background image

 

 
 

WYDZIAŁ TECHNICZNY 

Kolegium Karkonoskie w Jeleniej Górze 

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH 

Przedmiot
METROLOGIA I MIERNICTWO 

Nr ćwiczenia: 3 

 
Temat: 
Pomiary gwintów i określanie klasy dokładności 

Kierunek : 
 

Edukacja techniczno - informatyczna 

1.  Zadanie 

Celem ćwiczenia jest poznanie przez studenta środków pomiarowych stosowanych przy pomiarach gwintów 
oraz sposobów ich praktycznego wykorzystania, a także przeprowadzenie oceny uzyskania dokładności 
pomiarów tymi przyrządami. 

2.  Wyposażenie stanowiska 

• 

Narzędzia pomiarowe: mikrometr do gwintów, wałeczki pomiarowe, wzorniki 

• 

Elementy gwintowane, które mają być mierzone 

• 

Instrukcja szczegółowa do ćwiczeń 

3.  Przebieg ćwiczenia 

• 

Sprawdzić wyposażenie stanowiska w narzędzia pomiarowe oraz w elementy połączeń gwintowych, 
które mają być mierzone. 

• 

Zapoznać się z elementami do pomiaru, sporządzić szkice przedmiotów (z zachowaniem proporcji) oraz 
zwymiarować symbolami ogólnymi wielkości pomiarowe gwintu (D

2

D

1

d

2

d

1

d

3

 itd.). 

• 

Wyspecyfikować wymiary, które mają być zmierzone – zatwierdzić u prowadzącego ćwiczenie. 

• 

Narysować schematy pomiarowe, wybrać dla danego wymiaru odpowiednie narzędzie pomiarowe i 
określić błąd systematyczny przyjętego narzędzia pomiarowego. 

• 

Pomierzyć wskazane wielkości odpowiednimi narzędziami pomiarowymi a wyniki pomiarów 
zanotować w odpowiedniej tabeli. 

• 

Określić wymiary nominalne oraz klasę dokładności ich wykonania. 

1.  ). 

LITERATURA
[1] Bałaziński B.: Metrologia warsztatowa. Wrocław 1986, Skrypt Politechniki Wrocławskiej 
[2] Białas S.: Metrologia techniczna z podstawami tolerowania wielkości geometrycznych dla mechaników. 

Warszawa 2006, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej 

[3] Jezierski J.: Analiza tolerancji i niedokładności pomiarów w budowie maszyn. Warszawa 1994, 

Wydawnictwo Naukowo-Techniczne 

[4] Jakubiec W., Malinowski J.: Metrologia wielkości geometrycznych. Warszawa 1976, WNT 
[5] Tomaszewski A.: Podstawy nowoczesnej metrologii. Warszawa 1976, WNT  
  
 
 
 
Opracował: 
dr inż. Krzysztof Dudek 

Sprawdził: 
dr inż. Lech Kaczmarek 

 

Uwagi: 
Załącznikiem jest instrukcja szczegółowa 

 

 
 
 

background image

Laboratorium 3 - Pomiary gwintów i okre

ś

lanie klasy dokładno

ś

ci 

 

Cel 

ć

wiczenia 

Celem ćwiczenia jest poznanie środków pomiarowych (narzędzi i urządzeń pomiarowych 

pomocniczych)  stosowanych  przy  pomiarach  gwintów  oraz  sposobów  ich  praktycznego 

wykorzystania,  a  także  przeprowadzenie  oceny  uzyskania  dokładności  pomiarów  tymi 

przyrządami.  

Wprowadzenie 
 

Gwint  jest  elementem  konstrukcyjnym  spotykanym  bardzo  często  w  najrozmaitszych 

częściach  maszyn  lub  urządzeniach.  Ze względu na konieczność utrzymywania zamienności 

gwinty  muszą  być  wszechstronnie  kontrolowane  pod  względem  wymiarowym.    Głównymi 

wymiarami  konstrukcyjnymi  gwintu  najczęściej  podlegającymi  pomiarom  są:  skok  gwintu 

(P), kąt zarysu (

α

), średnica podziałowa (d

2

 lub D

2

), średnica zewnętrzna (d lub D), średnica  

wewnętrzna  (d

1

 lub D

1

). 

