Bài giảng Dung sai & Kỹ thuật đo - Trương Quang Dũng

ấp chính xác của truyền động thiết kế được chọn như cấp chính xác của truyền động được sử dụng trong những điều kiện làm việc tương tự và được lựa chọn trong các bảng tiêu chuẩn - Chú ý rằng, khi lựa chọn cấp chính xác nhất thiết phải sử dụng nguyên tắc tiêu chuẩn tổ hợp, tức là với một bộ truyền cụ thể, phụ thuộc vào chức năng của nó người ta xác định các cấp chính xác khác nhau: theo tiêu chí độ chính xác động học, độ chính xác ổn định và độ chính xác tiếp xúc. Ví dụ: - Trong ngành luyện kim, máy khai thác và đóng tàu, độ chính xác tiếp xúc được chọn cao hơn 1 – 2 cấp so với độ ổn định và độ chính xác động học khi đó lựa chọn tiêu chuẩn tổ hợp 7 – 6 – 6 hay 8 – 7 – 7 - Các bánh răng trong các dụng cụ đo, các dụng cụ gia công răng (xọc, cà răng), các bộ truyền cơ khí chính xác đòi hỏi cần phải chế tạo cấp chính xác 3,4,5 . Trang 64 Bài giảng Dung sai – Kỹ thuật đo ThS. Trương Quang Dũng 4.5.3.3.Ghi kí hiệu trên bản vẽ - Trên bản vẽ thiết kế, chế tạo bánh răng thì cấp chính xác và dạng đối tiếp được ký hiệunhư sau: Ví dụ: 7 – 8 – 8 B TCVN 1067 – 84 7 – cấp chính xác động học 8 – cấp chính xác ổn định 8 - cấp chính xác tiếp xúc B – dạng đối tiếp mặt răng. ------------------o0o---------------- CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 4 1. Trình bày công dụng, cấu tạo của ren hệ mét, vẽ sơ đồ phân bố dung sai của các loại ren đó ? 2. Tiêu chuẩn đã quy định dung sai cho các yếu tố kích thước nào của ren vít và đai ốc trong mối lắp ghép ren. 3. Tiêu chuẩn quy định mấy cấp chính xác chế tạo ổ lăn và ký hiệu chúng như thế nào? 4. Có mấy dạng tải trọng tác dụng lên các vòng ổ lăn và đặc tính của tứng dạng. 5. Nêu phương pháp chọn kiểu lắp tiêu chuẩn cho lắp ghép ổ lăn với trục và lỗ thân hộp. 6. Trình bày công dụng, cấu tạo, các qui định về dung sai của các loại then? 7. Nêu các miền dung sai tiêu chuẩn được quy định đối với kích thước chiều rộng b của then, rãnh trục và rãnh bạc. 8. Từ các miền dung sai tiêu chuẩn hãy chọn một kiểu lắp cho mối ghép then khi bạc cố định trên trục. 9. Trình bày công dụng, cấu tạo của then hoa, các phương pháp định tâm then hoa ? 10. Lắp ghép then hoa được thực hiện theo mấy yếu tố kích thước, tại sao? Trang 65 Bài giảng Dung sai – Kỹ thuật đo ThS. Trương Quang Dũng 11. Nêu các yêu cầu kỹ thuật đề ra đối với truyền động bánh răng? Một truyền động bánh răng bất kỳ thì có những yêu cầu truyền động nào? 12. Nêu các thông số để đánh giá mức chính xác động học, mức làm việc êm, mức tiếp xúc mặt răng và khe hở cạnh răng. Trang 66 Bài giảng: Dung sai – Kỹ thuật đo ThS. Trương Quang Dũng Chương 5. CHUỖI KÍCH THƯỚC Mục đích: Nhằm cung cấp cho sinh viên các kiến thức cơ bản về: - Chuỗi kích thước - Phân loại chuỗi kích thước - Khâu thành phần - Khâu khép kín - Cách giải chuỗi Yêu cầu: Sinh viên phải nắm được: - Phân loại chuỗi kích thước - Phân biệt được khâu thành phần, khâu khép kín - Giải chuỗi kích thước bằng: phương pháp đổi lẫn chức năng hoàn toàn. 5.1. Các khái niệm cơ bản 5.1.1. Khái niệm và định nghĩa cơ bản Chuỗi kích thước là tập hợp các kích thước tạo thành vòng khép kín do các kích thước của 1 hoặc 1 số chi tiết lắp ghép nối tiếp nhau tạo thành. - Như vậy để hình thnh một chuỗi kích thước phải có hai điều kiện: + Các kích thước nối tiếp nhau. + Các kích thước tạo thành một vòng khép kín. Kích thước A1, A2, A3, A4 (hình 5.1. a) tạo thành chuỗi kích thước A2A3 A 4 A5 A4 A3 A2 A1 b) A1 a) Hình 5.1. Chuỗi kích thước A3  A2  A1 c) Trang 67 Bài giảng: Dung sai – Kỹ thuật đo ThS. Trương Quang Dũng 5.1.2. Phân loại 5.1.2.1. Theo kết