Laboratorium z Metrologii
Grupa: M2 Grupa lab.: 5

1. Celem naszego ćwiczenia było zapoznanie się z budową gwintu, oraz rozpoznanie go dwiema metodami – optyczną i stykową.

2. Wstęp:

Na charakterystykę gwintu składają parametry : średnica zewnętrzna, średnica podziałowa, średnica wewnętrzna, kąt gwintu i podziałka (skok) gwintu.

Przebieg ćwiczenia polegał na określeniu parametrów gwintu dwiema metodami.

Metodą optyczną przy pomocy mikroskopu PZO określaliśmy : średnicę zewnętrzną, średnicę podziałową, kąt gwintu i podziałkę (skoku) gwintu.

Metodą stykową określaliśmy średnicę zewnętrzną i podziałkę.

1. Pomiar metodą stykową.

Do tego celu posłużyły nam dwa przyrządy pomiarowe:

- za pomocą suwmiarki zmierzyliśmy średnicę zewnętrzną gwintu która wyniosła Ø_zew= 11,9mm

- za pomocą odpowiedniego wskaźnika dopasowanego do naszego gwintu odczytaliśmy podziałkę (odległość między najbliższymi odpowiadającymi sobie punktami na powierzchni gwintu w płaszczyźnie równoległej do osi śruby), która wyniosła P=1,5mm. Wskaźnik ten służy do pomiaru gwintów metrycznych, co oznacza, że kąt zarysu tego gwintu wynosił 60^o.

Rysunek 1. Wskaźnik do pomiaru podziałki

Uzyskane wyniki pomiarów, na podstawie danych zawartych w normach dotyczących gwintów

(d= 12mm; P=1,5mm; kąt zarysyu=60^o) pozwalają wywnioskować, że dany gwint to M12x1,5

1. Pomiar metodą optyczną

1. Pomiar średnicy zewnętrznej gwintu na mikroskopie warsztatowym:

Pomiar dokonywany był przez przesuwanie stołu z gwintem w płaszczyźnie prostopadłej do osi gwintu, najechaniu na przeciwległy wierzchołek i odczytanie położenia tylko z jednej miarki (od posuwu prostopadłego do osi)

Wyniki pomiarów dla pomiaru średnic:

Nr pomiaru	L1	L2	Średnica zewnętrzna d[mm]
1	16,79	4,6	11,89
2	16,86	5,04	11,82
3	16,92	5,08	11,84
4	16,78	4,9	11,88
-	-	Średnia	11,86

Przykładowe obliczenie:

d = L₁ − L₂ = 16, 79 − 4, 6 = 11, 89 [mm]

1. Pomiar średnicy podziałowej gwintu na mikroskopie warsztatowym bez użycia nożyków:

Wyniki pomiarów dla pomiaru średnic podziałowych:

Nr pomiaru	Średnica podziałowa d2[mm]	L1(1)	L1(2)
1	11,13	16,82	5,69
2	11,13	16,9	5,77
3	11,05	16,79	5,74
4	11,06	16,49	5,43
średnia	11,09	-	-

Przykładowe obliczenie:

d = L₁₍₁₎ − L₁₍₂₎ = 16, 82 − 5, 69 = 11, 13 [mm]

1. Pomiar podziałki gwintu na mikroskopie warsztatowym:

Wyniki pomiarów dla pomiaru podziałek gwintu:

Nr pomiaru	Podziałka P[mm]	L1	L2
1	14,02-12,52= 1,5	14,02	12,52
2	19,99-18,49= 1,5	19,99	18,49
3	22,97-21,47= 1,5	22,97	21,47
4	16,99-15,5= 1,49	16,99	15,5
Średnia	1,5	-	-

Przykładowe obliczenie:

P = L1 − L2 = 14, 02 − 12, 52 = 1, 5 [mm]

1. Pomiar kąta zarysu gwintu na mikroskopie warsztatowym:

Wyniki pomiarów dla kąta zarysu gwintu:

Lp.	Kąt gwintu	L1	L2
1	60^o 3’	330^o59’	29^o07’
2	59^o 38’	331^o19’	59^o 38’
3	60^o 7’	331^o32’	30^o54’
4	60^o 30’	331^o11’	31^o19’
Średnia	60^o6’	-	-

Przykładowe obliczenie:

Kąt= 360^o - 330^o59’ + 29^o7’ = 60^o3’

1. Obliczenia błędów pomiarów:

1. Średnica zewnętrzna:

d = 11, 86 [mm]

$\mathbf{}\mathbf{d}\mathbf{=}\mathbf{\pm}\left( \mathbf{5}\mathbf{+}\frac{\mathbf{3}}{\sin\alpha}\mathbf{+}\frac{\mathbf{d}}{\mathbf{4}} \right)\mathbf{\lbrack}\mathbf{\text{μm}}\mathbf{\rbrack}$ ; gdzie: α-kąt zarysu gwintu,