Zależnie  od  zarysu  gwintu  w  przekroju  wzdłużnym  przechodzącym  przez  jego  oś, 

rozróżnia się trzy zasadnicze rodzaje gwintów: gwinty trójkątnetrapezowe i okrągłe. Gwint 

może być prawy, gdy dla obserwatora patrzącego wzdłuż osi gwintu oddalające się od niego 

zwoje gwintu przebiegają zgodnie z ruchem wskazówki zegarowej, albo lewy – gdy kierunek 

przebiegu  zwojów  jest  przeciwny.  Gwinty  (znormalizowane)  utworzone  przez  skojarzenie 

odpowiednio  stopniowanego  szeregu  średnic  z  dobranym  do  każdej  średnicy  określonym 

skokiem  gwintu  noszą  nazwę  gwintów  zwykłych.  Gwinty  o  skokach  mniejszych  niż 

w gwintach  zwykłych  nazywają  się  drobnozwojowymi,  a  gwinty  o  skokach  większych  niż 

w gwintach zwykłych – grubozwojowymi

 

Rys. 1. Wymiary zarysu nominalnego gwintu metrycznego 

Tolerancje gwintów 

Układ  tolerancji  i  pasowań  gwintów  metrycznych  o  średnicach  od  1  do  600  mm 

(PN-70/M-02113)  obejmuje  tolerancje  T

D1

,  T

d

,  T

D2

  i  T

d2

  uporządkowane  w  szeregach 

background image

tolerancji  od  3  do  9  oraz  położenia  pól  tolerancji  określone,  względem  wymiarów 

nominalnych  średnic,  odchyłkami  podstawowymi:  dolną  EI  dla  gwintów  wewnętrznych 

(rys. 2) i górną es dla gwintów zewnętrznych (rys. 3). Ponadto ustalone są w nim skojarzenia 

szeregów  tolerancji  i  położeń  pól  tolerancji,  zalecane  do  stosowania  dla  różnych  długości 

skręcania: S – małej, N – normalnej j L – długiej. 

 

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

 

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

 

 

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

  

Rozróżnia się trzy klasy dokładności wykonania złączy gwintowych : 

a) klasa dokładna – dla gwintów o zwiększonych wymaganiach jakościowych, 

b) klasa średnio dokładna – dla gwintów ogólnego przeznaczenia, 

c) klasa zgrubna – dla gwintów o obniżonej dokładności, np. gwintów walcowanych na   

    gorąco, gwintów w głębokich nieprzelotowych otworach itp. 

Klasa określana jest przez szereg tolerancji średnicy i długość skręcenia. 

background image

Dla  jednoznacznego  określenia  kształtu  gwintu  należy 

podać  pięć  podstawowych  wymiarów  (PN-85/M02001):  kąt 

gwintu  (lub  kąt  boku),  podziałkę  gwintu,  średnicę 

zewnętrzną, średnicę wewnętrzną i średnicę podziałową. 

Kąt  gwintu  jest  to  kąt  między  bokami  zarysu.  Kąt  boku 

jest to kąt między bokiem zarysu i prostą prostopadłą do osi 

gwintu. Podziałka gwintu P jest to skok linii śrubowej, która posłużyła do utworzenia gwintu. 

Ś

rednica  zewnętrzna  (d,  D)  jest  to  odległość  między  wierzchołkami  występów  gwintu 

zewnętrznego  (d)  lub  dnami  bruzd  gwintu  wewnętrznego  (D),  mierzona  prostopadle  do  osi 

gwintu  w  płaszczyźnie  osiowej.  Średnica  wewnętrzna  (d

1

,  D

1

)  gwintu  jest  to  odległość 

między  dnami  bruzd  gwintu  zewnętrznego  (d

1

)  lub  wierzchołkami  występów  gwintu 

wewnętrznego  (D

1

),  mierzona  prostopadle  do  osi  gwintu  w  płaszczyźnie  osiowej.  Średnica 

podziałowa (d

2

D

2

) gwintu jest to średnica powierzchni walcowej, której wszystkie tworzące 

przecinają  gwint  w  ten  sposób,  że  ich  długość  objęta  bruzdą  jest  równa  objętości  objętej 

występem. 

            

 

Zarysem  nominalnym  gwintu  nazywa  się  zarys  gwintu  odpowiadający  wymiarom 

nominalnym średnic zewnętrznej, podziałowej i wewnętrznej. 

 

Długość  skręcenia  jest  to  długość  skojarzenia  (połączenia)  gwintu  zewnętrznego 

i wewnętrznego,  określana  równolegle  do  osi  gwintu,  np.  grubość  nakrętki  lub  głębokość 

wkręcenia śruby w nagwintowany otwór nieprzelotowy. 

background image

 

 

W praktyce warsztatowej ograniczamy się przeważnie do pomiaru tylko niektórych 

wymiarów gwintów. Najczęściej identyfikacja gwintu polega na określeniu jego rodzaju  

( metryczny, calowy, rurowy itp.), skoku gwintu P , średnicy zewnętrznej ( lub D)  

i średnicy podziałowej d

(lub D

2

). Skok gwintu określa się za pomocą suwmiarki, mierząc 

długość odliczonej liczby zwojów i dzieląc uzyskaną wielkość przez liczbę zwojów. 

