control dimensional si metrologie

7/24/2019 control dimensional si metrologie

1/129

1

FACULTATEA DE INGINERIE MECANIC

I MECATRONIC

CONTROL DIMENSIONAL I METROLOGIE

CURS

ANUL III INGINERIE MECANIC

ANUL II MECATRONIC

ANUL II OPTOMETRIE

ANUL II INGINERIE ECONOMICANUL II DESIGN INDUSTRIAL

TITULAR CURS:

CONF.DR.ING.EC. DESPINA DUMINIC

BUCURETI

2014


2/129

2

CUPRINS

Bibliografie ................................................................................................................ 4

1. Consideraii generale ............................................................................................ 5

2. Precizia dimensiunilor ........................................................................................... 7

2.1 Noiuni generale ............................................................................................... 7

2.2 Ajustaje ............................................................................................................ 9

2.3 Poziia intervalului de toleran ...................................................................... 10

2.4 Mrimea intervalului de toleran ................................................................... 12

2.5 Calculul ajustajelor ......................................................................................... 15

2.6 Sisteme de ajustaje ....................................................................................... 25

3. Calitatea i precizia formei geometrice ................................................................ 29

3.1 Definiii ........................................................................................................... 29

3.2 Metrologia cilindrului ...................................................................................... 31

3.3 Abaterile de la forma geometric ale pieselor cilindrice netede ..................... 33

3.4 Abaterile de la forma geometric ale pieselor delimitate de suprafee plane . 39

4. Precizia poziiei reciproce a axelor i suprafeelor............................................... 41

4.1 Definiii ........................................................................................................... 41

4.2 Abaterile de la poziia reciproc a axelor i suprafeelor ................................ 42

4.3 nscrierea pe desen a toleranelor de form i poziie ................................... 56

5. Starea suprafeelor .............................................................................................. 60

5.1 Generaliti .................................................................................................... 60

5.2 Sisteme de evaluare a rugozitii ................................................................... 61


3/129

3

5.3 Notarea pe desen a valorilor admisibile ale rugozitii ................................... 66

5.4 Metode de control al strii suprafeelor .......................................................... 67

5.5 Elemente asupra crora influeneaz rugozitatea suprafeelor ...................... 71

6. Noiuni introductive de metrologie ....................................................................... 75

6.1 Generaliti .................................................................................................... 75

6.2 Exactitatea msurrilor i incertitudinea de msurare ................................... 79

6.3 Trasabilitatea msurrii ................................................................................. 83

7. Mijloace de msurare a dimensiunilor i unghiurilor ............................................ 85

7.1 Generaliti .................................................................................................... 85

7.2 Msuri ............................................................................................................ 86

7.3 Instrumente de msurare mecanice care msoar prin metoda direct ........ 89

7.4 Instrumente de msurare care msoar prin metoda comparaiei ................. 96

7.5 Echipamente de msurare complexe .......................................................... 112

7.6 Mijloace de msurare a unghiurilor .............................................................. 117

8. Lanuri de dimensiuni ........................................................................................ 120

8.1 Generaliti .................................................................................................. 120

8.2 Rezolvarea problemei directe a lanului de dimensiuni n cadrul

interschimbabilitii totale ............................................................................................. 121

8.3 Rezolvarea problemei directe a lanului de dimensiuni n cadrul

interschimbabilitii pariale .......................................................................................... 124

8.4 Metode de rezolvare aproximativ a problemei inverse a lanului de

dimensiuni .................................................................................................................... 127


4/129

4

BIBLIOGRAFIE

1. Pau, V.; Bagiu, L.; David, I., Tolerane, Bucureti, Editura Printech, 1999

2. Pau, V.; Bagiu, L.; David, I., Msurri tehnice, Bucureti, Editura Printech, 19993. Pau, V., Duminic, D. : Controlul calitii asistat de calculator. Partea I: Metode i

instrumente de control, Bucureti, Editura Printech, 2005

4. Pau, V., Duminic, D., Gheorghe, Gh.I., Duminic, F., Tolerane, controlul calitii,

control dimensional, ndrumar de laborator, Bucureti, Editura Printech, 2003

5. Bagiu, L., Tolerane i ajustaje, Timioara, Editura Helicon, 1997

6. Dragu, D. .a., Tolerane i msurtori tehnice, Bucureti, Editura Didactic i

Pedagogic, 1982

7. G.M.S. de Silva, Basic metrology for ISO 9000 certification, Butterworth-Heinemann,

Oxford, 2002

8. Dodoc, P., Metrologie general, Editura Didactic i Pedagogic, Bucureti, 1979

9. Micu, C., Dodoc, P., Diaconescu, Gh., Manolescu, A.,Aparate i sisteme de msurare

n construcia de maini, Editura Tehnic, Bucureti, 1980

10.*** Metrology in short, 2nd edition, EUROMET, Project 673, December, 2003.

11.SR EN ISO 286-1:2010 Sistem ISO de tolerane i ajustaje. Partea 1: Baze de

tolerane, abateri i ajustaje

12.SR EN ISO 286-2:2010 Sistem de tolerane i ajustaje. Partea 2: Tabele ale treptelor

de tolerane i abateri limit pentru alezaje i arbori

13.ISO 2768-1 Toleran medie pentru lungimi i unghiuri


5/129

5

1. CONSIDERAII GENERALE

Calitatea unui produs reprezint ansamblul nsuirilor acestuia care i confer

valoare de ntrebuinare. Aceast noiune reflect gradul n care produsul satisface nevoia

social, n funcie de parametrii tehnico-economici, estetici, gradul de utilitate i eficiena

economic n exploatare, respectiv consum.

n conformitate cu sistemul de norme ISO 9000, calitatea se definete ca fiind

ansamblul proprietilor i caracteristicilor unui produs sau serviciu care i confer acestuia

aptitudinea de a satisface cerinele exprimate sau implicite ale consumatorului.

Calitatea unui produs industrial finit depinde de calitile integrate ale elementelor

constitutive. n construcia de maini, certificatul de calitate al produsului finit este dat de

ansamblul valorilor unei serii de parametri mecanici, fizici, geometrici, etc., ansamblu

determinat prin msurare.

Domeniul tiinei care se ocup de msurare poart numele de metrologie.

Msurarea reprezint ansamblul operaiilor metrologice prin care se determin

valoarea unei mrimi.

Pentru aceasta, mrimea de msurat M(numit i msurand), al crei purttor este

obiectul de msurat, se compar cu unitatea de msur ncorporat ntr-un mijloc de

msurare, n scopul stabilirii raportului numeric dintre Mi unitatea de msur Uadmis.

Aceast definiie poart denumirea de ecuaie fundamental a msurrii:

UM

m= (1.1)

Valoarea astfel obinut nu constituie rezultatul final al informaiei. Este obligatoriuca datele astfel obinute s fie prelucrate, n vederea nlturrii, pe ct posibil, a erorilor de

msurare sau a diminurii efectelor acestora. Acest lucru se realizeaz prin aplicarea unor

corecii.

Rezultatul final astfel obinut poart numele de rezultat corectat.

Din definiia anterioar, se constat c msurarea reprezint un proces

experimental prin intermediul cruia se realizeaz o analiz cantitativ.

Verificarea reprezint un proces de analiz calitativ, n urma cruia se stabiletedac mrimea analizat corespunde sau nu recomandrilor din etapa de proiectare. n


6/129

6

concluzie, verificarea este un proces experimental, realizat n scopul cunoaterii calitative

a mrimii, n limitele unui domeniu de dispersie admisibil.

Controlul calitii ntr-un proces de producie reprezint totalitatea tehnicilor i

operaiilor care permit ca, la un moment de timp dat, s se elimine toate rezultatele

neconforme cerinelor impuse sau ateptrilor. Aciunea de control presupune msurareai verificarea tuturor factorilor care se constituie drept obiecte ale msurrii i care dau

referiri asupra calitii produsului n general. Aceti factori se refer la calitatea tehnologic

a piesei, la proprietile fizico-chimice i tehnologice ale materialului piesei, la proprietile

funcionale i chiar de estetic ale produsului.

O pies sau un organ de main trebuie s ndeplineasc un anumit rol funcional

n ansamblul pe care l formeaz cu o pies pereche, cu care vine n contact imediat, i cu

piesele sau cu perechile de piese cu care intr n contact mijlocit. n acest scop, ntr-oprim faz, piesele sunt considerate corpuri geometrice cu anumite caracteristici ideale ale

dimensiunilor, formei i poziiei reciproce a suprafeelor.

n urma procesului de montaj, este necesar ca piesele s poat funciona mpreun,

ntr-un ansamblu fix sau mobil. Pentru aceasta, pe lng forma conjugat pe care trebuie

s o aib fiecare n parte, ntre ele trebuie s existe un anumit raport al dimensiunilor de

contact. n procesul de prelucrare, datorit influenei unui numr foarte mare de factori

obiectivi i subiectivi, nu este posibil realizarea riguroas a dimensiunilor proiectate. De

asemenea, forma geometric rezultat nu este cea ideal. Experiena a demonstrat ns

c un organ de main poate funciona n condiiile preconizate i n cazul n care, n urma

prelucrrii, dimensiunile sale au rezultat cu anumite abateri efective.

innd seama de aceste considerente, proiectantul trebuie s stabileasc pentru

parametrii care caracterizeaz piesa anumite abateri admisibile.

n situaia n care se admite ca piesa s aib anumite abateri de la dimensiunile i

formele teoretice, apare noiunea deprecizie de prelucrare, prin care se nelege gradul de

apropiere i de asemnare dintre parametrii obinui de piesa materializat i cei prescrii

prin proiectare.

Termenul de precizie de prelucrare se refer la:

Precizia dimensiunilor;

Precizia formei geometrice;

Precizia poziiei reciproce a axelor i a suprafeelor pieselor;

Precizia netezimii suprafeelor.

Valorile abaterilor menionate trebuie stabilite astfel nct s corespund costurilor

minime cu care se poate obine nivelul de calitate impus.


7/129

7

2. PRECIZIA DIMENSIUNILOR

2.1 NOIUNI GENERALE

Prin dimensiune se nelege valoarea numeric exprimat n uniti de msur a

unei lungimi. Valoarea dimensiunilor este determinat de o serie de factori dependeni de

condiii funcionale, de rezisten a materialului folosit, constructive, de gabarit i de

estetic.

Pe desenul de execuie al unei piese, dimensiunile se nscriu ca atare sau sub

form de lanuri de dimensiuni i se trec sub form de cote.

Principalele mrimi care determin precizia prescris a unei dimensiuni sunt definii

n SR SR EN ISO 286-1:2010 Sistem ISO de tolerane i ajustaje. Partea 1: Baze de

tolerane, abateri i ajustaje.

