Пружинные измерительные головки

В пружинных передачах используют свойства изогнутой, плоской или скрученной пружины. К числу преимуществ пружинных передач следует отнести простоту конструкции передаточного механизма (отсутствуют сложные мелкомодульные зубчатые зацепления), долговечность в работе, отсутствие «мертвого хода», малые трения в звеньях механизма и возможность получения больших передаточных отношений при сохранении высоких метрологических показателей. Благодаря этим достоинствам пружинные передачи получают все большее распространение как узлы различных измерительных приборов.

Они отличаются малой погрешностью и применяются для измерения размеров изделий 5-го и 6-го квалитетов, для контроля отклонений формы и расположения поверхностей.

Передаточное отношение в этих механизмах сохраняется при небольших углах изгиба плоских пружин. Установлено, что при изгибах пружин на угол до 3°30' ось поворота практически не меняет своего положения. При больших углах ось поворота пружины смещается и кинематическая погрешность растет. Недостатком этой схемы является большой перепад измерительного усилия.

К пружинным измерительным головкам относят микрокаторы, микаторы, миникаторы и оптикаторы. Эта группа приборов получила название пружинных, так как в качестве передаточного механизма используется закрученная в разные стороны металлическая (бронзовая) лента или пружина 1 (рис. 44 и 45), один конец которой закреплен в жесткой опоре 2,а второй конец пружины прикреплен к угольнику 3,связанному е измерительным стержнем 4,подвешенным на плоской пружине или мембране 5. К средней части бронзовой закрученной ленты приклеена стрелка 6 (см. рис. 44), поворот которой при растяжении ленты (пружины) пропорционален перемещению измерительного стержня головки.

При контактировании измерительного наконечника 8с изделием наконечник вместе с измерительным стержнем 4 смещается в осевом направлении, вызывая поворот угольника 3и растяжение при этом закрученной ленты (пружины) 1.Растяжение пружины вызывает поворот стрелки 6относительно шкалы 10.

Рис. 44. Измерительная пружинная головка - микрокатор	Рис.45. Измерительная пружинная головка - оптикатор

Пружинные измерительные головки применяют со стойками C-Iи С-II для измерений размеров методом сравнения с мерой.

Пружинки (рис. 46) изготавливаются из бронзовой ленты Бр-ОЦ4-3 различного сечения: прямоугольного, получаемого разрезкой широкой полосы: вытянутого овала, получаемого прокаткой проволоки цилиндрическими валиками; выпуклого овала с талией, получаемого прокаткой проволоки шариками. Последняя конструкция дает наилучшие показатели, и ее применяют чаще. Сечения пружинок: 2h= 4; 6; 8 и 18 мкм и 2а = 80; 100; 120; 180 мкм соответственно. Выбор сечения зависит от того, на какой прибор пружинка будет поставлена.

Рис.46. Скрученная пружина

Ленту до закрутки предварительно испытывают на период полного колебания при кручении и на разрыв. Закрутку ленты выполняют в холодном состоянии. Концы ленты закрепляют и сообщают ей определенный (в зависимости от сечения) натяг Р= 3; 30; 60; 80 сН. Затем на приспособлении вращают среднюю перемычку h. Таким образом, получают скрученные в разные стороны участки l₃, каждый с числом витков п. После закрутки проводят искусственное старение ленты.

Принцип работы скрученной пружинки в приборе заключается в следующем. Малое продольное растяжение скрученной пружинки вызывает значительный угол поворота участка l₂, а вместе с ним и закрепленной на нем стрелки. Если же вместо стрелки используется зеркальце, на которое падает луч света, то поворачивается отраженный луч света.

Значительное передаточное отношение, отсутствие трения и погрешности обратного хода, высокая чувствительность позволяют доводить цену деления до сотых долей микрометра. Эти положительные метрологические показатели позволили применить скрученную пружинку и в других приборах (термопарах, приборах для контроля шероховатости и др.)

Общее передаточное отношение пружинного механизма может быть ориентировочно определено по следующей формуле:

где R- рабочая длина пружинного механизма или оптического рычага, мм;

l₂, l₃ - длина плеч угольника 3 (рис.45), мм;

i- передаточное отношение скрученной ленты 1;

k - коэффициент, учитывающий дополнительную деформацию угольника 3;

ΔР - продольная жесткость скрученной ленты, сН/угл. град;

l₁ - вылет пластинчатойопоры2 (рис.44), мм;

Е, I - модуль нормальной упругости и момент инерциисечения угольника 3.

Приведенная формула имеет чисто теоретическое значение.Значения берут по заранее составленным заводским графикам.Передаточное отношение пружинно-оптической передачи в два разавыше.

Величина l₁является кинематическим компенсатором, с помощью которого можно изменять передаточное отношение механизма в пределах 10...15 %. Наличие компенсатора позволяет доводить передаточное отношение с точностью до 5... 10 % номинального значения.

Перепад измерительного усилия складывается из перепада усилий во всех деформирующихся звеньях, измерительной пружине,упругих опорах измерительного стержня и в упруго-рычажноммеханизме.