$\mathbf{}\mathbf{d}\mathbf{=}\mathbf{\pm}\left( \mathbf{5}\mathbf{+}\frac{\mathbf{3}}{\sin\alpha}\mathbf{+}\frac{\mathbf{d}}{\mathbf{4}} \right)\mathbf{= \ =}\mathbf{\pm}\left( \mathbf{5}\mathbf{+}\frac{\mathbf{3}}{\sin{(606^{'})}}\mathbf{+}\frac{\mathbf{11}\mathbf{,}\mathbf{86}}{\mathbf{4}} \right)\mathbf{\ }$= 11,4 [µm]

d = 11, 86  ± 0, 0114 mm

1. Średnica podziałowa:

d = 11, 09 [mm]

$\mathbf{}\mathbf{d}\mathbf{=}\mathbf{\pm}\left( \mathbf{5}\mathbf{+}\frac{\mathbf{3}}{\sin\alpha}\mathbf{+}\frac{\mathbf{d}}{\mathbf{4}} \right)\mathbf{\lbrack}\mathbf{\text{μm}}\mathbf{\rbrack}$ ;

$\mathbf{}\mathbf{d}\mathbf{=}\mathbf{\pm}\left( \mathbf{5}\mathbf{+}\frac{\mathbf{3}}{\sin\alpha}\mathbf{+}\frac{\mathbf{d}}{\mathbf{4}} \right)\mathbf{= \ =}\mathbf{\pm}\left( \mathbf{5}\mathbf{+}\frac{\mathbf{3}}{\sin{(606^{'})}}\mathbf{+}\frac{\mathbf{11}\mathbf{,}\mathbf{09}}{\mathbf{4}} \right)\mathbf{\ }$= 11,2 [µm]

d = 11, 09  ± 0, 0112 mm

1. Podziałka gwintu:

P = 1, 5 [mm]

$\mathbf{}\mathbf{P}\mathbf{=}\mathbf{\pm}\left( \mathbf{2}\mathbf{+}\frac{\mathbf{3}}{\cos\alpha}\mathbf{+}\frac{\mathbf{P}}{\mathbf{14}} \right)\mathbf{\lbrack}\mathbf{\text{μm}}\mathbf{\rbrack}$ ;

$\mathbf{}\mathbf{P}\mathbf{=}\mathbf{\pm}\left( \mathbf{2}\mathbf{+}\frac{\mathbf{3}}{\cos\alpha}\mathbf{+}\frac{\mathbf{P}}{\mathbf{14}} \right)\mathbf{= \ =}\mathbf{\pm}\left( \mathbf{2}\mathbf{+}\frac{\mathbf{3}}{\cos{(606^{'})}}\mathbf{+}\frac{\mathbf{1}\mathbf{,}\mathbf{5}}{\mathbf{14}} \right)\mathbf{\ }$= 8,1 [µm]

P = 1, 5  ± 0, 0081 mm

1. Kąt zarysu gwintu:

α =  60^o6’

$\mathbf{}\mathbf{\alpha}\mathbf{=}\mathbf{\pm}\left( \mathbf{2}\mathbf{+}\frac{\mathbf{1}\mathbf{,}\mathbf{7}}{\mathbf{L}} \right)\mathbf{\lbrack}\mathbf{\min}\mathbf{\rbrack}$; L – długość boku zarysu gwintu obliczana ze wzoru:

$L = \frac{5}{8}*P$

$\mathbf{L}\mathbf{=}\frac{\mathbf{5}}{\mathbf{8}}\mathbf{*}\mathbf{P}\mathbf{= \ }\frac{\mathbf{5}}{\mathbf{8}}\mathbf{*}\mathbf{1}\mathbf{,}\mathbf{5}\mathbf{=}\mathbf{0}\mathbf{,}\mathbf{9375}\mathbf{\ \lbrack}\mathbf{\text{mm}}\mathbf{\rbrack}$

$\mathbf{}\mathbf{\alpha}\mathbf{=}\mathbf{\pm}\left( \mathbf{2}\mathbf{+}\frac{\mathbf{1}\mathbf{,}\mathbf{7}}{\mathbf{L}} \right)\mathbf{=}\mathbf{\pm}\left( \mathbf{2}\mathbf{+}\frac{\mathbf{1}\mathbf{,}\mathbf{7}}{\mathbf{0}\mathbf{,}\mathbf{9375}} \right)\mathbf{=}\mathbf{3}\mathbf{,}\mathbf{81}\mathbf{'}$

α = 606′  ± 3, 81′

1. Wnioski:

Pomiary otrzymane obiema metodami są wartościami bardzo zbliżonymi, co pozwala wywnioskować, że zostały dokonane dokładnie. Na tej podstawie można określić typ gwintu jako M12x1,5 (wg danych z literatury dla M12x1,5: d=12mm, P=1,5mm, kąt=60^o, d₂=11,026mm). Patrząc na wyniki można stwierdzić, że pomiar metodą optyczną jest bardziej dokładny. Jest to spowodowane większą dokładnością mikroskopu od suwmiarki, oraz większą precyzją samego pomiaru. Rozbieżności między poszczególnymi pomiarami mimo iż nie są duże, mogą wynikać z niejednorodności gwintu.