Valoarea considerat ca referin pentru o cot a piesei poart numele de

dimensiune nominal. Convenional, dimensiunea nominal se noteaz cu Ni reprezint

mrimea fa de care se definesc abaterile limit.

n urma procesului de prelucrare, dimensiunea rezult la o valoare real

(adevrat) X N. Se definete eroarea de prelucrarepca fiind diferena dintre valoarea

real (rezultat prin prelucrare) a dimensiunii piesei i dimensiunea nominal:

p = X N (2.1)

Determinarea dimensiunii realeXse realizeaz cu ajutorul unui mijloc de msurare.

Indicaiile acestuia vor fi afectate de erori de metod, erori specifice aparatului i erori

datorate operatorului uman. Valoarea indicat de mijlocul de msurare poart numele de

dimensiune efectiv i se noteaz cu E. Diferena ntre dimensiunea efectiv i valoarea

real reprezint eroarea de msurare m:

m = E X (2.2)

Valoarea real X nu poate fi niciodat cunoscut, deci nu pot fi cunoscute nici

valorile individuale ale celor dou erori p i m.n consecin, n practic se lucreaz cu

o valoare global numit eroare tehnic total t:


8/129

8

t = p + m = E N (2.3)

Se constat c dimensiunea efectiv Eeste dimensiunea obinut prin prelucrare i

cunoscut prin msurare. Altfel spus, ea reprezint dimensiunea real obinut cu unanumit grad de aproximaie de ctre mijloacele de msurare. n consecin se accept

caracterizarea conformitii unei piese din punctul de vedere al dimensiunii analizate prin

ncadrarea acesteia ntr-un interval cuprins ntre dou dimensiuni limit admisibile, definite

astfel:

a) dimensiune maxim admisibil: valoarea maxim a dimensiunii efective a unei

piese pentru care piesa este considerat conform din punctul de vedere al acelei

dimensiuni;b) dimensiune minim admisibil: valoarea minim a dimensiunii efective a unei

piese pentru care piesa este considerat conform din punctul de vedere al acelei

dimensiuni.

Rezult astfel o serie de abateri, definite dup cum urmeaz:

a) abatere de prelucrare: diferena algebric ntre valoarea real i dimensiunea

nominal corespunztoare;

b) abatere efectiv: diferena algebric ntre dimensiunea efectiv i dimensiunea

nominal corespunztoare;

c) abatere limit superioar: diferena algebric ntre dimensiunea limit superioar

i dimensiunea nominal corespunztoare;

d) abatere limit inferioar: diferena algebric ntre dimensiunea limit inferioar i

dimensiunea nominal corespunztoare.

Diferena ntre valoarea dimensiunii maxime admisibile i cea a dimensiunii minime

admisibile poart numele de interval de toleransau, pe scurt, toleran.

Intervalul de toleran este ntotdeauna pozitiv. Se introduc urmtoarele noiuni:

nceputul intervalului de toleran: reprezint locul n care scula ptrunde n

intervalul de toleran;

sfritul intervalului de toleran: reprezint locul n care scula prsete

intervalul de toleran.

O pies este considerat conform din punct de vedere al preciziei unei anumite

dimensiuni dac dimensiunea ei efectiv este cuprins ntre limitele admisibile ale

dimensiunilor i este considerat rebutdac dimensiunea ei efectiv se situeaz n afara

acestor limite.


9/129

9

Rebutul este recuperabil n cazul n care scula nu a atins nceputul intervalului de

toleran (nu a ndeprtat suficient de mult material).

Rebutul este nerecuperabil n cazul n care scula a depit sfritul intervalului de

toleran (a ndeprtat mai mult material dect ar fi fost necesar).

2.2 AJUSTAJE

n tehnic, piesele perechi se clasific n dou mari categorii:

piese cuprinse, denumite generic arbori;

piese cuprinztoare, denumite generic alezaje.

Ansamblul format dintr-un arbore i un alezaj poart numele de ajustaj.

Un ajustaj este caracterizat prin faptul c arborele i alezajul corespunztor auacelai diametru nominal, notat cuN.

Prin convenie, toate notaiile referitoare la arbori se scriu cu litere mici, iar notaiile

referitoare la alezaje se scriu cu majuscule. n consecin, diametrul unui arbore se va

nota cu d, iar diametrul unui alezaj se va nota cu D.

Se fac urmtoarele notaii:

dmax: dimensiunea maxim admisibil a diametrului unui arbore;

dmin: dimensiunea minim admisibil a diametrului unui arbore; Dmax: dimensiunea maxim admisibil a diametrului unui alezaj;

Dmin: dimensiunea minim admisibil a diametrului unui alezaj.

n sistemul internaional de norme ISO, abaterile se noteaz cu E (pentru alezaj)

saue (pentru arbore) (cart - fr.), iar intervalul de toleran se noteaz cu IT (International

Tolerance). ntruct acesta este sistemul de norme care se aplic n Romnia n momentul

de fa, n cele ce urmeaz se vor folosi aceste notaii. Astfel, se vor nota:

es: abaterea superioar admisibil a diametrului unui arbore, dat de relaia:

Ndes = max (2.4)

ei: abaterea inferioar admisibil a diametrului unui arbore, dat de relaia:

Ndei =min

(2.5)

ES: abaterea superioar admisibil a diametrului unui alezaj, dat de relaia:


10/129

10

NDES = max (2.6)

EI: abaterea inferioar admisibil a diametrului unui alezaj, dat de relaia:

NDEI = min (2.7)

Rezult astfel expresiile intervalelor de toleran:

pentru arbori:

( ) ( ) eieseiNesNddITd =++== minmax (2.8)

pentru alezaje:

( ) ( ) EIESEINESNDDITD =++== minmax (2.9)

Pe desenele de execuie, dimensiunile nominale i abaterile se inscripioneaz sub

forma general: eseiN , respectivESEIN . Valorile abaterilor se scriu n milimetri (nu n

micrometri !!!).

Exemplu: 005,0 003,050 .

Dac una dintre abateri este nul, aceasta nu se mai inscripioneaz pe desen.

Exemplu: 005,050 .

Dac abaterea superioar este egal ca valoare cu abaterea inferioar, se va

inscripiona pe desen modulul abaterii, precedat de semnul .Exemplu: 005,050 .

Respectarea inscripionrii pe desen a abaterilor este obligatorie, ntruct valoarea

acestora condiioneaz explicit precizia dimensional a piesei executate.

2.3 POZIIA INTERVALULUI DE TOLERAN

n funcie de semnul abaterilor, intervalul de toleran poate fi amplasat n cinci

poziii:


11/129

11

a) ambele abateri pozitive (+ES; +EI); (+es; +ei);

b) abaterea superioar pozitiv i abaterea inferioar egal cu zero (+ES; EI

=0); (+es;ei=0);

c) abaterea superioar pozitiv i abaterea inferioar negativ (+ES; -EI); (+es;

-ei);d) abaterea superioar egal cu zero i abaterea inferioar negativ (ES=0; -

EI); (es=0; -ei);

e) ambele abateri negative (-ES; -EI); (-es; -ei).

Baza de referin se consider a fi ntotdeauna dimensiunea nominal.

Reprezentarea grafic simplificat a poziiilor cmpurilor de toleran pentru alezaje

i arbori este redat n figurile 2.1, respectiv 2.2.

Fig. 2.1. Reprezentarea grafic simplificat a poziiilor cmpurilor de toleran n cazul alezajelor.

Fig. 2.2. Reprezentarea grafic simplificat a poziiilor cmpurilor de toleran n cazul arborilor.


12/129

12

ntruct att arborele, ct i alezajul au propriile lor intervale de toleran,

intereseaz modul n care aceste valori influeneaz comportamentul ajustajului. Din acest

punct de vedere, ajustajele se clasific n trei categorii:

a) ajustaje cu joc, la care maxmin dD > (n orice situaie, diametrul alezajului va fi

mai mare dect diametrul arborelui);b) ajustaje cu strngere, la care minmax dD < (n orice situaie, diametrul arborelui

va fi mai mare dect diametrul alezajului);

c) ajustaje intermediare, la care:

>

0,10,5

0,06...0,02

>0,02...1

0,08 / 0,4

0,25 / 1,25

>0,5...10

>10...50

>0,1...2

>2...10

0,8 / 4

2,5 / 12,5

>10...80 >10...80 8 / 40


65/129

65

5.2.2 Sistemul E

Sistemul E (sistemul liniei nfurtoare) presupune c un cerc de raz ralunec

peste profilul de msurat (fig. 5.8). Linia descris de ctre centrul acestui cerc, cobort

perpendicular pn la vrful asperitilor, se numete linie nfurtoare (profil de

referin).

Fig.5.8 Elementele liniei nfurtoare n sistemul E

Dac suprafaa cuprins ntre profilul real i linia nfurtoare se divide la lungimea

de baz l, se obine adncimea medie a rugozitii Rp:

=B

Ap ydxl

R1

(5.6)

Pentru evaluarea rugozitii n acest sistem, este necesar ca profilul real s fie

parcurs de un alt palpator cu raza foarte mic la vrf r, pentru a se nscrie ntre

microneregularitile suprafeei de controlat. Valoarea rugozitii stabilite prin aceastmetod depinde de raza patinei r, n consecin raza patinei trebuie standardizat.

n practic sunt recomandate dou valori:

a) r = 250 mm, atunci cnd se urmrete eliminarea din rezultat a abaterilor de

form geometric;

b) r = 25 mm, cnd se dorete eliminarea din rezultat a abaterilor de form

geometric i a ondulaiilor (situaia uzual n practic).

Razara celuilalt palpator este cuprins n intervalul 2-20 m.


66/129

66

Dac linia nfurtoare este translatat n direcia axei Oy pn n punctul

corespunztor celei mai adnci asperiti, se determin adncimea maxim a rugozitii

Rt.

5.3 NOTAREA PE DESEN A VALORILOR ADMISIBILE ALERUGOZITII

Pe desenul produsului finit se nscrie n primul rnd semnul pentru notarea

rugozitii (fig. 5.9a). n cazul n care rugozitatea este exprimat n valori Ra, se va trece

numai valoarea abaterii maxime admisibile, n m, fr simbolul Ra(fig. 5.9b).

n cazul n care valoarea rugozitii se exprim n uniti Rz, cifra reprezentnd

abaterea maxim admisibil va fi precedat de simbolul Rz (fig. 5.9c) - indicaia estevalabil pentru toi parametrii, n afar de Ra. Situaiile care reclam i indicarea valorii

minime a abaterii admisibile vor fi indicate ca n fig. 5.9d. O alt lungime de referin dect

cea standardizat se indic printr-o cifr (n mm) sub o liniu orizontal care prelungete

simbolul de notare al rugozitii (fig. 5.9e1). Dac se indic i orientarea urmelor de

achiere sub cifra care indic lungimea de referin se trece i simbolul orientrii urmelor

(fig. 5.9e2). Dac se indic un anumit tratament sau o anumit prelucrare a suprafeelor,

aceasta se nscrie deasupra liniuei care prelungete semnul rugozitii (fig. 5.9f). Cnd seindic ndeprtarea obligatorie a unui strat de material de pe suprafaa indicat prin

simbol, se noteaz ca n fig. 5.9g. Dac este interzis nlturarea unui strat de pe

suprafaa indicat prin simbol, se procedeaz ca n fig. 5.9h.