cấu: có 2 loại chuỗi - Chuỗi kích thước chi tiết: các kích thước của chuỗi cùng thuộc về 1 chi tiết. - Chuỗi kích thước lắp ghép: các kích thước của chuỗi là kích thước của các chi tiết khác nhau trong một bộ phận máy. 5.1.2.2. Theo vị trí tương quan giữa các kích thước - Chuỗi kích thước thẳng. - Chuỗi kích thước phẳng. - Chuỗi kích thước không gian. + Chuỗi kích thước chi tiết: Tất cả các khâu trong chuỗi thuộc một chi tiết như (hình 5.1 a.) + Chuỗi kích thước lắp ghép: Các khâu trong chuỗi thuộc các chi tiết khác nhau trong mối ghép (hình 5.1.b) + Chuỗi đường thẳng: Các khâu trong chuỗi song song với nhau (hình 5.1 a;b). + Chuỗi mặt phẳng: Các khâu trong chuỗi không song với nhau, nhưng nằm trong cùng một mặt phẳng. Hoặc trong những mặt phẳng song song với nhau nhưng bản thân chúng không song song với nhau (hình 5.1.c ) + Chuỗi không gian: Các khâu trong chuỗi không song với nhau, và nằm trong các mặt phẳng khác nhau. 5.2. Các thành phần của chuỗi kích thước Chuỗi kích thước có nhiều kích thước hợp thành, mỗi kích thước trong chuỗi là một khâu. Độ hở hoặc độ dôi trong các lắp ghép được coi là khâu riêng biệt. Kích thước danh nghĩa của nó có thể bằng không. Tuỳ theo tính chất của các kích thước mà chia ra: 5.2.1. Khâu thành phần (Ai): kích thước của khâu thành phần do quá trình gia công quyết định, kích thước của mỗi khâu không phụ thuộc lẫn nhau. 5.2.2. Khâu khép kín (Ak): Trong một chuỗi kích thước chỉ có một khâu khép kín. Kích thước của nó hoàn toàn được xác định bởi kích thước các khâu thành phần. * Trong các khâu thành phần còn chia ra: - Khâu thành phần tăng (khâu tăng) là khâu mà kích thước của nó tăng lên sẽ làm tăng kích thước khâu khép kín và ngược lại. Trang 68 Bài giảng: Dung sai – Kỹ thuật đo ThS. Trương Quang Dũng - Khâu thành phần giảm (khâu giảm) là khâu mà kích thước của nó tăng lên sẽ làm giảm khâu khép kín và ngược lại. Trong chuỗi kích thước chi tiết muốn phân biệt khâu thành phần và khâu khép kín cần phải biết trình tự gia công các kích thước trong chuỗi ấy. Như trên hình 5.1. - Nếu trình tự gia công A2 --> A4 thì ta biết được A1. Vậy A1 là khâu khép kín, A2, A3 A4 là khâu thành phần. - Nếu gia công trình tự từ A1 -->A3 thì ta biết được A4. Vậy A1, A2, A3 là khâu thành phần, A4 là khâu khép kín. 5.3. Giải chuỗi kích thước Có hai phương pháp giải chuỗi kích thước: Giải chuỗi theo phương pháp đổi lẫn chức năng hoàn toàn và phương pháp đổi lẫn chức năng không hoàn toàn. Việc giải chuỗi kích thước có thể tiến hành qua hai bài toán: - Bài toán thuận: Trong bài toán này ta phải xác định kích thước danh nghĩa, dung sai, các sai lệch giới hạn của khâu khép kín, khi biết kích thước danh nghĩa, dung sai và các sai lệch giới hạn của các khâu thành phần. - Bài toán nghịch: Xác định kích thước dung sai và các sai lệch giới hạn của các khâu thành phần khi biết kích thước danh nghĩa, dung sai và sai lệch giới hạn của khâu khép kín. Chẳng hạn khi thiết kế máy, người ta xuất phát từ độ chính xác chung cho trước của máy để xác định độ chính xác của các chi tiết hợp thành. 5.3.1. Giải bài toán thuận Để thuận tiện cho việc giải chuỗi, người ta sử dụng sơ đồ hoá các chuỗi Giả sử có chuỗi kích thước như hình 5.2 sau. Trong đó: A4: là khâu khép kín Hình 5.2. A1: khâu tăng A2, A3: khâu giảm Để thuận tiện trong quá trình tính toán ta qui ước ký hiệu: K: khâu khép kín T: khâu tăng Trang 69 Bài giảng: Dung sai – Kỹ thuật đo ThS. Trương Quang Dũng G: khâu giảm Kích thước danh nghĩa của khâu khép kín: K = T – (G1 + G2 + G3) Nếu trong chuỗi có m khâu tăng và n khâu giảm thì quan hệ về kích thước giữa khâu khép kín và khâu