Угломер – это точный прибор, предназначенный для измерения углов между двумя поверхностями или их наклона относительно горизонта. Получаемые результаты выражаются в градусах. Угломеры имеют схожую конструкцию со строительным или столярным уголком, но они могут показывать не только угол в 90 градусов, но и регулироваться.
Простейшая конструкция угломера
Конструкция угломера в самом простом виде состоит из двух пластин (линеек). Они закрепляются вместе с одной стороны, фиксируясь с помощью оси, позволяющей менять угол между ними. На поверхности инструмента имеется шкала, выраженная в градусах. Она может быть линейчатой или скругленной. Существуют как полностью подвижные угломеры, так и с фиксированными измерениями. Последние используются в тех случаях, когда требуется только измерение самых важных углов – 90, 45 и 30 градусов. Такой инструмент больше относится к категории шаблонов.
В каких отраслях используется угломер
Этот прибор широко используется в строительстве. Его применяют столяры, плотники и монтажники. С его помощью можно выставить плоскости идеально ровно перед их закреплением. Подавляющее большинство предметов, которые используются в быту, и на промышленных объектах, имеют углы по 90 градусов. Это установленный международный стандарт, который обеспечивает максимальное удобство. Кроме этого, несоблюдение угла 90 градусов в строительстве вертикальных элементов увеличивает нагрузку на конструкцию.
Например: Благодаря тому, что углы зданий вымеряются точно, то при установке угловой ванны, под стеной не образуется зазор и при развешивании шкафчиков и полок все выглядит ровно. Существует еще тысячи примеров, которые позволяют визуализировать пользу точного соблюдения углов. Применение угломеров позволяет обеспечить точную передачу параметров отображенных на чертеже на реальный объект.
Также угломеры используется при построении маршрутов, в военном деле, геометрии и астрономии. В связи с востребованностью этого инструмента, его конструкция была адаптирована под различные цели измерения.
Угломеры можно разделить на виды:
- Строительный.
- Слесарный.
- Плотницкий.
- Горный.
- Астрономический.
- Мореходный.
- Артиллерийский.
Строительный угломер является самым распространенным. Он применяется для контроля уровня стен, фундамента и других конструкций. Такие устройства являются довольно габаритными. Длина каждой измерительной части обычно составляет не менее 50 см.
Слесарные имеют высокую точность. Они довольно компактные, при этом имеют довольно чувствительную регулировку, позволяющую проводить измерения с отображением долей градуса. Это необходимо, поскольку малейшие отклонения от нормы недопустимы. С такими угломерами можно спокойно вымерять параметры деталей, которые будут использоваться во вращательных механизмах.
Плотницкие угломеры отличаются низкой точностью измерения. Они используются в деревообработке, когда точное соблюдение углов и долей градусов не имеет никакого значения. Такой инструмент относится к низкой ценовой категории. Зачастую механизмы регулировки имеют люфт, что также приводит к погрешности. Несмотря на это, подобная разновидность угломеров вполне приемлема для выполнения тех целей, для которых она предназначена.
Горные угломеры в отличие от предыдущих разновидностей данных инструментов не используется для непосредственного контакта с измеряемыми поверхностями. Данный инструмент позволяет визуально определить вертикальные и горизонтальные углы в пространствах шахт и горных выработок. Данное оборудование относится к неточному классу. Сейчас оно практически не используется в связи с появлением более высокоточного электронного оборудования, такого как тахеометры и пр.
Астрономические являются самыми точными. Они применяются для измерения угла между поверхностью земли и точками на небосводе. С их помощью высчитывается траектория движения небесных тел, определяется скорость их перемещения, а также оценивается величина объекта. Такие устройства зачастую интегрированы в телескопы, что расширяет диапазон их измерений, поскольку объектом исследования могут стать не только видимые на небосводе объекты, но и отдаленные звезды и планеты.
Мореходные угломеры также называют навигационными. С их помощью осуществляется определение географической широты с использованием специальной таблицы. Данные устройства работают по принципу, что небесное светило (солнце, луна или звезды) в определенный день и время находится над горизонтом под особенным углом, относительно географической широты. Таким образом, используя данный прибор и таблицу, наблюдатель может определить широту, на которой он находится в данный момент. Это устройство широко использовалось мореходами в прошлом, но с развитием спутниковых технологий, его применение отошло на второй план. Несмотря на это, подобные угломеры имеются на борту многих судов, поскольку в случае отказа электронного оборудования, использование ручного прибора будет единственной возможностью получить точные координаты судна.