Fig.5.9 Notarea pe desen a valorilor admisibile ale rugozitii


67/129

67

5.4 METODE DE CONTROL AL STRII SUPRAFEELOR

Pentru controlul strii suprafeelor se utilizeaz trei categorii de metode:

metoda comparativ

metoda palprii

msurarea fr contact.

Determinarea comparativ a rugozitiise realizeaz folosind mostre de rugozitate.

Acestea sunt plcue dreptunghiulare avnd suprafaa plan (fig.5.10a), cilindric concav

(fig.5.10b) sau cilindric convex (fig.5.10c). Grosimea mostrelor se stabilete n funcie

de procedeul de prelucrare i trebuie s asigure acestora o valoare suficient de mare a

rigiditii.

Fig.5.10 Mostre de rugozitate

Suprafaa de msurare a unei mostre este caracterizat de rugozitatea sa i de

orientarea neregularitilor. Pentru fiecare mostr se cunoate abaterea medie aritmetic a

rugozitii Ra, care este o valoare reprezentativ pentru unul sau mai multe procedee

tehnologice diferite. Neregularitile suprafeei de msurat trebuie s fie orientate n sensul

dimensiunii mai mici a mostrei de rugozitate. Suprafaa de msurat trebuie s aib un

aspect uniform, de aceeai culoare i luciu, fr fisuri, poroziti, urme de coroziune etc.

Mostrele de rugozitate sunt executate din diferite materiale (oel, font etc.) i se

livreaz n seturi, pe serii de rugoziti, pentru diferite procedee i forme ale suprafeelor a

cror rugozitate se determin.

Mostrele de rugozitate se monteaz n supori speciali, fiind grupate n funcie de

procedeul tehnologic i de materialul utilizat.

Compararea rugozitii suprafeelor prelucrate cu rugozitatea mostrelor se poate

face cu ochiul liber pentru suprafee cu mRa 2,3> sau cu lupa pentru suprafee

caracterizate de mRa 6,1> .

Principiul metodei palpriieste prezentat n figura 5.11. Acesta const n asigurarea

contactului ntre suprafaa de msurare i un ac palpator cu vrf de diamant. Acul e solidar

cu un miez de fier care se deplaseaz n interiorul unei bobine de inducie, rezultnd o


68/129

68

variaie a fluxului magnetic care o strbate. Ca urmare, ia natere o tensiune

electromotoare direct proporional cu viteza de variaie a fluxului, deci cu viteza de

deplasare a acului palpator pe suprafa. Prin nregistrarea micrii perpendiculare pe

suprafaa de msurare se determin profilul efectiv, pe baza cruia se calculeaz

parametrii de rugozitate.

Fig.5.11 Principiul metodei palprii

Acul palpator (fig. 5.12) este realizat din diamant sau din safir i prezint un unghi la

vrf cuprins ntre 60 i 90, la care raza de rotunjire are valori cuprinse ntre 1 i 10 m.

Acul se deplaseaz de-a lungul direciei de msurare cu o vitez ce variaz ntre 5m/s i1mm/s.

Fora de msurare nu trebuie s depeasc 1cN, pentru a se evita zgrierea

suprafeelor de ctre acul palpator.

Printre avantajele metodei palprii se numr universalitatea, dimensiunile reduse,

portabilitatea i posibilitatea palprii unor lungimi semnificative, precum i posibilitatea

stocrii i prelucrrii electronice de mare finee a semnalului obinut, inclusiv analiza n

frecven a acestuia, iar ca dezavantaje se menioneaz preul relative ridicat i pericolulzgrierii suprafeei.


69/129

69

Figura 5.13 prezint soluii de rugozimetre ce implementeaz principiul palprii.

Fig.5.12 Ac palpator

a) Surtronic Duo (Taylor Hobson)

b) Mitutoyo Surftest SJ-210 c) Kosaka Laboratory Surfcorder SE-40G

Fig.5.13.Soluii de rugozimetre ce implementeaz principiul palprii.


70/129

70

n figura 5.14 sunt prezentate cu titlu de exemplificare principalele funcii i

elemente componente ale rugozimetrului SJ-201P (Mitutoyo) aflat n dotarea laboratorului.

Acesta permite msurarea, analiza i interpretarea diferiilor parametri ce

caracterizeaz rugozitatea suprafeelor. Palparea suprafeelor se realizeaz cu ajutorul

unui detector (ac) cu vrf de diamant, ataat de unitatea central, iar rezultatele obinutesunt afiate pe ecranul aparatului. Opional, ele pot fi listate separat prin intermediul unei

mini-imprimante sau al unui calculator personal.

Pentru msurarea fr contact se utilizeaz metode interferometrice. Acestea se

bazeaz pe faptul c undele difractate de fiecare punct al suprafeei de msurare

iluminat cu lumin coerent formeaz un tablou de franje de interferen dependent de

caracteristicile suprafeei. Semnalul este sesizat de o matrice de fotodetectori.

Fig.5.14 Principalele funcii i elemente componente ale rugozimetrului SJ-201P (Mitutoyo)

Software-ul care nsoete echipamentele destinate controlului strii suprafeelor

trebuie s asigure o serie de funcii, printre care se menioneaz:

funcii mecanice: asigurarea poziionrii i a vitezei necesare pe toate

axele sistemului de msurare;


71/129

71

funcii de analiz: filtrare, aplicare automat a coreciilor, calculul

parametrilor de rugozitate;

funcii de afiare: grafic, interfee utilizator configurabile, opiuni de

imprimare;

funcii de export al datelor ctre alte programe de calcul: Microsoft Excel,SPC;

funcii diverse: preferine utilizator, stocare i comparare date;

funcii de lucru n reele multiinstrumente.

5.5 ELEMENTE ASUPRA CRORA INFLUENEAZ RUGOZITATEA

SUPRAFEELOR

Indiferent de grupa din care face parte un ajustaj, din cauza faptului c piesele

perechi interacioneaz pe suprafeele conjugate, rugozitatea suprafeelor are o influen

hotrtoare asupra comportrii acestuia la montaj sau n exploatare.

n cazul suprafeelor libere, rugozitatea nu are nicio influen, cu toate c, ntruct

nu este necesar ca dimensiunile libere s fie executate foarte precis, se pot obine caliti

ridicate ale suprafeei fr dificultate.

La piesele perechi, rugozitatea suprafeelor are o importan hotrtoare asupraunei serii de factori:

a) meninerea raportului dimensiunilor de contact n limitele admisibile ale

caracteristicilor de asamblare;

b) rezistena la uzur a suprafeelor de contact;

c) rezistena la oboseal;

d) rezistena la coroziune.

a) Meninerea raportului dimensiunilor de contact ale ajustajelor in limitele

admisibile ale caracteristicilor de asamblare

n situaia ajustajelor cu joc, raportul dimensiunilor n contact D/d >1trebuie riguros

respectat n limitele toleranei ajustajului. Se cunoate c tolerana ajustajului cu joc (Tj)

are valoarea: Tj= Jmax Jmin, cu Jmax= Dmax dmin; Jmin= Dmin dmax.

Pentru aceasta, n procesul de asamblare vor fi selectate piesele ale cror

dimensiuni efective (De, de), ndeplinesc condiia:

Dmax>De>Dmini dmax>de>dmin.


72/129

72

n aceast etap, dimensiunile efective Dei desunt determinate prin msurare, iar

palpatorul aparatului de msurare percepe valoarea limit dimensional pe crestele

rugozitilor.

Dup montare i n timpul funcionrii, rugozitile se vor uza de la baza lor,

rezultnd noi valori ale dimensiunilor de contact, respectiv dimensiunile funcionale (Dfidf). Acestea satisfac urmtoarele relaii: Df>De; df


73/129

73

mai mic i se realizeaz numai pe anumite zone determinate de vrfurile asperitilor.

Suprafaa care realizeaz n mod efectiv contactul stabilete un anumit coeficient de

portan K. Acesta este cu att mai mic cu ct rugozitile sunt mai grosolane. Coeficientul

K crete odat cu creterea netezimii suprafeelor. La prelucrri obinuite (strunjire,

gurire, frezare, alezare), valoarea coeficientului K este cuprins ntre 0,15 i 0,25. ncazul suprafeelor rectificate, K= 0,50 i numai prin metode de superfinisare, coeficientul

de portan Kajunge la valori cuprinse ntre 0,90 i 0,97. Cu ct coeficientul Keste mai

mic, cu att presiunile vor fi mai mari, valori care sunt nsoite de o serie de consecine:

apariia deformaiilor plastice, creterea i depirea tensiunilor admisibile, distrugerea

prin rupere (retezare) a asperitilor, ce are drept urmare eliberarea unor particule de

metal ce vor constitui apoi elemente abrazive. Toate acestea vor avea drept efect

micorarea rezistenei la uzur a pieselor.n reprezentarea grafic a uzurii n funcie de timp se disting trei zone: I) zona uzurii

primare; II) zona uzurii normale; III) zona uzurii catastrofale (fig.5.16).

Fig. 5.16 Evoluia uzurii n timp

Din diagram se observ c uzura cea mai accentuat este n zona primar. Aici,

coeficientul de portan este minim, asperitile sunt ascuite i deci suprafeele de contact

sunt minime, ceea ce determin apariia unor presiuni de contact foarte mari. Drept

urmare, n aceast zon uzura este foarte accentuat, fenomen la care concureaz

suplimentar i mprtierea n masa lubrifiantului a particulelor metalice ecruisate, puternic

abrazive, ca efect al uzurii. Zona uzurii primare este caracterizat prin timpul 1, relativ


74/129

74

redus. n zona uzurii normale, fenomenul este atenuat de creterea suprafeei de contact

i, ca urmare, de scderea presiunii. n aceast zon, uzura progreseaz lent n timp,

caracteristic este o perioad de funcionare 2 >> 1. Zona a treia este zona uzurii

catastrofale, cnd uzura progreseaz rapid n timp, i ea se este influenat de ali factori

dect rugozitatea.

c) Rezistena la oboseal

Profilul dantelat al rugozitilor reprezint o cauz a apariiei concentratorilor de

tensiune. Unghiurile ascuite creeaz amorse de rupere prin apariia microfisurilor n

material. Apariia acestora este favorizat atunci cnd raza la baza asperitilor este

minim. Apariia microfisurilor este intensificat de neomogenitatea inerent a

microstructurii aliajului piesei, existena limitelor de separare intercristalin i de existenadefectelor interne (incluziuni nemetalice).

d) Rezistena la coroziune a materialului pieselor

n mediul n care funcioneaz piesa, datorit diferenelor de potenial

microelectrochimic, determinate de neomogenitile aliajului, unele poriuni din suprafaa

aliajului se comport ca elemente anodice, iar altele ca elemente catodice. Apare astfel o

disociere anodic. Aceasta este cu att mai accentuat cu ct rugozitile sunt mai mari i

mai ascuite, ntruct acestea favorizeaz electroliza prin creterea curenilor care se

scurg preferenial prin vrfuri.