thành phần được biểu thị bằng phương trình sau đây: m n KTG (5.1) i   i i1 i  1 (Đây là phương trình cơ bản của chuỗi kích thước) Kích thước giới hạn và dung sai khâu khép kín: a. Kích thước giới hạn lớn nhất: bằng hiệu số giữa tổng các khâu tăng lớn nhất và m n tổng các khâu giảm nhỏ nhất. KTG (5.2) maxi max   i min i1 i  1 b. Kích thước giới hạn nhỏ nhất: bằng hiệu số giữa tổng các khâu tăng nhỏ m n nhất và tổng các khâu giảm lớn nhất. KTG (5.3) mini min   i max i1 i  1 c. Dung sai khâu khép kín: bằng hiệu số giữa kích thước giới hạn lớn nhất và kích thước giới hạn nhỏ nhất. TKKK max  min m n m n TGTG    imax   i min     i min   i max  i1 i  1   i  1 i  1  m m n n TTGG    imax   i min     i max   i min  i1 i  1   i  1 i  1  m n m n TTTT  (5.4) K Ti   Gi    Ai i1 i  1  i  1 Vậy dung sai khâu khép kín bằng tổng dung sai các khâu thành phần trong chuỗi. d. Sai lệch giới hạn: - Sai lệch giới hạn trên: ESK ESK  Kmax  K TGTG  imax  i min   i  i       TTGG imax   i     i min   i  ES ES ei (5.5) K Ti   Gi  Tương tự sai lệch giới hạn dưới: Trang 70 Bài giảng: Dung sai – Kỹ thuật đo ThS. Trương Quang Dũng EIK  Kmin  K (5.6) EI EI es K Ti   Gi Ví dụ: Cho chi tiết như hình vẽ với giả thiết A4 là khâu khép kín và cho biết các +0,1 khâu thành phần: A1 = 70-0,3 ; A2 = 30-0,15 ; A3 = 10 Tìm kích thước, sai lệch giới hạn và dung sai của khâu A4. A4 a3 a2 A1 Hình 5.3. Ta có sơ đồ chuỗi hóa như hình vẽ: A4 a3 a2 A 1 Giải: Kích thước danh nghĩa của khâu khép kín : A4= A= 70 - 30 - 10 = 30mm + Sai lệch giới hạn của khâu khép kín: m n ES ES ei 0 ( 0,15 )0 0,15mm    i   i       i 1 i m 1 m n EI EI es 3,0 0( )1,0 4,0 mm    i   i       i 1 i m 1 Dung sai của khâu khép kín: T = ES  EI =0,15-(-0,4) = 0,55 mm 0,15 Vậy khâu khép kín: A = A4 = 30 4,0 5.3.2. Giải bài toán nghịch theo đổi lẫn chức năng hoàn toàn Cho dung sai và sai lệch giới hạn của khâu khép kín. Xác định dung sai, sai lệch giới hạn của các khâu thành phần. * Nhận thấy, công thức (5.4) là phương trình duy nhất cho mối liên hệ giữa dung sai khâu khép kín và dung sai của các khâu thành phần. Trường hợp này ta cần tìm n ẩn số trong khi chỉ có một phương trình. Do đó để giải bài toán người ta đưa ra một số giả thiết. Tương ứng mỗi giả thiết sẽ có một phương pháp gần đúng. Thực tế, người ta thường sử dụng ba phương pháp: Trang 71 Bài giảng: Dung sai – Kỹ thuật đo ThS. Trương Quang Dũng - Coi dung sai các khâu thành phần là như nhau. TA1 = TA2 = ... = TAn = TAtb - Coi cấp chính xác của các khâu thành phần là như nhau. a1 = a2 = ... = an = atb - Phương pháp kinh nghiệm. * Ở đây ta chỉ nghiên cứu phương pháp thứ hai. Ta coi cấp chính xác của các khâu thành phần là như nhau khi đó hệ số cấp chính xác của các khâu bằng nhau. a1 = a2 = ... = an = atb Dung sai các khâu thành phần TAi = atb  ii (i - đơn vị dung sai) i = 0,45 3 D + 0,001 D Khi đó ta có: T T a i a i i   m j  m  j  i1 j  1 T a  (5.7)  m  i  j Gi trị ii được tra bảng theo TCVN 2244 - 99. - Sau khi xác định được atb ta tra bảng so sánh giá trị atính với abảng để tìm cấp chính xác chung của các khâu trong chuỗi. - Trị số atb tìm được thường không khớp với abảng. Khi đó ta phải lấy cấp chính xác thấp đi hoặc cao lên gần abảng nhất. Như vậy dung sai của các khâu thành phần trong chuỗi sẽ được mở rộng hoặc thu hẹp hơn so với thực tế tính toán theo atb. Để đáp ứng yêu cầu đó của khâu khép kín, ta phải để lại một khâu để bù trừ sai số do việc chọn cấp chính xác của khâu thành phần thấp đi hoặc cao lên. + Nếu atính > abảng có nghĩa là ta đã thu hẹp dung sai các khâu thành phần trong chuỗi. Do đó khâu tính bù sẽ được mở rộng dung sai và