n-1), ..., den dritten, zweiten Punkt und erneut auf den ersten Punkt. Nehmen Sie jedes Mal Messungen entlang der Gliedmaße vor.
Dann wird für jede Richtung der Durchschnitt der Messwerte bei CL und CP berechnet und danach die Werte der Winkel relativ zur ersten (anfänglichen) Richtung.
Die Methode der zirkulären Techniken ermöglicht es uns, den Einfluss zeitproportionaler Fehler abzuschwächen, da sich die Durchschnittswerte für alle Richtungen auf einen physikalischen Zeitpunkt beziehen.
Der Einfluss der Exzentrizität des Theodoliten auf die Messwerte entlang der Extremität. Lassen Sie in Abb. 4.18 die Drehachse der Alidade die horizontale Ebene im Punkt B schneiden, und Punkt B ist die Projektion des Scheitelpunkts des gemessenen Winkels auf dieselbe Ebene. Bezeichnen wir den Abstand zwischen den Punkten B und B. durch l, der Abstand zwischen den Punkten B und A - S.
Wenn der Theodolit am Punkt B stünde, wäre der Messwert am Glied gleich b, wenn das Rohr auf Punkt A gerichtet wäre. Bewegen wir den Theodoliten zum Punkt B", wobei wir die Ausrichtung des Glieds beibehalten; in diesem Fall ändert sich der Messwert entlang des Glieds, wenn das Rohr auf Punkt A gerichtet wird, und wird gleich b"; Die Differenz zwischen diesen Messwerten wird als Zentrierungsfehler des Theodoliten bezeichnet und mit dem Buchstaben c bezeichnet.
Aus dem Dreieck BB"A haben wir:
oder durch die Kleinheit des Winkels c
Die Größe l wird als lineares Element der Zentrierung bezeichnet, und der Winkel Q ist Eckelement Ausrichtung; Der Winkel Q wird durch die Projektion der Drehachse des Theodoliten konstruiert und vom linearen Element im Uhrzeigersinn in Richtung des beobachteten Punkts A gemessen.
Der korrekte Wert auf dem Zifferblatt lautet:
b = b" + c. (4.19)
Der Einfluss der Reduzierung des Visierziels auf die Messwerte entlang der Extremität.
Wenn die Projektion des Visierziels A" auf die horizontale Ebene nicht mit der Projektion des Mittelpunkts des beobachteten Punktes A übereinstimmt, liegt ein Reduktionsfehler des Visierziels vor (Abb. 4.19). Das Segment AA" heißt a lineares Reduktionselement und wird mit l1 bezeichnet; Der Winkel Q1 wird als Winkelelement der Reduktion bezeichnet. Es wird während der Projektion des Visierziels erstellt und vom linearen Element im Uhrzeigersinn in Richtung zum Theodolit-Einbaupunkt gezählt. Bezeichnen wir den korrekten Messwert am Glied mit b, den tatsächlichen mit b", der Fehler in Richtung BA ist gleich r. Aus dem Dreieck BAA" können wir schreiben:
oder durch die Kleinheit des Winkels r
Der korrekte Wert auf dem Zifferblatt wird sein
b = b" + r. (4.21)
Die größten Korrekturwerte c und r werden bei I = I1 = 90o (270o) erreicht, wenn.
In diesem Fall
In der Praxis der Winkelmessung werden zwei Methoden verwendet, um die Exzentrizität des Theodoliten und des Visierziels zu berücksichtigen.
Die erste Methode besteht darin, dass die Zentrierung mit einer solchen Präzision durchgeführt wird, dass der Exzentrizitätsfehler nicht berücksichtigt wird. Beispielsweise kann bei der Arbeit mit technischen Theodoliten der zulässige Einfluss von Zentrierfehlern des Theodoliten und des Visierziels mit c = r = 10“ angesetzt werden; bei einem durchschnittlichen Punktabstand S = 150 m ergibt sich l = l1 = 0,9 cm, d. h. es reicht aus, das Ziel mit einem Fehler von etwa 1 cm über dem Mittelpunkt des Punktes zu platzieren, Sie können ein herkömmliches Lot verwenden Der Theodolit oder das Visierziel mit einer Genauigkeit von 1-2 mm kann nur mit einem optischen Lot durchgeführt werden. Die zweite Methode besteht darin, die Elemente l und l1 und I1 direkt zu messen und die Korrekturen c und r mithilfe der Formeln (4.18) zu berechnen ) und (4.20) und Korrektur der Messergebnisse anhand dieser Korrekturen unter Verwendung der Formeln (4.19) und (4.21).