Артиллерийский угломер используется для установки артиллерийского орудия и корректировки залпового огня. Применение такого инструмента позволяет осуществлять точное прицеливание и вносить изменения направления выстрела после предварительного пристреливания
Виды угломеров по принципу измерений
По принципу измерений угломеры разделяют на следующие виды:
- Механические.
- Маятниковые.
- Оптические.
- Лазерные.
- Электронные.
Механический угломер относится к контактным устройствам. Чтобы осуществлять измерение необходимо приложить обе поверхности инструмента к тем объектам, угол между которыми нужно измерить. На устройстве имеется специальная шкала, позволяющая определить, какой угол между сторонами инструмента получен. Поскольку стороны плотно прилегают к измеряемым поверхностям, то соответственно их угол будет также равен шкале.
Маятниковый угломер внешне напоминает стрелочные часы. На круглый циферблат инструмента нанесена разметка соответствующая углам. Стрелка такого угломера всегда стоит идеально вертикально вне зависимости от того насколько выгнут непосредственно сам прибор. Внизу корпуса устройства имеется небольшая линейка. Она прикладывается к поверхности, которую необходимо измерить, после чего нужно посмотреть на показатель образованного угла между отметкой «0» на циферблате и стрелкой. С помощью такого прибора можно измерить уровень наклона одной поверхностей.
Оптический угломер имеет непривычную для этого оборудование форму. Узнать оптические угломеры можно по глазку, выполняющему функцию лупы. Оптические инструменты имеют диапазон измерения 360 градусов. Они являются очень точными, поскольку на шкале нанесено множество отметок не только в градусах, но и в их долях. В связи с этим сложно визуально определить, на какой показатель указывает стрелка. У оптических имеется увеличительная лупа. Благодаря ей гораздо легче посчитать отметки, на которые указывает стрелка на шкале.
Лазерный угломер имеет в своей конструкции два лазерных луча, направляющихся на поверхности, между которыми необходимо измерить угол. Угол между точками измеряется визуально либо с помощью вычислительного электронного элемента, который интегрирован в конструкцию устройства. Такое устройство хорошо работает в ночное время, а также в помещениях. На дневном свете лазерный луч практически незаметен.
Электронные или цифровые угломеры по принципу действия похожи на механические. За тем исключением, что у них имеется циферблат в виде ЖК-дисплея, на который выводится показатель в цифрах. Это очень точное оборудование, позволяющее определять десятые части градусов. Для питания подобного устройства используется обычная пальчиковая батарейка. Такие инструменты используют строители и монтажники.
Как работать контактными угломерами
Угломеры контактного типа являются самыми распространенными и недорогими. Их используют повсеместно. Для проведения измерения необходимо приложить инструмент к углу, который необходимо измерять. Одна линейка угломера прижимается к одной поверхности, а вторая к другой. При необходимости устройство необходимо подкорректировать, увеличив или уменьшив угол между его сторон. Результаты измерения отображаться на механической или электронной шкале. Чтобы данные получились максимально точными, необходимо чтобы поверхности в точках контакта были ровными. Если, к примеру, измеряется угол между полом и стеной, необходимо, чтобы на них не было наслоений в виде прилипших комков строительного раствора или клея. Такая крупинка под одной из линеек нарушит получаемые данные на несколько градусов.
Как выбрать угломер
При выборе следует обратить внимание на материал. Если он изготовлен из очень тонкого металла, то брать подобный инструмент не стоит. Со временем он деформируется, поэтому точность измерений будет нарушена. У более дешевого ассортимента зачастую шкала нанесена краской. В результате со временем краска начинает отслаиваться. После этого определить, на сколько градусов показывает инструмент невозможно.
Стоимость угломера зависит не только от его конструкционных особенностей, но и точности. Чем выше точность, тем меньше люфты на оси настройки, что требует более затратного производства. Для столярного дела или малоэтажного строительства вполне можно обходиться инструментами более низкой категории, но для изготовления ответственных деталей, нужно точное оборудование.
Министерство образования и науки Российской Федерации
Тульский государственный университет
Кафедра «Инструментальные и метрологические системы»
МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ
Лабораторная работа № 12
Измерение углов с помощью универсального угломера
Целью работы является ознакомление студентов с методами измерения углов деталей машиностроения.