ta nên chọn khâu khó chế tạo nhất trong chuỗi. + Nếu atính < abảng nghĩa là ta đã mở rộng dung sai các khâu thành phần trong chuỗi. Do đó khâu tính bù sẽ phải thu hẹp dung sai và ta nên chọn khâu dễ chế tạo nhất trong chuỗi. Khi đó chọn được abảng ta đi tìm được cấp chính xác và đã biết kích thước danh nghĩa của các khâu, dựa theo TCVN 2244 – 99 để xác định các sai lệch giới hạn và dung sai của chúng. Khi tra bảng cần tuân theo qui ước: Trang 72 Bài giảng: Dung sai – Kỹ thuật đo ThS. Trương Quang Dũng + Khâu thành phần tăng coi như lỗ cơ sở H + Khâu thành phần giảm coi như trục cơ sở h Đến đây bài toán nghịch chỉ còn: - Biết khâu khép kín. - Biết (n-1) khâu thành phần. - Tìm một khâu thành phần Ab trừ Nếu khâu bù trù là khâu tăng thì: ES ES ES ei t k  T   G EIt EI k  EI T  es G   Nếu khâu bù trừ là khâu giảm thì: estEI T  es G  EI k   eiES ei ES t T   G  k Vậy dung sai khâu thứ t là: ITtES T  EI T Hoặc: ITtes t  ei t Giải chuỗi theo phương pháp đổi lẫn chức năng hoàn toàn sẽ thuận lợi cho việc tổ chức sản xuất, lắp ráp máy, đặc biệt thuận lợi cho việc sửa chữa thay thế các chi tiết máy bị hỏng. Nhưng trong trường hợp dung sai của khâu khép kín nhỏ, số lượng khâu thành phần lớn, làm cho dung sai của khâu thành phần quá nhỏ, khó khăn cho việc gia công, tăng giá thành gia công. Lúc đó người ta phải giải chuỗi theo phương pháp đổi lẫn chức năng không hoàn toàn. Ví dụ 2: Cho một kết cấu lắp như hình vẽ. Yêu cầu đề ra A1 A2 A5 của kết cấu lắp l đảm bảo khe hở giữa mặt đầu vai trục và mặt đầu bạc ổ trục trong giới hạn A : +0,75 A = 1 Cho biết: A3 A A1 = 101 ; A2 = 50 A = A = 5 ; A = 140 3 5 4 A4 Xác định dung sai và sai lệch giới hạn của các Hình 5.4. khâu thành phần trong chuỗi ? 5.3.3. Giải bài toán nghịch theo đổi lẫn chức năng không hoàn toàn Thực chất của phương pháp này là mở rộng dung sai của các khâu thành Trang 73 Bài giảng: Dung sai – Kỹ thuật đo ThS. Trương Quang Dũng phần cho dễ gia công, hạ giá thành sản phẩm. Chúng ta có thể dùng một trong bốn cách sau đây: - Phương pháp tính xác suất: Chấp nhận có một số lượng nhỏ phế phẩm (không đảm bảo yêu cầu của khâu tổng) lẫn trong sản phẩm. Số lượng phế phẩm thường được khống chế dưới 5%. Lượng dung sai mở rộng thêm được tính theo xác suất. - Phương pháp lắp sửa: Chúng ta chọn ra một khâu Ak có thể dễ dàng cắt gọt, cạo sửa trong khi lắp (Ak được gọi là khâu bù, hay khâu bồi thường). Dung sai của các khâu thành phần còn lại sẽ được chọn theo độ chính xác và khả năng gia công kích thước thuận lợi nhất. Đặc tính của khâu khép kín được đảm bảo bằng cách cạo sửa khâu Ak trong quá trình lắp ghép. Dung sai của các khâu thành phần phải đảm bảo cho khâu Ak có lượng dư đủ lớn để cạo sửa. Phương pháp này tốn rất nhiều thời gian cho quá trình lắp ghép. Đặc biết khó khăn, khi cần phải thay thế chi tiết máy bị hỏng. - Phương pháp lắp điều chỉnh: Chúng ta chọn ra một khâu Ak làm khâu điều chỉnh, có thể điều chỉnh được kích thước của khâu này trong quá trình lắp ráp. Dung sai của các khâu thành phần khác được chọn theo độ chính xác và khả năng gia công kích thước. Đặc tính của khâu khép kín được đảm bảo bằng cách điều chỉnh khâu Ak trong quá trình lắp ghép. Dung sai của các khâu thành phần phải đảm bảo cho khâu Ak có khoảng điều chỉnh không quá lớn. Phương pháp này tốn ít thời gian hơn phương pháp lắp sửa, nhưng kết cấu máy phức tạp. - Phương pháp lắp chọn: Mở rộng dung sai của mỗi khâu thành phần lên hai, ba hoặc bốn lần. Sau đó mỗi khâu được chia thành các nhóm tương ứng với số lần tăng dung sai. Ví dụ tăng 3 lần, thi ta chia làm 3 nhóm. Khi lắp ghép, phải lấy chi tiết của các nhóm