75/129

75

6. NOIUNI INTRODUCTIVE DE METROLOGIE

6.1 GENERALITI

Metrologiareprezint domeniul tiinei care se ocup de msurare.

Metrologia ndeplinete trei funciuni principale:

1. Definirea unitilor de msur acceptate pe plan internaional (ex. metrul);

2. Realizarea fizic a unitilor de msur prin metode tiinifice (ex. realizarea

fizic a metrului cu ajutorul radiaiilor laser);3. Stabilirea lanurilor de trasabilitate pentru fundamentarea exactitii de msurare

(ex. stabilirea relaiei ntre urubul micrometric dintr-un atelier de mecanic fin

i un laborator primar dedicat metrologiei optice a lungimilor).

La mijlocul secolului al XIX-lea, a devenit foarte evident necesitatea unui sistem

metric zecimal universal, mai ales n timpul primei expoziii universale. n 1875, la Paris a

avut loc o conferin diplomatic asupra metrului. 17 guverne au semnat un tratat numitConvenia Metrului. Semnatarii au decis s creeze i s finaneze un institut tiinific

permanent: Bureau International des Poids et Mesures BIPM (Biroul Internaional pentru

Msuri i Greuti).

Confrence Gnrale des Poids et Mesures CGPM (Conferina General pentru

Msuri i Greuti) discut i examineaz activitatea desfurat de Institutele Naionale

de Metrologie, iar BIPM elaboreaz recomandri asupra noilor hotrri metrologice

fundamentale i asupra tuturor preocuprilor majore ale BIPM.

n prezent (2009), 51 de state sunt membre ale Conveniei Metrului.

Organizarea Conveniei Metrului este prezentat n figura 6.1.

Ideea care a stat la baza sistemului metric - un sistem de uniti bazat pe metru i

pe kilogram - a aprut n timpul Revoluiei Franceze. Atunci, dou etaloane de referin din

platin, pentru metru i pentru kilogram, au fost construite i depozitate la Arhivele

Naionale Franceze din Paris n 1799. De aceea, etaloanele au primit ulterior numele de

"metrul de la Arhive", respectiv "kilogramul de la Arhive". Academia de tiine Francez a

fost desemnat de ctre Adunarea Naional s proiecteze un nou sistem de uniti de

msur, pentru a fi utilizat n ntreaga lume. Ca urmare, n 1946 rile membre al


76/129

76

Conveniei Metrului au acceptat sistemul MKSA (metru, kilogram, secund, amper). n

1954, MKSA a fost extins pentru a include kelvinul i candela. Atunci, sistemul a primit

numele de Sistem Internaional de Uniti, SI.

Fig. 6.1 Organizarea Conveniei Metrului

Sistemul SI a fost stabilit n 1960, la a 11-a Conferin General pentru Msuri i

Greuti (CGPM):

"Sistemul Internaional de Uniti, SI, este sistemul coerent de uniti adoptat i

recomandat de ctre CGPM".

SI cuprinde apte uniti de baz care, mpreun cu unitile derivate, formeaz un

sistem coerent de uniti. Suplimentar, sunt acceptate i alte uniti din afara sistemului SI

pentru a fi folosite mpreun cu unitile SI.


77/129

77

O unitate de baz reprezint o unitate de msur a unei cantiti de baz dintr-un

sistem de cantiti dat. Definirea i realizarea fiecrei uniti de baz SI se modific pe

msur ce cercetarea metrologic descoper posibiliti mai precise de definire i

realizare a unitii respective.

Exemplu: definiia din 1889 a metrului se baza pe prototipul internaional din platin-iridiu, amplasat la Paris.

n 1960, metrul a fost redefinit ca fiind 1 650 763,73 lungimi de und ale unei

anumite linii spectrale a izotopului de kripton-86.

n 1983, definiia a devenit inadecvat i s-a luat hotrrea de a se redefini metrul

ca fiind lungimea drumului parcurs de lumin n vid pe o durat de timp egal cu 1/299

792 458 dintr-o secund i avnd drept reprezentare lungimea de und a radiaiei

provenite de la un laser He-Ne stabilizat cu iod.Aceste redefiniri au redus incertitudinea relativ de la 10-7la 10-11m.

n prezent,metrulse definete ca fiind lungimea drumului parcurs de lumin n vid

ntr-un interval de timp egal cu 1/299 792 458 dintr-o secund.

Romnia a fost a 16-a ar din lume care a adoptat Sistemul Metric de Uniti,

utilizarea sa devenind obligatorie de la 1 ianuarie 1866. n 1884, Romnia a aderat la

Convenia Metrului, devenind al 19-lea stat membru al acestui tratat internaional. n anul

1951 a fost nfiinat Institutul de Metrologie, devenit n 1974 Institutul Naional de

Metrologie INM. Acest institut deine etaloanele naionale ale Romniei. n anul 1992 s-a

nfiinat Biroul Romn de Metrologie Legal (BRML) ca organ de specialitate al

administraiei publice centrale.

n prezent, n Uniunea European metrologia se clasific n trei categorii:

1. Metrologia tiinific, domeniu care se ocup de organizarea i dezvoltarea

etaloanelor de msurare, precum i de ntreinerea acestora (cel mai nalt nivel).

2. Metrologia industrial, care trebuie s asigure funcionarea adecvat a

instrumentelor de msurare utilizate n industrie, precum i n procesele de

producie i testare.

3. Metrologia legal, care studiaz exactitatea i uniformitatea msurtorilor, atunci

cnd acestea influeneaz transparena tranzaciilor economice, sntatea i

sigurana public.

Metrologia fundamental nu are o definiie internaional, dar reprezint cel mai

nalt nivel al exactitii dintr-un anumit domeniu. Metrologia fundamental poate fi descris


78/129

78

ca fiind metrologie tiinific, suplimentat cu aspectele metrologiei industriale i legale

care necesit competen tiinific.

Metrologia fundamental se clasific n concordan cu 11 domenii: mas,

electricitate, lungime, timp-frecven, termometrie, radiaie ionizant i radioactivitate,

fotometrie i radiometrie, debit, acustic, cantitate de substan i metrologieinterdisciplinar.

n domeniul lungimii, subdomeniile i etaloanele de msurare de nivel nalt sunt

prezentate n tabelul 6.1.

Tab. 6.1 Domenii, subdomenii i diferite etaloane de msurare de nivel nalt n domeniul lungimii

LUNGIME

Lungimi de und

i interferometrie

Lasere stabilizate, interferometre, sisteme de

msurare prin interferometrie laser,

comparatoare interferometrice

Metrologie

dimensional

Blocuri de cale plan-paralele, rigle, calibre n

trepte, calibre inel, calibre tampon, etaloane,

comparatoare, microscoape de msurare,

etaloane optice de rectilinitate, maini de msurat

n coordonate, micrometre cu scanare laser,

micrometre de adncime

Msurri

unghiulare

Autocolimatoare, mese rotative, calibre

unghiulare, cale unghiulare, poligoane, nivele,

divizoare optice

Form

Etaloane de rectilinitate, planeitate, paralelism,

circularitate, form ptrat, etaloane referitoare la

forma cilindric

Calitatea

suprafeei

Etaloane referitoare la calitatea suprafeei, la

rugozitate, echipamente de msurare a rugozitii

Metrologia fundamentalopereaz cu trei concepte eseniale pentru caracterizarea

msurrilor:

incertitudinea de msurare, care constituie o indicaie cantitativ asupra

exactitii rezultatului unei msurri;

exactitatea metodelor de msurare i a rezultatelor msurrii, caracterizat

prin justeea i fidelitatea msurrilor;


79/129

79

trasabilitatea, ce caracterizeaz capacitatea unui rezultat al msurrii sau a

valorii unui etalon de a se raporta la referine stabilite (etaloane naionale sau

internaionale).

6.2 EXACTITATEA MSURRILOR I INCERTITUDINEA DEMSURARE

Aa cum s-a artat la nceputul cursului,msurareareprezint ansamblul operaiilor

metrologice prin care se cantitatea de msurat M, numit msurand, se compar cu

unitatea de msur ncorporat ntr-un mijloc de msurare, n scopul stabilirii raportului

numeric dintre Mi unitatea de msur Uadmis. Obinerea rezultatului final al msurrii

presupune parcurgerea completa unei metode specifice de msurare i trebuie nsoit

de precizarea valorilor numerice ale parametrilor care ar fi putut afecta acest rezultat i

care poart numele de mrimi de influen. Printre cele mai frecvente mrimi de influen

se numr temperatura, presiunea, umiditatea etc.

Valoarea adevrat a unui msurand reprezint valoarea numeric ce ar fi fost

obinut n urma procesului de msurare dac acesta nu ar fi fost afectat de nicio eroare

(situaie imposibil n practic).

Valoarea numeric obinut experimental prin compararea msurandului cu etalonulde msurare de nivel superior (spre exemplu, cu mijlocul de msurare n cazul msurrii

dimensiunii unei piese sau cu etalonul n cazul verificrii unui mijloc de msurare) poart

numele de valoare convenional adevrat.

Eroarea de msurare (eroarea absolut de msurare) reprezint diferena dintre

rezultatul msurrii i valoarea adevrat. ntruct valoarea adevrat nu poate fi

cunoscut, pentru determinarea erorii de msurare se folosete n practic valoarea

convenional adevrat.Eroarea de msurare poate fi pozitiv sau negativ, de aceea, pentru descrierea

cantitativ a acesteia, se utilizeaz modulul acesteia, denumit valoarea erorii de msurare.

Eroarea de msurarerelativ reprezint raportul stabilit ntre eroarea de msurare

absolut i valoarea medie a mrimii msurate.

Exactitatea unei msurri (eng. accuracy) reprezint gradul de concordan ntre

rezultatul unei ncercri i valoarea convenional adevrat a msurandului (mrimii de

msurat).Exactitatea unui proces sau instrument de msurare include dou componente

distincte, complementare: justeea i fidelitatea.


80/129

80

Justeea (eng. trueness) reprezint gradul de concordan ntre valoarea medie

obinut ntr-un ir mare de rezultate ale msurrii i valoarea convenional adevrat. n

sens larg, justeea poate fi interpretat ca apropiere de adevr.

Fidelitatea (eng. precision) reprezint gradul de concordan ntre rezultatele

independente ale unei msurri obinute n condiii prevzute.Fidelitatea depinde numai de distribuia erorilor i nu are nicio legtur cu valoarea

adevrat.

n funcie de condiiile n care se stabilete, fidelitatea poate mbrca forma

repetabilitii sau reproductibilitii.

Repetabilitateareprezint fidelitatea determinat n condiii de repetabilitate.