Методы измерений углов могут быть разбиты на три основные группы:
1. Методы измерения сравнением с жесткими одномерными образцовыми угловыми мерами (угловые меры, шаблоны, угольники).
2. Гониометрические методы измерений. Определение величины угла непосредственно в угловой мере.
3. Тригонометрические методы. Измерение линейных величин необходимых для определения угла.
Рассмотрим первые два метода измерений.
1. Угловые меры применяются при лекальных работах и для проверки измерительного инструмента и приборов.
Угловые меры представляют собой стальные плитки, доведенные измерительные поверхности которых образуют один или несколько определенных рабочих углов (рис.1).
На рис.1a изображена плитка с одним рабочим углом, на рис.1б-плитка с четырьмя рабочими углами.
С помощью плиток можно измерить углы в пределах от 100 до 360°, набор из 93 штук позволяет составить блоки через 30′, набор из 36 штук-через 1’.
Блоки крепятся при помощи специальных державок (рис. 1в и 1г). Набираются они по тем же правилам, что и при составлении блоков из концевых мер длины.
Рис.1. Угловые меры
При проверке контролируемый объект должен точно, без просветов, прилегать обеими образующими угла к измерительным плоскостям блока плиток.
На рис. 1в и 1г измеряемый объект показан штриховкой.
2. При измерении гониометрическим методом сравнивают измеряемый угол со шкалой прибора. В данной работе будет использоваться только угломер с нониусом (рис.2).
Угломер с нониусом состоит из транспортира с делениями от 0° до 120° через один градус, подвижной линейки 2, вращающейся вместе с нониусом на оси 3, съемного угольника 1 и микрометрического винта 4.
Цена на нониусе может быть 2’, 5’ или 15’. При точной установке на определенный угол гайка 5 закрепляется и с помощью микрометрического винта 4 линейка 2 вместе с нониусом приводится в требуемое положение. Стопор 6 служит для закрепления линейки 2 в необходимом положении.
Для измерения углов от 0° до 90° на подвижную линейку 2 надевается съемный угольник I. Измерение углов от 90° до 180° проводится без съемного угольника.
Рис.2. Угломер с нониусом
При измерении какого-либо угла угломер устанавливается на сторонах угла таким образом, чтобы между линейками прибора и измеряемой деталью не было просвета. Отсчет на угломере равен сумме отсчетов на основной шкале и нониусе. Первый отсчет равен целому числу градусов, соответствующему делению основной шкалы, расположенному перед нулевым делением нониуса. Отсчет на нониусе равен числу делений на нониусе от 0 до деления, совпадающего с каким-либо делением на основной шкале, умноженному на цену деления шкалы нониуса.
При отсчете следует помнить, что цифры на нониусе соответствуют не номерам рисок, а уже количеству минут.
3. Задание на работу
3.1. Ознакомиться с устройством угломера.
3.2. Измерить углы у детали по указанию преподавателя.
3.3. Усвоить измерение углов с помощью угловых плиток.
3.4. Оформить отчет и ответить на вопросы преподавателя.
4. Контрольные вопросы
1. Как перенастраивается прибор при контроле острых углов и при контроле тупых углов?
2. Установите прибор на показание, равное 13° 25’; 40° 30’; 112° 10’ (для угломера с ценой деления нониуса 5′).
3. Где используются угловые плитки?
Лаборатория линейных и
ИЗМЕРЕНИЕ УГЛОВ С ПОМОЩЬЮ УНИВЕРСАЛЬНОГО УГЛОМЕРА
ПРИМЕР ОФОРМЛЕНИЯ РАБОТЫ
Задание. Измерить угломером завода “КРИН”, имеющим нониус с точностью 5’ , деталь по указанию руководителя
В машиностроении в качестве единицы измерения используют градусы (1/360 окружности), минуты (1/60 градуса) и секунда (1/60 минуты) (1 рад. = 360/2 = 571744,8).
Для призматических деталей кроме углов допускается применение уклонов, например: уклон 1:500 соответствует углу уклона = 652,5 или 0,002 радиана.
Для конусов, наряду с углами используется понятие конусность:
где D – d – разность диаметров двух поперечных сечений конуса; L – расстояние между этими сечениями.
Конусность часто выражают в виде отношения, например, С=1:20, где 20 – расстояние между поперечными сечениями конуса, разность диаметров которых равна 1 мм.