tương ứng lắp với nhau. Ví dụ nhóm 1 lắp với 1, nhóm 2 lắp với 2. Như vậy sẽ đảm bảo được đặc tính của khâu khép kín. Phương pháp này mất thời gian phân nhóm, phiền phức trong lắp ghép và bảo quản các nhóm. 5.4. Ghi kích thước cho bản vẽ cơ khí Sau khi tính toán kích thước của các chi tiết máy theo các điều kiện bền, Trang 74 Bài giảng: Dung sai – Kỹ thuật đo ThS. Trương Quang Dũng điều kiện cứng. Ta thiết lập bản vẽ lắp các bộ phận máy, vẽ tách riêng từng chi tiết máy. Tiến hành ghi kích thước cho bản vẽ lắp bộ phận máy, bản vẽ chi tiết máy. Ghi kích thước cho bản vẽ lắp một cách hợp lý, sẽ thuận lợi cho việc lắp ráp, dễ dàng đảm bảo chất lượng của máy, thuận lợi cho việc giải chuỗi kích thước xác định dung sai kích thước của các khâu. Ghi kích thước cho bản vẽ chi tiết máy một cách hợp lý, chọn đúng chuẩn kích thước, chọn đúng khâu khép kín, sẽ đảm bảo cho chi tiết máy có đủ khả năng làm việc và dễ dàng cho quá trình gia công chế tạo chi tiết máy. Kích thước trên bản vẽ có ba loại: Kích thước chiều dài, kích thước đường kính và kích thước góc. Đa số các kích thước chiều dài tham gia vào chuỗi kích thước, chúng ta sẽ quan tâm nhiều hơn đến loại kích thước này. 5.4.1. Những nguyên tắc chủ yếu cần đảm bảo khi ghi kích thước Khi ghi kích thước cho bản vẽ lắp, bản vẽ chi tíêt máy càn đảm bảo một số nguyên tắc sau: - Kích thước của mọi phần tử trên bản vẽ phải được xác định một cách duy nhất. Hoặc đọc trực tiếp trên bản vẽ, hoặc được tính toán qua các kích thước các khâu thành phần của chuỗi. - Không ghi kích thước cho khâu khép kín trong chuỗi kích thước. Nếu ghi thì phải có dấu hiệu chỉ rõ đó là khâu khép kín. - Trên bản vẽ mỗi kích thước chỉ được ghi một lần. - Tất cả các kích thước đều phải có sai lệch trên và sai lệch dưới cho phép. - Số khâu trong một chuỗi càng ít, càng tốt. - Một kích thước có thể tham gia nhiều chuỗi kích thước. Số chuỗi kích thước, một khâu tham gia, càng ít càng tốt. - Mỗi kích thước có một chuẩn để xác định (mốc để tính). Người lập quy trình công nghệ có thể dùng chuẩn khác với người thiết kế. Cố gắng dùng càng ít chuẩn càng tốt. Chuẩn thiết kế nên trùng với chuẩn công nghệ. 5.4.2. Chọn phương án ghi kích thước chiều dài cho bản vẽ chi tiết máy Kích thước chiều dài của chi tiết máy có thể ghi theo nhiều phương án khác nhau. Các phương án đều thể hiện đầy đủ kích thước mỗi phần tử thuộc Trang 75 Bài giảng: Dung sai – Kỹ thuật đo ThS. Trương Quang Dũng chi tiết máy. Song chúng ta phải chọn ra phương án tốt nhất, phù hợp với phương pháp gia công và quy mô sản xuất chi tiết máy. Có ba cách ghi kích thước chiều dài: - Ghi kích thước thành một chuỗi, các kích thước nối tiếp nhau (Hình 5.5). Hình 5.5. a a a 1 2 3 - Ghi kích thước theo một chuẩn thống nhất (Hình 5.6). ' a1 ' a2 a' 3 Hình 5.6. - Dùng phối hợp hai cách trên (Hình 5.5). Dùng chuẩn thống nhất để giảm số khâu. Trong khi đó những kích thước cần độ chính xác cao, có dung sai nhỏ, không dùng làm khâu khép kín trong chuỗi kích thước. Phương pháp này được dùng nhiều trong thực tế sản xuất. T6 T5 t2 T4 t1 t3 t10 t t 7 8 t 9 T5 t2 T4 t1 t3 t10 t7 t8 t9 t' 6 Hình 5.7. ------------------o0o---------------- Trang 76 Bài giảng: Dung sai – Kỹ thuật đo ThS. Trương Quang Dũng CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 5 1. Chuỗi kích thước là gì ? Có mấy loại chuỗi kích thước? 