Condiiile de repetabilitate presupun c rezultatele independente se obin prin

aceeai metod, pe entiti de msurat identice, n acelai laborator, de ctre acelaioperator, utiliznd acelai echipament de msurare i ntr-un interval scurt de timp.

Reproductibilitateareprezint fidelitatea determinat n condiii de reproductibilitate.

Condiiile de reproductibilitate presupun c rezultatele independente se obin prin

aceeai metod, pe entiti de msurat identice, n laboratoare diferite, de ctre operatori

diferii, utiliznd echipamente de msurare diferite.

Figura 6.2 prezint distribuia de frecven a rezultatelor unui proces de msurare i

ilustreaz relaiile stabilite ntre valoarea adevrat, justee i fidelitate. Pe axa orizontal

au fost reprezentate rezultatele individuale xiale msurrilor, iar pe axa vertical frecvena

fia acestora.

Fig. 6.2 Reprezentarea grafic a distribuiei rezultatelor unui proces de msurare. S-au notat: -

justeea; valoarea medie a rezultatelor; fidelitatea; T valoarea adevrat; S valoareaconvenional adevrat.


81/129

81

Exactitatea msurrii se exprim prin intermediul erorii de msurare, definit ca

diferen ntre rezultatul individual al msurrii (valoarea msurat) i valoarea

convenional adevrat. Eroarea de msurare are o singur valoare numeric.

Erorile de msurare pot fi: sistematice, ntmpltoare i grosolane (fig. 6.3).

Fig. 6.3 Clasificarea erorilor de msurare

Eroarea sistematicreprezint diferena ntre media obinut ntr-un numr infinit de

msurri ale aceluiai msurand, realizate n condiii de repetabilitate, i valoarea

adevrat a msurandului.

Eroarea ntmpltoare reprezint diferena ntre rezultatul unei msurri i mediaobinut ntr-un numr infinit de msurri ale aceluiai msurand, realizate n condiii de

repetabilitate. Se constat c eroarea ntmpltoare este egal cu diferena ntre eroare i

eroarea sistematic.

Eroarea ntmpltoare este provocat de variaiile neprevzute ale uneia sau mai

multor mrimi de influen.

Eroarea grosolan (eroarea grosier) este acea eroare cu caracter singular,

accidental, ce nu poate fi justificat pe baza condiiilor obiective normale ale procesului demsurare (altfel spus, constituie o greeal n procesul de msurare). Rezultatul unei


82/129

82

msurri afectate de o eroare grosolan poart numele de valoare aberant i trebuie

identificat i exclus din irul de rezultate obinute.

Apariia erorilor de msurare este inevitabil, pe de o parte din cauza imperfeciunii

metodelor i mijloacelor de msurare, a variaiei condiiilor de mediu, a perturbaiilor

exterioare, a subiectivitii operatorului uman, i pe de alt parte pentru c nsi valoareaadevrat nu poate fi determinat riguros, fiind nlocuit cu valoarea convenional

adevrat. n consecin, rezultatul numeric al msurrii trebuie nsoit de indicarea

incertitudinii de msurare, obiectiv estimate.

Incertitudinea de msurarereprezint intervalul n care se estimeaz, cu o anumit

probabilitate, c se afl valoarea adevrat a msurandului.

Evaluarea incertitudinii de msurare presupune identificarea naturii i surselor de

provenien a erorilor, precum i estimarea incertitudinilor pariale asociate acestor erori.Exprimarea incertitudinii de msurare presupune caracterizarea efectului global al

incertitudinilor pariale i se bazeaz pe procedee ce deriv din teoria probabilitilor.

Principalele surse ale erorilor de msurare sunt urmtoarele:

obiectul supus msurrii (erori de model, consecin a idealizrii sau

simplificrii acestuia);

mijlocul de msurare (erori instrumentale);

interaciunea obiect-aparat (erori de interaciune);

influene exterioare (erori de influen).

Se constat c, n cazul instrumentelor de msurare, termenii de exactitate i

eroare de msurare sunt destul de similari. Pentru descrierea performanelor

instrumentelor, productorii prefer s utilizeze noiunea de exactitate (sau, n unele

cazuri, se limiteaz s indice fidelitatea). Pe lng exactitate, caracterizarea calitii unui

instrument de msurare mai poate fi fcut prin intermediul a trei parametri:

rezoluia: diferena ntre dou indicaii succesive ale instrumentului de

msurare (poziia ultimei zecimale n cazul aparatelor cu afiaj digital,

respectiv valoarea celei mai mici diviziuni a unui mijloc de msurare cu cadran

sau cu scar gradat);

discriminarea: cea mai mare modificare a mrimii de intrare care nu produce

schimbri detectabile ale indicaiei aparatului;

sensibilitatea: raportul ntre variaia indicaiei aparatului i variaia mrimii

care o produce (mrimea de intrare). Altfel spus, sensibilitatea descrie ct de

mult se modific indicaia aparatului la modificarea cu o unitate a mrimii de

intrare.


83/129


84/129

84

etichet. Pe baza acestei informaii, un utilizator poate decide dac instrumentul de

msurare este potrivit pentru aplicaia respectiv.

Exist trei motive principale pentru care instrumentele trebuie calibrate:

1. Asigurarea compatibilitii indicaiilor instrumentului cu alte msuri;

2. Determinarea exactitii cu care se realizeaz citirea;3. Stabilirea gradului de ncredere cu care se realizeaz citirea la instrumentul

respectiv.

Un etalon reprezint o msur material, un instrument de msurare, un material

de referin sau un sistem de msurare destinat s defineasc, s realizeze, s pstreze

sau s reproduc o unitate sau una sau mai multe valori ale unei cantiti, pentru a servi

drept referin.

Exemplu: Metrul se definete drept lungimea drumului parcurs de lumin n vid ntr-un interval de timp de 1/299.792.458 s. La nivel primar, metrul este realizat pe baza

lungimii de und a unui laser He-Ne stabilizat cu iod.

La celelalte nivele, se utilizeaz blocuri de cale plan-paralele, iar trasabilitatea este

asigurat prin utilizarea interferometriei optice, n vederea determinrii lungimii blocului de

cale n referin cu lungimea de und a laserului anterior menionat.

n prezent se consider c, dac a trecut un interval de timp prea mare de la ultima

comparare cu etalonul de nivel superior, este posibil ca lanul de trasabilitate s se rup.

De aceea este necesar ca mijloacele de msurare s fie verificate periodic.


85/129

85

7. MIJLOACE DE MSURARE A DIMENSIUNILOR I

UNGHIURILOR

7.1 GENERALITI

Unitatea de msur folosit n sistemul internaional SI pentru msurarea lungimilor

este metrul, care se definete ca fiind lungimea drumului parcurs de lumin n vid ntr-un

interval de timp egal cu 1/299 792 458 dintr-o secund. Pentru exprimarea facil a valorilornumerice rezultate se folosesc o serie de multipli i submultipli ai metrului. n tehnic, cei

mai rspndii sunt urmtorii:

milimetrul: 1mm = 10-3m;

micrometrul: 1m = 10-6m;

nanometrul: 1nm = 10-9m.

n activitatea zilnic se folosesc uzual kilometrul: 1km = 103m, dar i decimetrul:

1dm = 10-1m i centimetrul:1cm = 10-2m. n tehnic, utilizarea acestor uniti de msur nu

este ns recomandat.

Sunt frecvent ntlnite i o serie de uniti care nu aparin sistemului internaional SI:

inch (ol): 1in = 25,4mm;

foot (picior): 1ft = 0,3048m;

yard: 1yd = 0,9144m;

mil: 1 mile = 1609,344m.

Unitatea de msur folosit n sistemul internaional SI pentru msurarea

unghiurilor plane este radianul. Acesta reprezint unghiul plan cu varful n centrul unui

cerc care delimiteaz pe circumferinta cercului un arc a crui lungime este egal cu raza

cercului.

Uzual, pentru caracterizarea unghiurilor se folosesc ns gradul sexagesimal i

submultiplii si:

grad : 1rad = 180;

minut: 1 = 60;

secund: 1 = 60.


86/129

86

Pentru msurarea unghiurilor solide se folosete steradianul. Acesta reprezint

unghiul solid cu varful n centrul unei sfere care delimiteaz pe circumferina sferei o arie

egal cu aria unui ptrat cu a crui latur este egal cu cu raza sferei.

n consecin, unghiul subntins de ntreaga suprafa a unei sfere este egal cu 4

steradiani.Determinarea valorii numerice a unui msurand presupune compararea acestuia cu

unitatea de msur. Sistemele tehnice care permit determinarea valorilor de msurat

poart numele generic de mijloace de msurare. Acestea se clasific n:

msuri, n situaia cnd materializeaz unitatea de msur a unei mrimi;

msurile pot avea valoare unic sau valori multiple;

instrumente de msurare, care conin cel puin o msur aezat pe fluxul

semnalului (micrometre, comparatoare etc.); instalaii de msurare, cnd mijlocul de msurare este format din mai multe

msuri i aparate de msurare situate pe fluxul semnalului.

7.2 MSURI

Msurile au rolul de a materializa o unitate de msur sau anumii multipli sau

submultipli ai acesteia.Cele mai rspndite msuri sunt lerele de grosime, sferele, calele plan-paralele i

calibrele.

Lerele de grosime(fig. 7.1) reprezint msuri terminale cu valoare unic, n form

de lamel metalic flexibil de diferite grosimi. Lerele se utilizeaz la verificarea

interstiiului dintre dou suprafee prelucrate, la reglarea i verificarea reglajului

mecanismelor, la determinarea jocurilor provocate de uzur.

Sferelesunt bile calibrate de diferite diametre utilizate pentru controlul conicitilor

interioare. n laboratoarele metrologice se gsesc sub form de seturi pstrate n truse.

Calele plan-paralelesunt msuri terminale cu rolul de a transmite dimensiunea de

la etalonul de lungime la piesa controlat. Dimensiunea pentru care servesc drept etalon

este determinat de distana dintre dou suprafee plan-paralele, numite suprafee de

msurare.

Calele au o form paralelipipedic sau cilindric i sunt executate din oel aliat, cu o

duritate minim a suprafeelor de msurare de 62 HRC i o rugozitate Ra=0,012m.

Lungimea nominal impus ln se exprim n milimetri i se nscrie pe una dintre


87/129

87

suprafeele de msurare, cnd mmln 5,5 , sau pe una dintre suprafeele laterale, cnd

mmln 5,5> - fig. 7.2.

Fig. 7.1 Lere de grosime

Cel mai frecvent, calele au forma unui paralelipiped dreptunghic. Calele de form

cilindric se construiesc pentru dimensiuni cuprinse ntre 25 i 1000mm, din 25 n 25mm,

i servesc ndeosebi la verificarea i reglarea anumitor aparate de msurat (de exemplu,

micrometre de exterior cu intervalul de msurare mai mare de 25mm). De regul, calele

plan-paralele se livreaz n truse fig. 7.3.

