Приборостроение

3. Преобразование с помощью пружинных прикреплений измерительной головки к измерительному устройству.

Поскольку речь идет о преобразовании одной величины в другую, другого масштаба, то само собой разумеется, что появляется такая характеристика, как передаточная, то есть передаточное число.

Особенностью первого типа преобразований является то, что в них преобразование перемещений может реализоваться в обоих направлениях: при двух других типах это преобразования невозможно.

С этой целью преобразование реализуется в механизм преобразования, так называемый индикатор часового типа.

В зубчатом механизме отношение чисел зубьев колеса, большего по диаметру, к числу зубьев шестерни, меньшей по диаметру, называется передаточным числом.

Если рассмотреть передаточное число, преобразующее малое перемещение в большое, т. е. когда передаточное число u ? 1, то для общего случая

где R – длина стрелки от оси поворота до ее свободного конца; ? – величина угла поворота стрелки, градус или радиус; R – перемещение свободного конца стрелки индикатора, градус, мм; l – величина перемещения измерительного наконечника (рейки).

Имеется в виду узел индикатора, перемещение которого при измерениях передается путем преобразования через колесо и шестерни к шкале со стрелкой.

У входного звена, т. е. у гриба, число зубьев обозначим, как z₃. Тогда, выразив r как

где m – цена делений, мм; z₃ – количество (число) зубьев у входного колеса, у которого радиус равен r, получим:

41. Передаточное число для рычажно-зубчатых индикаторов

Передаточное число для рычажно-зубчатых индикаторов можно вычислить двумя способами:

1) 

где I – длина плеча последнего рычага; R – длина плеча первого рычага;

– произведение передаточного числа зубчатых пар;

2) 

где I, R – длина плеча последнего и первого рычага соответственно; d₃ – d₆ – диаметры соответствующих колес в механизме.

Погрешность измерений для рассматриваемого типа преобразования – (0,005—0,015) мм при цене делений 0,01 мм.

Поверка рычажно-зубчатых индикаторов проводится по концевым мерам длины или другим способом.

Передаточное число для рычажно-зубчатых головок определяют по формулам: если головки однооборот-ные (две рычажные и одна зубчатая пары), то

для многооборотных (также две рычажных и одна зубчатая пары)

Величины передаточных чисел кулисных передач.

Наконец, о третьем способе механических преобразований, о преобразовании с пружинным механизмом.

Характерной особенностью этих механизмов является то, что передаточным механизмом измеряемой величины является полоска металлической ленты.

Следовательно, в расчетах используются упругие свойства скрученной пружинной ленты.

Передаточное число измеряется в единицах угловых градусов: град/мкм.

Передаточное число может быть определено двумя способами:

1) теоретически;

2) эмпирически

J – момент инерции поперечного сечения ленты, мм; I– свободная длина свернутой ленты, мм.

42. Приборы времени

Эти приборы в виде различных часов, как и весы, являются первыми известными приборами в истории человечества с незапамятных времен.

Сегодня перечисление только их разновидностей в быту заняло бы не одну страницу.

Приборы времени различают по принципу действия и по назначению.

Их разделяют на следующие классификационные группировки: механические; электромеханические; электронномеханические; атомно-молекулярные; синхронные; часы с непериодическим процессом.

Как видно из вышеприведенного списка, измерение времени проводится маятником в механических часах и временем разрядки или зарядки конденсатора до заданной емкости в электронных. В этом промежутке есть приборы, измеряющие время, которые используют импульсы электрического тока; квантовые свойства вещества; роторы электродвигателей и многое другое.

В каждом случае вопросы точности и погрешности измерений имеют свою специфику. Во всех случаях измерение времени сводится (или исходит) к установлению соответствия между двумя или более системами колебаний.

Поэтому, говоря о метрологических характеристиках часов в первую очередь имеют в виду постоянство частоты колебаний (или автоколебаний), с которым связано измерение: точность измерений задается именно этим постоянством.

Кроме этого, внешнего источника сигнала времени, немаловажна точность колебаний собственной колебательной системы: а это – вопросы проектирования и производства.

Для приборов, предназначенных для показания текущего времени, введен параметр поправки показаний прибора:

U = Т₁– Т_пр,

в которой Т₁ – точное время; Т_пр – показания прибора. Это измерение называют суточным ходом прибора.

w = U₂ – U₁,

для разных часов 180 > w > 10^-7 c, где U₁, U₂ – поправки, соответствующие началу первых и следующих суток.

Но суточный ход может отклоняться от правильного (отстать или спешить) или зависеть от вариации (от специфических свойств системы измерения времени (часы: кварцевые, маятниковые, карманные, наручные и прочие)). У каждого прибора имеется своя специфика, следовательно, свой суточный ход.

Для учета роли случайных факторов в отклонении суточного хода l пользуются формулой:

L_k = w_k – w_ср

W1 + W 2 + … + Wn

где 

 —средний суточный ход за n – суток; I_k – отклонение суточного хода за К-ные сутки.

Если w < 0 – часы спешат; w > 0 – часы отстают.

43. Приборы времени специального назначения

Для оперирования в быту и решения технических вопросов параметры U, w оказываются достаточными. Но там, где требуется наибольшая точность (астрономия, авиация, ВМФ, мореходство и др.) пользуются и другими параметрами.

В их основе – вариация.

V = w₂– w₁,

где w₂, w₁ – суточные ходы для следующих одни за другими суток; V – отклонение.

I_k = w_k – w_cp

где I_k – отклонения суточного хода за К-ые сутки; К = 1, 2,..., n; w_cp –