2. Định nghĩa khâu tăng, khâu giảm, khâu khép kín. Cho ví dụ cụ thể từng loại. 3. Khi nào kích thước khép kín có giá trị lớn nhất, có giá trị nhỏ nhất. Viết công thức tính. 4. Dung sai khâu khép kín tính như thế nào? Có mấy cách tính? 0,075  0,01  0,03 5. Vẽ sơ đồ chuỗi kích thước sau: K 150  100,02  25  0,01  20  0,01 6. Tính kích thước giới hạn dung sai khâu khép kín trong chuỗi kích thước sau: 0,045  0,05  0,03  0,023 K 240  1200,015  75  0,01  50  0,01  1250,01  Trang 77 Bài giảng Dung sai – Kỹ thuật đo ThS.Trương Quang Dũng PHẦN 2. KỸ THUẬT ĐO Chương 6. CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN CỦA KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG Mục đích: Nhằm cung cấp cho sinh viên các kiến thức cơ bản: - Đo lường - Phương pháp đo - Phương pháp kiểm tra - Phương tiện đo - Các nguyên tắc cơ bản khi đo. Yêu cầu: Sinh viên phải nắm được: - Phân loại được các phương pháp đo - Phân biệt được các phương pháp kiểm tra - Phân loại và chọn phương tiện đo - Phân biệt được các nguyên tắc cơ bản khi đo - Các chỉ tiêu đo lường cơ bản. 6.1. Các khái niệm cơ bản 6.1.1. Đo lường 6.1.1.1. Định nghĩa Đo lường là việc định lượng độ lớn của đối tượng đo. Đó là việc thiết lập quan hệ giữa đại lượng cần đo và đại lượng làm đơn vị đo. 6.1.1.2. Thực chất Là việc so sánh đại lượng cần đo với đơn vị đo để tìm ra tỉ lệ giữa chúng. Độ lớn của đối tượng đo được biểu diễn bằng tỉ lệ nhận được kèm theo đơn vị đo dùng khi so sánh. VD: Đại lượng cần đo là Q, đơn vị dùng để so sánh là u. Khi so sánh ta có tỉ lệ: Q/u = q * Chú ý: Việc chọn độ lớn của đơn vị đo khác nhau khi so sánh sẽ có trị số q khác nhau. Chọn độ lớn của đơn vị đo sao cho việc biểu diễn kết quả ngắn gọn, đơn giản, không nhầm lẫn. Kết quả đo cuối cùng được biểu diễn theo đơn vị hợp pháp. 6.1.2. Đơn vị đo – Hệ thống đơn vị đo 6.1.2.1. Đơn vị đo Là yếu tố chuẩn mực dùng để so sánh, vì thế độ chính xác của đơn vị đo sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác khi đo. Trang 78 Bài giảng Dung sai – Kỹ thuật đo ThS.Trương Quang Dũng - Độ lớn của đơn vị đo cần được quy định theo chuẩn mới đảm bảo được việc thống nhất trong giao dịch, mua bán, chế tạo sản phẩm để dễ thay thế và lắp lẫn. - Để đảm bảo tính thống nhất trong đo lường, các đơn vị đo cơ bản và các đơn vị đo dẫn xuất hợp thành hệ thống đơn vị đo : “ Đơn vị của các đại lượng vật lí ” (SI: Standard International). Hệ thống SI tránh được sự cần thiết phải nghiên cứu tỉ mỉ nhiều hệ thống đơn vị. 6.1.2.2. Hệ thống đơn vị đo Hệ thống đơn vị bao gồm hai nhóm: + Đơn vị cơ bản: được thể hiện bằng các đơn vị chuẩn với độ chính xác cao nhất mà khoa học kỹ thuật hiện đại có thể thực hiện được. Ở nước ta hiện đang sử dụng các đơn vị đo lường của hệ thống SI gồm 7 đơn vị cơ bản là: a) Đơn vị chiều dài : “Mét (m) là quãng đường ánh sáng đi được trong chân không trong khoảng thời gian 1/29979258 giây. b) Đơn vị đo nhiệt độ : Kelvin (K) + 0K là nhiệt độ có giá trị bằng 1/273,16 phần nhiệt độ đông của điểm thứ 3 của nước (là điểm cân bằng của 3 trạng thái rắn, lỏng, hơi) + Sử dụng thang Kelvin là thang chuẩn và được sử dụng ưu tiên trong tính toán bởi vì thang này không có nhiệt độ âm mà chỉ có nhiệt độ dương. Ngoài ra, sử dụng thang Kelvin, sai số của phép đo chuẩn được giảm đi 50 lần. c) Đơn vị đo cường độ dòng điện: Ampe (A) + Ampe là cường độ dòng điện một chiều chạy qua 2 dây dẫn song song dài vô hạn, có diện tích mặt cắt nhỏ không đáng kể, được đặt trong chân không cách nhau 1m và trên mỗi đoạn chiều dài 1m của dây dẫn xuất hiện lực tương tác bằng 2.10-7N. d) Đơn vị đo thời gian: giây (s) + Giây bằng 9192631770 chu kì bức xạ tương ứng với sự chuyển đổi giữa 2 mức siêu tĩnh của trạng thái cơ bản Xe-133. + Giây gắn liền với sự giao động của nguyên tử Xe. Sai số tương đối là 5.10-11 e) Đơn vị đo cường độ ánh sáng (Candela) Trang 79 Bài giảng Dung sai – Kỹ thuật đo