Fig.7.2 Inscripionarea calelor plan-paralele Fig.7.3 Trus de cale plan-paralele (Mitutoyo)

n funcie de valorile abaterilor limit, calele plan-paralele se grupeaz n cinci clase

de precizie, notate cu 00, 0, 1, 2, 3. Cea mai precis dintre ele este clasa 00.

Calele plan-paralele se execut cu lungimi nominale impuse, ce reprezint termeniiunei serii constituite n progresie aritmetic. Suprafeele de lucru ale calelor trebuie


88/129

88

prelucrate astfel nct s aib proprietatea de aderare ntre ele, la suprafee plane din

acelai material sau la lame de cuar sau din sticl special. Aderarea poate avea loc prin

simplu contact (la clasele de precizie 00 i 0) sau prin apsare (la clasele 1,2 i 3).

Proprietatea de aderare a calelor d posibilitatea formrii blocurilor de cale. Un bloc

de cale poate avea practic orice dimensiune. Dimensiunea blocului de cale este egal cusuma dimensiunilor lungimilor componente.

Calibrele sunt dispozitive utilizate la controlul dimensiunilor cu tolerane. Fiecare

calibru este prevzut cu cte dou suprafee cilindrice de control, denumite suprafa trece

(T) i suprafa nu trece(NT).

Verificarea alezajelor se face cu calibre tampon (fig. 7.4), iar pentru verificarea

arborilor se folosesc calibre potcoav i calibre inel (fig. 7.5).

Fig.7.4 Principiul de verificare al alezajelor

cu calibre tampon Fig.7.5 Principiul de verificare al arborilor cu calibre inel


89/129


90/129

90

Fig. 7.6 ubler de exterior. 1 rigl; 2 cioc fix; 3 cioc mobil; 4 cursor; 5 scar gradat; 6

vernier; 7 - urubului de blocare a cursorului; 8 urub de blocare; 9 - sistem de control al

deplasrii fine a cursorului.

Fig. 7.7 Exemple de citire

Exist ublere pentru msurri obinuite (de exterior, de interior, ublere de

adncime fig. 7.8) i ublere pentru msurri speciale (pentru roi dinate, de trasaj,

pentru coniciti etc.).

Valoarea diviziunii instrumentelor de msurare cu vernier poate fi de 0,1mm,

0,05mm, 0,02mm i 0,01mm .

n funcie de tipul dispozitivului indicator, pe lng soluiile clasice cu rigl gradat

i vernier s-au realizat i ublere cu cadran (fig. 7.9) sau cu dispozitiv de afiare digital (fig.

7.10).

012345678910

0 1 2 43

12

3

4 5

6

7 8

9


91/129

91

Fig. 7.8 ubler de adncime. 1 rigl gradat; 2 talp de aezare; 3, 4 cursor; 5- scar

gradat inscripionat pe rigl; 6 vernier; 7 urub de blocare; 8 mecanism de avans fin; 9

urub de blocare a cursorului; 10 suprafa frontal a riglei

12

3

45

6

7

89

000.00

Fig. 7.9 ubler cu cadran gradat Fig. 7.10 ubler cu dispozitiv de afiare digital

n cazul ublerului cu cadran gradat, acul indicator al cadranului amplasat direct

pe cursor este montat rigid pe axul unui pinion care angreneaz cu o cremalier din

componena riglei gradate. Deplasarea riglei fa de cursor, deci deplasarea cremalierei,

conduce la modificarea instantanee a indicaiei acului.

Principiul de funcionare al ublerului cu dispozitiv de afiare digital este constituitde modificarea capacitii unui condensator ncorporat n funcie de variaia dimensiunii de

012345678910

0 1 2 43

1

3

4 5

6

9 7

8

210


92/129

92

msurat. Citirea se face direct pe ecranul dispozitivului de afiare, fr a fi necesare alte

prelucrri ale rezultatului. De regul, rezoluia acestui tip de ublere este de 0,01mm.

nelegerea modului de citire al indicaiei instrumentelor de msurare cu vernier

presupune cunoaterea principiului vernierului. Se consider c pe vernier se traseaz n

diviziuni. Gradarea se face pornind de la principiul c la n diviziuni ale vernieruluicorespund (n-1) diviziuni ale scrii principale. Valoarea poart numele de modulul

vernieruluii se alege, n general, 1 sau 2.

Regula de citire a indicaiilor unui ubler este urmtoarea:

Dacdiviziunea zero de pe vernier se afl ntre diviziunile ,,m i ,,m+1 de pe rigla

gradati a ,,v-a diviziune de pe vernier se afl n prelungirea unei diviziuni oarecare a

riglei, distana dintre suprafeele de msurare ale ublerului, deci rezultatul msurrii, se

obine din relaia:

E = m + vi, (7.1)

unde i reprezintprecizia de citire a ublerului.

n consecin, rezultatul msurrii va conine dou componente: o parte ntreag,

care se citete pe rigl, multiplu de uniti ntregi (milimetri) i o parte fracionar, citit pe

vernier, care reprezint fraciunile de milimetru.Diviziunea zero a vernierului se afl n dreapta diviziunii m a riglei. Aadar se

poate scrie:

E = m + x, x < 1 (7.2)

Dac de la diviziunea m de pe rigl i pn la diviziunea aflat n prelungirea

diviziunii va vernierului sunt kdiviziuni, fraciunea de milimetru xse poate scrie:

x = ka - vav, (7.3)

unde av reprezint intervalul dintre dou diviziuni ale vernierului, iar a intervalul

dintre dou diviziuni ale scrii gradate.

Din modul de inscripionare a vernierului rezult relaia dintre cele dou diviziuni:

( )n

anav

1=

(7.4)


93/129

93

Corespunztor lungimii vavde pe vernier, pe rigl sunt trasate k diviziuni, unde k

este numr ntreg. El poate fi, deci, exprimat:

=

a

avk v +1 (7.5)

unde prin [n]s-a notat partea ntreag a numrului n. Se obine:

( )

=

a

an

nv

k

1

+1 (7.6)

=

nv

vk +1 (7.7)

ntruct v < n, rezultn final:

vk = (7.8)

Din (7.3) rezult:

( )n

anvvax

1=

(7.9)

respectiv:

navx = (7.10)

Relaia (7.2) devine:

na

vmE += (7.11)

Mrimea n

a

i= reprezint valoarea citirii la vernier. Se demonstreaz, deci,corectitudinea rezultatului (7.1).


94/129

94

Micrometrelesunt mijloace de msurat lungimi cu amplificare mecanic a cror

funcionare se bazeaz pe principiul urubului micrometric: micarea de rotaie imprimat

acestuia de ctre operator este transformat ntr-o deplasare liniar a tijei. Dac urubul

este rotit cu unghiul [rad], valoarea deplasrii liniare s[mm] a tijei este dat de relaia:

=2p

s [mm] (7.12)

unde p [mm] reprezintvaloarea pasului urubului. n consecin, la o rotaie completa

urubului, acesta se deplaseaz cu o valoare egalcu pasul. Uzual, p=0,5 mm.

Valoarea diviziunii micrometrului este datde relaia:

dd N

pV = [mm] (7.13)

unde Nd reprezintnumrul diviziunilor de pe tamburul micrometrului. De regul Nd = 50,

de unde rezultVd= 0,01 mm.

n funcie de tipul msurtorilor ce se pot efectua cu ele, exist micrometre de

exterior, de interior i de adncime.Micrometrele de exterior (fig. 7.11) sunt utilizate pentru msurarea dimensiunilor

exterioare. n funcie de destinaie, s-au realizat micrometre pentru msurri obinuite,

pentru roi dinate, filete, srm, evi, etc.

Micrometrele de interior sunt utilizate pentru a msura dimensiuni interioare. n

funcie de tipul constructiv, micrometrele de interior pot fi: de tip vergea (fig. 7.12), cu flci,

cu bacuri autocentrante.

Pentru msurarea gurilor nfundate sau a pragurilor se folosete micrometrul de

adncime (fig. 7.13).

Dimensiunea de msurat (piesa) este cuprins ntre dou suprafee plane i

paralele. Suprafeele de msurare trebuie s fie clite sau placate cu plcue realizate din

carburi metalice. Ele se realizeaz din oel de scule, iar duritatea lor este cuprinsntre 59-

62 HRC. Potcoava micrometrului trebuie izolat termic.

Orice micrometru este prevzut cu un dispozitiv pentru limitarea forei de

msurare. Pentru aceasta, s-a prevzut ca rotaia urubului s se fac prin intermediul

unui clichet ce acioneaz simultan tamburul i tija urubului micrometric ct timp nu este

depit valoarea maxim admisibil a forei de msurare. Dac se depete aceast


95/129

95

valoare, clichetul se rotete n gol i nu mai transmite micarea. Valoarea maxim a forei

de msurare este 72 N.

1 2 3 4 5 6 7 8 9Fig. 7.11 Micrometru de exterior. 1 - potcoav; 2 - nicoval; 3 - suprafa de msurare; 4 - tija

urubului micrometric; 5 - mecanism de blocare a tijei cilindrului, ce poate avea diverse forme; 6 -

cilindru gradat solidar cu piulia micrometric; 7 - tambur gradat; 8 - urub micrometric; 9 -

dispozitiv de limitare a forei de msurare.

123456

1

23

45

6

Fig. 7.12 Micrometru tip vergea. 1, 6 - suprafee

sferice de msurare; 2 - urub micrometric; 3 - tambur

gradat cu o poriune conic; 4 - buc filetat; 5 -

scar gradat.

Fig. 7.13 Micrometru de adncime. 1 - tij

de msurare; 2 - talp de aezare; 3 - bra

cilindric; 4 - buc gradat; 5 - tambur; 6 -

dispozitiv de limitare a forei de msurare.


96/129

96

Citirea indicaiilor micrometrului (fig. 7.14) se face astfel: pe scara gradat de pe

cilindru se citesc milimetrii i jumtile de milimetru, folosindu-se ca indice marginea

tamburului 7 (fig. 7.11), iar pe tamburul conic gradat se citesc fraciunile de milimetru,

folosindu-se ca indice generatoarea cilindrului gradat pe care este amplasat scara. Cele

dou citiri se nsumeaz i se obine rezultatul final.Marginea tamburului 7 este de form conic pentru a evita eroarea de paralax,

eroare ce apare din cauza faptului c indicele i reperele scrii gradate nu sunt n acelai

plan, iar vizarea nu este perpendicular pe planul scrii.

0 5

d5

05,95 mm

0 5

6,32 mm

30

35 0

mm

35

305

6,82Rezultat corect citit:

6,32 mmRezultat corect citit:

6,82 mm

Rezultat corect citit:5,95 mm

Fig. 7.14 Citirea indicaiilor micrometrului

7.4 INSTRUMENTE DE MSURARE CARE MSOAR PRIN

METODA COMPARAIEI

Exist o gam larg de instrumente de msurare care msoar prin metoda

comparaiei: aparate cu amplificare mecanic, aparate electrice, aparate pneumatice,

aparate optico-mecanice i optice.