Można również posłużyć się wzornikiem grzebieniowym do gwintów dobierając wzornik, 

który przyłożony do gwintu najbardziej do niego pasuje (nie wykazuje szczeliny optycznej).   

 

Rys. Rozpoznanie gwintu za pomocą wzorca zarysu gwintu 

 
Ś

rednicę zewnętrzną określa się przy pomocy suwmiarki i odnalezienie w tablicach  

( Tab. 2) najbliższej wartości odpowiadającej danemu skokowi i rodzajowi gwintu. 

W gwintach bardzo dokładnych mierzy się wszystkie wymiary gwintów. Gwinty 

zewnętrzne można mierzyć stosunkowo łatwo, pomiar gwintów wewnętrznych natomiast 

nastręcza trudności.. Podczas kontroli dużych ilości elementów gwintowych stosuje się 

sprawdziany. 

Pomiar średnicy podziałowej gwintu mikrometrem do gwintów MMGe 

Mikrometr do gwintów wyposażony jest w komplet wymiennych końcówek pomiarowych 

o  określonym  kształcie.  Końcówkę  stożkową  osadza  się  we  wrzecionie  (ruchomej  części 

mikrometru) , a końcówkę pryzmatyczną w kowadełku  mikrometru. Parę końcówek dobiera 

się  dla  mierzonego  gwintu  w  zależności  od  jego  skoku  i  kąta.  Każda  para  końcówek  jest 

przeznaczona  dla  pewnego  zakresu  skoków.  Mikrometry  do  pomiaru  gwintów  są 

przeznaczone  do  mierzenia  średnic  podziałowych  od  2  do  100  mm  gwintów  metrycznych. 

Pomiar  przeprowadza  się  tak  samo,  jak  przy  użyciu  mikrometru  ogólnego  przeznaczenia. 

Dokładność pomiaru waha się w granicach 0,04 – 0,15 mm.    

background image

                                    

 

                                Rys.. Pomiar średnicy podziałowej d

2

 mikrometrem do gwintów : 

                                         końcówki pomiarowe: 1 – stożkowa, 2 - pryzmatyczna 

Przebieg 

ć

wiczenia 

1.  Przed rozpoczęciem ćwiczenia należy sprawdzić wyposażenia stanowiska zarówno 

w środki pomiarowe jak i przedmioty, które mają być mierzone. 

2.  Zapoznać  się  z  przedmiotami  do  pomiaru,  sporządzić  rysunki  przedmiotów 

(zachować proporcję) oraz zwymiarować symbolami ogólnymi (D

2

D

1

d

2

d

1

d

3

itd.) wielkości pomiarowe gwintu. 

3.  Wyspecyfikować  wielkości,  które  mają  być  mierzone  oraz  dobrać  odpowiednie 

narzędzia pomiarowe – zatwierdzić u prowadzącego ćwiczenia. 

4.  Narysować  schematy  pomiarowe  –  stosując  umowne  oznaczenia  narzędzi 

(środków) pomiarowych. 

5.  Pomierzyć 

wskazane 

wielkości 

(wymiary) 

odpowiednimi 

narzędziami 

pomiarowymi  a  wyniki  pomiarów  (P’,  d’,  …)  notować  w  odpowiedniej  tabeli 

wyników. Określić wymiary nominalne oraz klasę dokładności ich wykonania. 

Notowane  wyniki  pomiarów  nie  mogą  być  obciążone  błędami  nadmiernymi  (grubymi), 

zatem  należy  je  wyeliminować  w  czasie  pomiarów  poprzez  przynajmniej  trzykrotne 

powtórzenie pomiaru. 

Wyniki pomiarów przedłożyć prowadzącemu do zatwierdzenia, gdyż są one podstawą do 

opracowania sprawozdania i stanowią jego część składową. 

Analiza wyników pomiarów 

Ponieważ  błędy  nadmierne  –  wielkości  mierzonych  bezpośrednio  -  zostały  usunięte 

w czasie  pomiarów,  zatem  wyniki  pomiarów  mogą  być  jeszcze  obciążone  błędami 

systematycznymi (

ε

) oraz niepewnościami pomiarowymi (

±∆

). 