ThS.Trương Quang Dũng Candela là cường độ ánh sáng theo một phương xác định của một nguồn phát ra bức xạ đơn sắc có tần số 540 x 1012 Hz và có cường độ bức xạ theo phương đó là 1/683 Oat trên Steradian. f) Đơn vị đo khối lượng: (Kg) Kilogram là đơn vị đo khối lượng bằng khối lượng của mẫu kilogram quốc tế đặt tại trung tâm mẫu và cân quốc tế tại Paris g) Đơn vị đo số lượng vật chất: (Mol) Mol - là lượng vật chất có số phân tử (hay nguyên tử, các hạt ) bằng số nguyên tử chứa trong 12C với khối lượng là 0,012(kg). - Các đơn vị này có thể dùng để đo tất cả các loại thông số : cơ học, nhiệt, điện, từ ánh sáng, âm, bức xạ ion và trong lĩnh vực hoá học + Đơn vị kéo theo: là các đơn vị có liên quan tới các đơn vị cơ bản thể hiện qua các biểu thức. 6.2. Các Phương pháp đo và kiểm tra cơ bản 6.2.1. Các phương pháp đo Định nghĩa: Là cách thức, thủ thuật để xác định thông số cần đo. Đó là tập hợp mọi cơ sở khoa học có thể để thực hiện phép đo, trong đó nguyên tắc để xác định thông số đo. Các nguyên tắc này có thể dựa trên mối quan hệ toán học hay mối quan hệ vật lý có liên quan tới đại lượng đo. Như khi đo tỉ trọng vật liệu, dựa trên quan hệ vật lí: D = G/V Trong đó: D: tỉ trọng; G: trọng lượng mẫu; V là thể tích mẫu. 2 4G d Nếu ta chọn dạng hình trụ thì D  2 V h  d h 4 4G với d: là đường kính mẫu, h là chiều cao mẫu D  2  d h Việc chọn mối quan hệ nào đó trong các mối quan hệ có thể với thông số đo phụ thuộc vào độ chính xác yêu cầu đối với đại lượng đo, trang thiết bị hiện có, có khả năng tìm được hoặc tự chế tạo được. Mối quan hệ cần được chọn sao cho đơn giản, các phép đo dễ thực hiện với yêu cầu về trang thiết bị đo ít và có khả năng thực hiện được. 6.2.2. Phân loại phương pháp đo * Dựa vào quan hệ giữa đầu đo và chi tiết đo, ta có 2 phương pháp đo: a. Phương pháp đo tiếp xúc Trang 80 Bài giảng Dung sai – Kỹ thuật đo ThS.Trương Quang Dũng Là phương pháp đo giữa đầu đo và bề mặt chi tiết đo tồn tại một áp lực gọi là áp lực đo. Như khi đo bằng dụng cụ đo cơ khí quang điện tiếp xúc ... áp lực này làm cho vị trí đo ổn định. Vì thế kết quả đo tiếp xúc rất ổn định. b. Phương pháp đo không tiếp xúc Là phương pháp đo không có áp lực đo giữa yếu tố đo và bề mặt chi tiết đo như khi ta đo bằng máy quang học. Như máy đo biên dạng Project Profile, kính hiển vi, ốp ti mét ... * Dựa vào quan hệ giữa các giá trị chỉ thị trên dụng cụ đo và giá trị của đại lượng đo, có 2 phương pháp đo: a. Phương pháp đo tuyệt đối Là phương pháp đo mà giá trị chỉ thị trên dụng cụ đo là giá trị đo được. Phương pháp này đơn giản, ít nhầm lẫn nhưng vì hành trình đo dài nên độ chính xác kém. b. Phương pháp so sánh Là phương pháp đo mà giá trị chỉ thị trên dụng cụ đo chỉ cho ta sai lệch giữa giá trị đo và giá trị của chuẩn dùng khi chỉnh “0” cho dụng cụ đo. Kết quả đo là: Q = Q0 + ∆x Với Q0: kích thước mẫu chỉnh “0” (giá trị chuẩn) ∆x: giá trị chỉ thị của dụng cụ đo. Như kiểm tra góc vuông bằng ke, kiểm tra góc bằng góc mẫu, kiểm tra kích thước bằng calip, kiểm tra chi tiết trên máy bằng optimet ... Độ chính xác của phép đo so sánh cao hơn phép đo tuyệt đối và phụ thuộc chủ yếu vào độ chính xác của mẫu và quá trình chỉnh “0”. Các máy đo thường dùng phương pháp này vì nó đơn giản và thuận tiện . * Dựa vào quan hệ giữa đại lượng cần đo và đại lượng được đo, có 2 phương pháp đo: a. Phương pháp đo trực tiếp Là phương pháp đo mà đại lượng được đo chính là đại lượng cần đo. Như đo đường kính chi tiết bằng Panme, thước cặp ... Phương pháp đo trực tiếp cho độ chính xác cao nhưng hiệu quả thấp. Trang 81 Bài giảng Dung sai – Kỹ thuật đo ThS.Trương Quang Dũng b. Phương pháp đo