Printre cele mai rspndite aparate de msurare cu amplificare mecanic se

numr comparatoarele cu roi dinate, pasametrele, ortotestele.

Comparatoarele mecanice cu roi dinate(fig. 7.15) sunt aparate de msurat lungimi

destinate msurrilor relative (comparrii) la care deplasarea unui palpator este transmis,

prin intermediul unui sistem de amplificare cu roi dinate, prghii sau roi dinate i prghii,

unui ac ce se deplaseaz n planul unui cadran gradat.


97/129

97

Raportul de amplificare al acestor aparate reprezint raportul dintre deplasarea

acului indicator i deplasarea tijei palpatoare i este egal, totodat, cu raportul dintre

diviziunea scrii gradate i valoarea acestei diviziuni:

VDDk= (7.14)

Valoarea diviziunii scrii gradate la comparatoarele cu amplificare mecanic poate

fi de 0,01 mm, 0,002 mm sau 0,001 mm. Cadranul gradat poate fi nlocuit cu un dispozitiv

de afiare numeric la care valoarea uzual a diviziunii este de 0,001 mm.

010

20

30

4050

60

70

80

90

r8h612

3

4

5

6

7

8

9

10

1113

14

12 b

Fig.7.15 Comparator mecanic cu roi dinate i cadran. 1 - carcas; 3 - ureche de fixare facultativ,

care prezint i o eventualdegajare 2; 4 - geam; 5 - vrf de msurare, fixat prin braul de fixare 7;

6 - tij palpatoare; 8 - urub pentru blocarea ramei mobile 9; 10 - cadran gradat; 11 - ac indicator;

12 - scar gradat (n sutimi de mm); 13 - scar gradat n mm; 14: indici de toleran.

n figura 7.16 este prezentatschema de principiu a comparatorului cu cadran cu

valoarea diviziunii de 0,01 mm.

Palpatorul prezint o poriune pe care este realizat o cremalier. Sub aciunea

unei fore de contact de aproximativ 1N exercitat de arcul elicoidal, aceasta angreneaz

cu un pinion cu z2 = 16 dini solidar cu o roat dinat cu z3= 100 dini. Roata antreneaz


98/129

98

un alt pinion, z1 = 10 dini, pe al crui ax este montat rigid acul indicator de lungime R. Al

doilea indicator destinat numrului de ture este montat pe arborele roii z2.

Cu pinionul z1mai angreneaz i roata dinat z4, pe al crei ax este montat un

arc spiral plan avnd rolul de a asigura permanent contactul dinilor pe acelai flanc,

indiferent de sensul de rotaie al angrenajelor (pentru a elimina cursa moart laschimbarea sensului de rotaie).

t

1z=1

z=1

z=1z=1

12

4

3

1

Fig.7.16 Schema de principiu a comparatorului cu cadran cu valoarea diviziunii de 0,01 mm.

Pentru calculul raportului de amplificare al acestui tip de comparatoare, se

consider c, la o deplasare xa tijei palpatoare, axul roilor z2i z3se rotete cu unghiul 2

dat de relaia:

22

2mz

x= (7.15),

unde mreprezintmodulul roilor dinate (m = 0,199) i se tie c, pentru o roat

dinat,2

mzr= .

Roata z3 se rotete i ea cu unghiul 2, la periferia ei rezultnd deplasarea pe

arcul de cerc s:


99/129

99

,2

32

mzs = (7.16)

2

3

z

zxs = (7.17)

Roata z1, pe arborele creia e montat acul indicator, se va deplasa cu acelai arc

de cerc, corespunztor unui unghi de rotaie al arborelui 1:

11

2mz

s= , (7.18)

2

3

11

2z

z

mzx

= (7.19)

n final, deplasarea acului n planul cadranului gradat va rezulta:

Rsac = 1 , (7.20)

Rz

z

mzx

sac2

3

1

2= (7.21)

Se poate calcula, aadar, valoarea raportului de amplificare al comparatorului

mecanic cu cadran cu valoarea diviziunii de 0,01 mm:

213

2zz

z

mR

x

sk ac == (7.22)

Pentru comparatorul cu cadran de diametru 60mm, R= 25 mm, i, din relaia

(7.22), k= 150. Diviziunea scrii, respectiv distana dintre dou repere vecine de pe scara

gradat, este D= 1,5 mm. Rezult valoarea diviziunii scrii:

mmk

D

VD 01,0150

5,1

=== (7.23)


100/129

100

Comparatoarele cu cadran cu valoarea diviziunii de 0,002 mm i 0,001 mm

prezint cadranul gradat n micrometri, iar mecanismul de transmitere i amplificare a

micrii palpatorului este format din roi dinate sau roi dinate i prghii.

ntruct comparatorul este un aparat destinat msurrilor prin comparaie, o etap

obligatorie nainte de nceperea msurrii o constituie reglarea sa la zero cu ajutorul unuibloc de cale plan-paralele sau cu o pies de referin. Se formeaz blocul de cale (sau se

ia piesa de referin) i se amplaseaz pe masa suportului, dup care dispozitivul de

afiare al aparatului este reglat pn cnd ambele ace indicatoare se gsesc n dreptul

valorilor 0 de pe cele scrile gradate corespondente.

Abia dup reglarea la zero a aparatului se poate trece la citirea propriu-zis.

Msurarea unei noi dimensiuni, diferite de precedenta, presupune efectuarea unei noi

reglri la zero.Reglarea la zero a aparatului nainte de msurarea propriu-zis reprezint o etap

obligatorie n orice situaie n care se utilizeaz un instrument care msoar prin

comparaie.

n figura 7.17 sunt prezentate exemple de citire.

70 30

6050

40

8090

0

2010

70 30

6050

40

8090

0

2010

10

12

0

0,26 mm 2,43 mmRezultat

corect citit:

Rezultat

corect citit:

Fig.7.17 Exemple de citire

Ortotestul este un aparat de msurdestinat msurrii relative (prin comparare) a

dimensiunilor liniare i a abaterilor de la forma geometric sau de la poziia reciproc a

pieselor. Variaia liniar a dimensiunii piesei de msurat este preluat de un palpator i,

prin intermediul unui mecanism de transmitere i amplificare format din prghie i sector

dinat, este convertit n deplasarea unghiular a unui ac indicator.


101/129

101

n figura 7.18 este prezentat schema de principiu a aparatului. Se observc tija

palpatoare 1 deplaseaz prghia 2, n form de ,,Z. Aceasta se poate roti n jurul

articulaiei 3 i este prevzutn partea superioar cu sectorul dinat 4, care angreneaz

cu pinionul 5. Prin intermediul acestui angrenaj, micarea se transmite la acul indicator 6,

care se deplaseaz pe cadranul gradat 7. Acul indicator este montat rigid pe axulpinionului 5.

Pentru a se realiza transmiterea corect a micrii, n corpul tijei palpatoare 1 s-a

practicat un canal frezat n care intr capul prghiei n form de ,,Z. n acest fel,

eventualele ocuri i vibraii la care este supus aparatul nu se mai transmit ntregului

mecanism.

Arcul spiral plan 10, montat cu un capt pe axul pinionului 5, iar cu cellalt

n carcasa aparatului, servete la meninerea contactului permanent dintre diniiangrenajului format din sectorul dinat i pinion.

r4

r3

r2

r1

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Fig. 7.18 Schema de principiu a ortotestului

Contactul permanent palpator-pies de msurat se realizeaz permanent prin

intermediul arcului 8, care asigur i fora de msurare. Arcul de compresiune 9 asigur

contactul permanent ntre tija palpatoare i prghia n form de ,,Z.


102/129

102

Deplasarea x a tijei palpatoare 1 provoac rotirea prghiei cu unghiul 1 n jurul

articulaiei 3:

11 r

x= (7.24)

n consecin, la periferia sectorului dinat se va obine deplasarea s:

1

2

rr

xs = (7.25)

Aceast deplasare conduce la rotirea pinionului 5 cu unghiul 2:

31

22 rr

rx

= (7.26)

Cu acelai unghi 2se va roti i acul indicator, astfel nct deplasarea sa va avea

expresia:

31

42

rr rrxsac = (7.27)

Se poate calcula, aadar, valoarea raportului de amplificare al ortotestului:

31

42

rr

rr

x

sk ac

== (7.28)

Ortotestele se construiesc cu domeniile de msurare de 50m i de 100m.

Pentru ortotestul cu domeniul de msurare de 50m, r1 = 50mm, r2 = 1mm, r3 =

100mm i r4 = 2,5mm, deci k= 2000.

Pentru ortotestul cu domeniul de msurare de 100m, r1= 50mm, r2= 1mm, r3=

100mm i r4= 5mm, deci k= 1000.

Ambele tipuri de ortoteste au valoarea diviziunii scrii gradate VD= 1m.


103/129

103

Pasametrele sunt mijloace de msurare mecanice destinate msurrii abaterilor

de la dimensiunea nominal a pieselor prin comparare cu o msur etalon (bloc de cale

plan-paralele sau calibru etalon). Transmiterea i amplificarea micrii ctre acul indicator

se realizeaz prin intermediul unui sistem cu prghii i sector dinat.

Domeniul de msurare al pasametrului este de 25 mm, n consecin pasametrelese construiesc pe grupe de dimensiuni (0..25, 25..50,125..150mm).

Valoarea diviziunii pasametrului poate fi de 0,002mm sau de 0,005mm.

Intervalul de indicare al pasametrului (domeniul n care trebuie s se ncadreze

abaterile pentru a putea fi msurate de aparat), este de 80 m la pasametrele cu

domeniul de msurare pn la 100 mm i 160 m la pasametrele cu domeniul de

msurare mai mare de 100 mm.

Fora de msurare are valoarea de 700200 cN la pasametrele cu domeniul demsurare pn la 100 mm i 1100200 cN la pasametrele cu domeniul de msurare mai

mare de 100 mm.

Principalele elemente componente ale pasametrului se pot observa n figura 7.19,

iar schema cinematic de principiu a unui pasametru este prezentat n figura 7.20. Se

observ c mecanismul de amplificare este format din prghia 5, sectorul dinat 6, pinionul

7 i acul indicator 8. Presarea butonului bconduce la deplasarea tijei mobile 1. Revenirea

prghiilor n poziia iniial se face cu ajutorul unor arcuri.

31 2 4 5

6

7

8

9

10 11

Fig. 7.19 Principalele elemente componente ale pasametrului. 1 - potcoav; 2 - tij mobil; 3 - tij

reglabil; 4,5 - mecanism i dispozitiv de blocare; 6 - capac: 7 - buton; 8 - indicatori de toleran; 9

- cadran gradat; 10 - ac indicator; 11 - limitator.