ąd  systematyczny  (

εεεε

)  eliminuje  się  poprzez  wprowadzenie  do  „surowego”  wyniku  x’ 

poprawkę  c  równą  co  do  wartości  błędowi  systematycznemu  lecz  ze  znakiem  przeciwnym, 

czyli: 

x = (x’ + c

±

 

 

background image

gdzie: 

= - 

ε

 

oraz 

z

n

W

W

ε =

 

gdzie: 

z

W

- średnia arytmetyczna wskazań (W

zi

), otrzymanych za pomocą przyrządu w jednej 

serii  kolejnych  pomiarów  tej  samej  wielkości mierzonej, wykonanych w normalnych 

warunkach, czyli: 

1

z

zi

i

W

W

n

=

 

W

n

 – wartość poprawna wielkości mierzonej określona za pomocą etalonu odniesienia 

(kontrolnego). 

Po  wyeliminowaniu  błędów  systematycznych  (

ε

)  wyniki  pomiarów  bezpośrednich  są 

jeszcze obciążone niepewnościami pomiarowymi (

±∆

): 

                                                    

 = 

±

(

|∆

W

|

 + 

|

 

|

gdzie :  

W – błąd wskazań mikrometru ( suwmiarki), 

             

R – błąd odczytu ( 0,1 działki elementarnej ). 

Niepewności  pomiaru  (

)  nie  można  wyeliminować,  można  ją  natomiast  zmniejszać  – 

w kontroli jednostkowej – tylko przez zmianę metody (narzędzia pomiaru). 

Struktura sprawozdania 

1.  Tabliczka opisowa wg załączonego wzoru. 

2.  Rysunki  mierzonych  przedmiotów  –  zwymiarowanych  symbolami  przyjętymi  do 

oznaczenia charakterystycznych wielkości gwintów. 

3.  Schematy pomiarowe wielkości zatwierdzonych do pomiaru. 

4.  Tabela wyników pomiarów wg załączonego wzoru. 

5.  Analiza wyników pomiaru – obliczenia. 

6.  Podsumowanie – wnioski. 

7.  Załączony protokół pomiarów (zatwierdzony podpisem prowadzącego). 

Zagadnienia do przygotowania 

1.  Podstawowe wielkości określające zarys gwintu. 

background image

2.  Tolerowanie gwintów – podstawowe pojęcia dotyczące tolerancji i pasowań gwintu, 

a także takie pojęcia jak: długość i głębokość skręcenia, szereg tolerancji oraz klasa 

dokładności gwintu. 

3.  Metody pomiaru podstawowych wielkości gwintu. 

4.  Ocena dokładności wyników w pomiarach bezpośrednich i pośrednich. 

Zał

ą

cznik 

Tabliczka opisowa 

Wydział Techniczny  

Laboratorium metrologii i miernictwa 

 

Temat: Pomiary gwintów i określanie klasy dokładności 

Nr tematu : 

Nazwisko i imię : 

Grupa: 

Data wykonania: 

Zaliczenie: 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rysunek mierzonego przedmiotu 

 

 

Tabela wyników pomiarów 

                                               Tabela 1. Wyniki pomiarów gwintu zewn

ę

trznego  

 

Identyfikacja gwintu zewnętrznego 

Rodzaj gwintu: 

M - ... 

M - ... 

M - ... 

M - ... 

         odczyt I = 

        odczyt II = 

       odczyt III = 

 

 

 

 

wartość    średnia      
zmierzona      d
 = 

 

 

 

 

pomiar średnicy 

zewnętrznej 

ś

rednica  

nominalna     d= 
 

 

 

 

 

          odczyt I = 

         odczyt II = 

        odczyt III = 

 

 

 

 

pomiar skoku 

gwintu 

( przy pomocy 

wzorca) 

 

P [ mm] 

 

 

 

 

 

pomiar średnicy 

podziałowej d

2

 

odczyt I = 

odczyt II = 

odczyt III = 

 

 

 

 

background image

 

wartość średnia 
zmierzona      d

2

  = 

 

 

 

 

 

 

ś

rednica 

nominalna      d

2  

 

 

 

 
 
 

 

Niedokładno

ść

 pomiarów : 

d = 

±

 …………… 

 

 

P = 

±

 …………… 

d

2

 = 

±

 …………… 

 

 

 

 
 
 
 
 

background image

 

 
 
 

                                Tabela 2 : Szeregi  średnic gwintów metrycznych 

background image

 

 
 

Tabela 2 (cd.) 

 

background image

 

 
 
 

Tabela 2 (cd.)