Нормальные углы, обычно применяемые в машиностроении, регламентируются ГОСТ 8908-81 (таблица П7.1). Приведенные в этом документе значения нормальных углов не распространяются на углы, связанные расчетными зависимостями с другими размерами и на углы конусов.
Нормальные конусности и углы конусов приведены в ГОСТ 8596-81. Стандартом предусмотрены два ряда конусности и углов конусов с предпочтительным применением первого ряда перед вторым. Наряду с этим для специального применения предусмотрена конусность для инструментальных конусов (конуса Морзе с номерами от 0 до 6).
Допуски углов конусов и призматических элементов деталей с длиной меньшей стороны до 2500 мм регламентирует ГОСТ 8908-81. Стандартом установлены 17 степеней точности углов, самая точная 1 степень, самая грубая 17. Допуск угла, выраженный разностью между наибольшим и наименьшим предельными углами, обозначается АТ, а допуск угла заданной точности дополняется номером соответствующей степени точности, например: АТ8 и т.д.
Величины допусков на углы определены в зависимости от наименьшей стороны угла, так как точность изготовления и измерения угловых размеров зависит от длины стороны и чем она меньше, тем точность ниже (таблица П7.2).
Лабораторная работа № 7. Измерение углов угломерами
1. Цель работы
Изучение устройства универсальных угломеров и приобретения навыков по их применению.
2. Краткая теоретическая часть
Для измерения углов в производственных условиях промышленность выпускает универсальные угломеры. В качестве отсчетного устройства у этих угломеров используется нониус, как у штангенциркуля, но проградуированный в угловых единицах.
В России выпускаются транспортирный и универсальный угломеры с нониусом.
Рис. 4.1. Универсальный угломер
Универсальный угломер (рис. 4.1) состоит из основания 4 с угловой шкалой, имеющей диапазон показаний 90 и цену деления 1. На основании закреплены основная линейка 10 и подвижный сектор 9 с нониусом 8. Стопор 7 фиксирует сектор в нужном положении. С помощью державки 6 к сектору можно прикрепить угольник 2, к которому державкой 3 можно прикрепить съемную линейку 1. Последнюю можно также установить прямо на сектор 9. В полностью собранном виде между плоскостями основной и съемной линейки измеряют углы от 0 до 50. Если на секторе 9 установлена съемная линейка 1, то измерения выполняются в пределах от 140 до 200. Между плоскостями сектора 9 и основной линейки 10 измеряются углы в пределах от 230 до 320. Полный диапазон измерений универсального угломера составляет 0-320, отсчет по нониусу составляет 2.
Рис. 4.2. Транспортный угломер
Транспортирный угломер (рис. 4.2) измеряет наружные углы в пределах от 0 до 180. Принцип работы угловых и линейных нониусов, а также отсчет по ним одинаковы. Допускаемые погрешности угломеров равны значению отсчета по нониусу. Основным недостатком этих угломеров является неудобство снятия показаний.
Выше указанного недостатка лишены оптические универсальные угломеры. Отсчет по нониусу у этих угломеров снимается через специальную лупу. Схема такого угломера показана на рис. 6.3.
Оптический угломер предназначен для измерения углов от 0 до 360. Он состоит из корпуса, с которым жестко связана сдвоенная линейка. Сменная линейка поворачивается и перемещается в продольном направлении. Съемная подставка с зажимным винтом используется при измерении углов цилиндрических или конических поверхностей. Отсчет осуществляется с помощью лупы. В лупу видна основная градусная шкала, а также прямая и обратная минутные шкалы с ценой деления 5. Допускаемая погрешность оптического угломера составляет 230, а при измерении с подставкой она составляет 5.
Изображенный на рис. 4.3 угломер фирмы Mahr состоит из корпуса 7, сменной линейки 1 и круговой шкалы 3. На круговой шкале нанесены деления через один градус. Шкала нониуса рассматривается через линзу 4. Линейка крепится на корпусе угломера с помощью винта 2. Для точной подачи линейки относительно корпуса используется винт точной установки 6. Фиксация угломера в нужном положении осуществляется стопорным винтом 5.
Рис. 6.3. Универсальный оптический угломер 106 UF
Отсчет целых градусов осуществляется по делению основной шкалы, которое ближе всего расположено к нулевому делению нониуса. Значения минут снимают по делению нониуса, которое совпадает, с каким либо делением основной шкалы.