104/129

104

1

2

3

4

5

6789

10

11

b

Fig. 7.20 Schema cinematic de principiu a pasametrului

Pasametrul se utilizeaz exclusiv pentru msurri prin comparaie, de aceea

reglarea sa la cota nominal reprezint o etap obligatorie.

Aparatele electricepentru msurarea dimensiunilor se bazeaz pe transformarea

mrimilor neelectrice (lungimea de msurat) n variaii ale unor mrimi electrice, urmate de

msurarea acestor variaii folosind circuite electronice.

Msurarea electric a mrimilor neelectrice devine tot mai rspndit datorit

numeroaselor sale avantaje, printre care se menioneaz: posibilitatea msurrii la

distan, continuitatea msurrii i a nregistrrii valorilor msurate, sensibilitate i precizie

de msurare ridicat, gam larg de msurare, posibilitatea automatizrii procesului de

msurare.

Dispozitivele care realizeaz transformarea mrimii neelectrice n mrime electric

poart numele de traductoare.

Traductorul reprezint un element sensibil la fenomene fizice i chimice care

permite transformarea mrimii msurate (sau a unei mrimi n care a fost transformat

anterior mrimea msurat) ntr-o alt mrime sau o alt valoare a aceleiai mrimi, dup

o lege determinat. Rolul unui traductor const n producerea unui semnal electric

proporional cu mrimea de msurat. De cele mai multe ori, acest semnal este o tensiune

analogic, dar poate fi i o intensitate, o frecven sau un numr de pulsaii.

Caracteristicile cele mai importante ale unui traductor sunt: domeniul de utilizare,

selectivitatea, sensibilitatea, eroarea maxim, reproductibilitatea, fiabilitatea.

n funcie de principiul de realizare, aparatele electrice destinate msurrii

dimensiunilor i unghiurilor utilizeaz traductoare cu contact, inductive, capacitive,rezistive sau fotoelectrice incrementale.


105/129

105

Un exemplu de aparat cu traductoare cu contacte electrice este traductorul

limitativ cu dou contacte i semnalizare luminoas. Acesta este un aparat electric de tip

comparator, cu amplificare mecanic, folosit pentru controlul dimensiunilor limit ale

pieselor prelucrate.

Contactele aparatului se regleaz pentru cele dou limite de control, inferioar isuperioar, fcnd posibil sortarea pieselor cu dimensiuni exterioare n trei grupe:

dimensiuni sub limita inferioar, pentru care se aprinde semnalizarea roie;

dimensiuni ntre limitele de reglaj, pentru care nu exist semnal;

dimensiuni peste limita superioar, pentru care aparatul emite semnal

galben.

n acest mod se realizeaz clasificarea pieselor supuse msurrii n: piese

conforme, rebuturi recuperabile i rebuturi nerecuperabile.n figura 7.21 este prezentat schema cinematic de principiu a aparatului, iar n

figura 7.22, palpatorul i capul de msurare al traductorului din componena acestuia.

Aparatul se utilizeaz montat ntr-un suport cu posibiliti de reglare grosier i

reglare fin a deplasrii pe vertical.

Valoarea diviziunii aparatului este de 1m, iar domeniul su de indicaie este de

50m. Eroarea admisibil este de 1m. Se recomand ca, la contactul palpator-piesa de

controlat, s existe o for de msurare de 20030 cN.

Fig. 7.21 Schema cinematic a traductorului cu dou contacte i semnalizare luminoas


106/129

106

Fig.7.22 Palpatorul i capul de msurare al traductorului limitativ cu dou contacte i semnalizare

luminoas

Traductoarele inductivesunt constituite din una sau mai multe bobine traversate

de un flux de inducie magnetic proporional cu mrimea de msurat. Fluxul variabil n

funcie de mrimea msurandului poate fi un flux de autoinducie sau de inducie mutual.n figura 7.23 sunt prezentate schemele de principiu ale comparatorului inductiv

simplu i ale comparatorului inductiv diferenial.

12

3

4

12

3

4 5

5'

6

6' 7

Fig. 7.23 Schemele de principiu ale comparatorului inductiv simplu i ale comparatorului inductiv

diferenial


107/129

107

n cazul comparatorului inductiv simplu, deplasarea miezului de fier 2 n interiorul

bobinei 3, ca urmare a contactului cu piesa de msurat 1, provoac variaia inductanei

bobinei, deci a curentului n circuitul de msurare. Aceast variaie este sesizat de un

miliampermetru 4 gradat direct n micrometri. Atunci cnd se utilizeaz un comparator

inductiv de tip diferenial, acesta este compus din doubobine identice 5 i 5 dispuse peaceeai carcas, n interiorul crora culiseaz miezul de fier 4. Bobinele sunt legate n

opoziie i sunt separate de un miez feromagnetic n vederea realizrii unui cuplaj

magnetic minim ntre cele douinductiviti.

Tija palpatoare 1 este ghidat n corpul 2 al aparatului, iar fora de msurare este

asigurat cu ajutorul arcului spiral plan 3.

n vederea utilizrii acestui tip de traductor, cele doubobine vor fi conectate ntr-o

punte de curent alternativ neechilibrat. Pe celelalte doubrae ale punii vor fi conectatedou impedane 6 i 6. Indicaia este citit pe miliampermetrul 7, gradat direct n

micrometri.

Atunci cnd puntea este n echilibru, miliampermetrul indic valoarea zero, deci

absena curentului prin circuit. Dac ns puntea se dezechilibreaz din cauza deplasrii

miezului mobil, n diagonala de msurare apare un curent sesizat de miliampermetru, n

consecin este posibil citirea abaterii piesei de msurat.

n figura 7.24 este prezentat schema de msurare a unui microcomparator

electronic care folosete acest principiu.

1

AlimentareSursa

2

3

4

Fig. 7.24 Schema de msurare cu microcomparatorul electronic. 1 dispozitiv indicator; 2

traductor inductive diferenial; 3 palpator; 4 pies de msurat; 5 mas de msurare; 6

support pentru msurare


108/129

108

Traductoarele capacitive au n componena lor condensatoare n general plane

sau cilindrice, a cror capacitate variaz cu mrimea de msurat.

Traductoarele fotoelectrice incrementale se bazeaz pe transferul informaiei de

msur prin intermediul unui corp de prob ale crui proprieti optice (emisie, reflexie sau

transmisie) variaz cu mrimea de msurat. Semnalul optic, suport al informaiei, estetransmis, prin intermediul fibrei optice, ntr-o zon neafectat de perturbaii, unde este

convertit n semnal electric prin intermediul unei fotodiode. Avantajul acestei soluii este

insensibilitatea acesteia la paraziii electromagnetici.

Principiul de msurare al aparatelor pneumatice presupune transformarea mrimii

de msurat n variaie a presiunii sau debitului unui curent de aer ce traverseaz o duz

(un orificiu) calibrat. Cele mai rspndite aparate pneumatice utilizate n controlul

dimensional sunt aparatele comparatoare pneumoelectrice.Comparatoarele pneumoelectrice se utilizeaz de regul pentru metode de

msurare fr contact. Se elimin astfel erorile provocate de contactul palpator - pies.

Printre avantajele acestor aparate se numr i construcia compact i robust, care

permite o exploatare comod.

Comparatoarele pneumoelectrice sunt destinate oricrui tip de control

dimensional, att pasiv (piesa de msurat nu are micare relativ fa de aparat), ct i

activ, n timpul prelucrrii pe maina unealt.

Principiul de funcionare al unui comparator pneumatic sau pneumoelectric l

constituie sesizarea variaiei unor parametri fizici ai aerului comprimat, ca urmare a

variaiei dimensiunii de msurat.

n figura 7.25 este prezentat schema principiu a unui comparator pneumoelectric.

z

aerinstrumental

C

C

1

234

5

6

7

8

9

10

11

0

C I

C II

C III

C IV

Fig. 7.25 Schema de principiu a unui comparator pneumoelectric


109/129

109

Variaia dimensiunii de msurat va provoca variaia interstiiului zdintre piesa 2 i

sistemul de msurare 3, prevzut cu duza de msurare 4, ceea ce conduce la variaia

presiunii din camera de msurare C1. Diferena de presiune dintre camera de msurare C1

i camera de compensare C2va provoca deplasarea membranei de msurare 1 i a tijei 9

a supapei de autocompensare n sensul dezechilibrului sistemului. Deplasarea membraneide msurare are loc pn cnd se anuleaz dezechilibrul de presiune dintre cele dou

camere, deci cnd cele dou presiuni devin egale.

Deplasarea membranei de msurare 1 i a tijei supapei de autocompensare 9

este indicat de un cadran comparator 7, divizat corespunztor intervalului de msurare.

Pentru realizarea corectitudinii msurrii, membrana trebuie s fie extrem de supl

i s asigure perfecta etaneitate a circuitului de msurare fa de circuitul de

compensare.Sistemul de msurare are o form adecvat formei piesei, naturii abaterii

msurate i schemei de msurare. Rolul su funcional este de a transforma variaiile

dimensionale ale piesei n variaii ale rezistenei pneumatice.

Pentru msurarea abaterilor dimensionale se utilizeaz n general palpatoare

pneumatice simple (duze). Aceste palpatoare se monteaz n suporturi adecvate,

dispozitive, furci etc.

Pentru msurarea dimensiunilor de tip alezaj sau arbore se folosesc tampoane

pneumatice, respectiv inele pneumatice (fig. 7.26).

Fig. 7.26 a) Tampon pneumatic; b) Inel pneumatic

a

b


110/129

110

Tampoanele pneumatice se utilizeaz la msurarea abaterilor dimensionale ale

alezajelor nfundate sau strpunse. Ele pot fi cu sau fr contact, n funcie de rugozitatea

piesei msurate.

Inelele pneumatice se utilizeaz la msurarea abaterilor dimensionale ale arborilor

netezi sau n trepte. i acestea pot fi cu sau fr contact.Att tampoanele ct i inelele pneumatice joac rolul calibrelor, deci comparatorul

pneumoelectric este prevzut cu un set de tampoane i inele n funcie de dimensiunile de

verificat.

n figura 7.27 este prezentat schema de msurare a unui comparator

pneumoelectric echipat cu un palpator cu contact.

Presiunea aerului comprimat de la reea nu trebuie s depeasc 6105N/m2.

Aerul comprimat este stabilizat i filtrat de ctre un filtru stabilizator monobloc, a cruiprezen n amontele schemei de msurare este absolut necesar.

Fig. 7.27 Schema de principiu a unui comparator pneumoelectric. 1 - stabilizator de

presiune cu filtru; 2 bloc electronic; 3 - palpator; 4 - piesa care se verific; 5 mas de msurare;

6 suport prevzut cu posibiliti de deplasare.

Aparatul se regleaz la zero folosind o pies etalon (cazul palpatorului cu contact

mecanic) sau o contrapies etalon (cazul calibrelor tampon, respectiv inel). Dup reglare,

el poate fi utilizat p

Documents

control dimensional si metrologie