gián tiếp Là phương pháp mà giá trị của đại lượng cần đo không xác định được trực tiếp từ chỉ số của dụng cụ đo mà nó có quan hệ với một hay nhiều đại lượng đo trực tiếp theo hàm có dạng: y = f(x1,x2...,xn) Trong đó: y là đại lượng cần tìm x1,x2,...,xn: các đại lượng đo trực tiếp. Như khi ta đo đường kính của 1 chi tiết thông qua việc đo các yếu tố trong cung hay qua chu vi; đo 2 cạnh của một tam giác vuông rồi sử dụng định lý Pitago để tính ra cạnh huyền, xác định góc ... Phương pháp đo gián tiếp thông qua các mối quan hệ toán học hoặc vật lý giữa đại lượng được đo và đại lượng cần đo là phương pháp đo phong phú, đa dạng và hiệu quả. Tuy nhiên, nếu hàm quan hệ càng phức tạp thì độ chính xác đo càng thấp vì việc tính toán, xử lý kết quả đo và độ chính xác đo phụ thuộc rất lớn vào việc lựa chọn mối quan hệ này 6.2.3. Kiểm tra và phương pháp kiểm tra 6.2.3.1. Kiểm tra Là việc xem xét chất lượng thực của đối tượng có nằm trong giới hạn cho phép đã được qui định hay không. Sự khác nhau căn bản giữa kiểm tra và đo lường là kiểm tra không cần định lượng là bao nhiêu mà chỉ so sánh các đại lượng cần kiểm tra có nằm trong giới hạn cho phép đã được quy định hay không, để khẳng định về chất lượng của sản phẩm là thành phẩm hay phế phẩm. 6.2.3.2. Các phương pháp kiểm tra a. Dựa vào tính chất sử dụng của kết quả kiểm tra, phân ra: - Kiểm tra bị động: là hình thức kiểm tra sản phẩm sau chế tạo nhằm phân loại sản phẩm là thành phẩm hay phế phẩm. Hình thức này thường dùng khi kiểm tra thu nhận sản phẩm nên gọi là kiểm thu nhận. - Kiểm tra chủ động: là hình thức kiểm tra mà kết quả phản ánh thông qua thông số đo trong quá trình gia công. Nếu thông số đo vượt quá giới hạn giá trị cho phép, thông qua hệ thống điều chỉnh tự động (hay còn gọi là hệ thống đo lại tích cực) sẽ tự động điều chỉnh lại quá trình gia công để không tiếp tục tạo ra phế phẩm. Trang 82 Bài giảng Dung sai – Kỹ thuật đo ThS.Trương Quang Dũng Trong các quá trình công nghệ hiện đại, đặc biệt là khi chế tạo các chi tiết phức tạp, kiểm tra tích cực không những hạn chế việc tạo ra phế phẩm mà còn thực hiện được những thao tác kiểm tra mà sau khi chế tạo sẽ khó mà kiểm tra được. Hình 6.1. b. Dựa vào nội dung kiểm tra. - Kiểm tra yếu tố: việc kiểm tra thực hiện riêng đối với một thông số, thường là thông số quan trọng ảnh hưởng chính tới chất lượng sản phẩm. Ngoài ra, trong nghiên cứu độ chính xác khi gia công để hợp lí hóa quy trình công nghệ, vạch ra nguyên nhân sai hỏng thì cần kiểm tra yếu tố mà thông số kiểm tra chính là yếu tố của nguyên công đang thực hiện. - Kiểm tra tổng hợp: là phương pháp kiểm tra đồng thời sự ảnh hưởng của các yếu tố tới chất lượng chung của sản phẩm. Phương pháp này thường được áp dụng khi thu nhận sản phẩm. Ví dụ: với chi tiết ren, khi gia công có thể kiểm tra đường kính trung bình, đó là kiểm tra yếu tố. Khi chi tiết đã gia công có thể kiểm tra ăn khớp bằng cách cho ăn khớp với đai ốc, đó là kiểm tra tổng hợp. 6.3. Các nguyên tắc cơ bản trong đo lường 6.3.1. Nguyên tắc ABBE Khi thiết kế phương án sơ đồ nguyên tắc đo kích thước mẫu và kích thước đo có thể đặt song song hoặc nối tiếp nhau. Nguyên tắc ABBE phát biểu rằng: “ Khi kích thước đo và kích thước mẫu nằm trên một đường thẳng thì kết quả đo đạt độ chính xác cao nhất”. Khi đo khe hở khâu dẫn đầu đo di động dưới tác dụng của áp lực đo và các biến dạng tế vi dưới tác dụng của áp lực đo chính là nguyên nhân gây ra sai số đo. Trang 83 Bài giảng Dung sai – Kỹ thuật đo ThS.Trương Quang Dũng KÝch th¦íc mÉu   S S L  KÝch th¦íc ®o KÝch th¦íc ®o KÝch th¦íc mÉu L   Hình 6.2. + Với khe hở  và chiều dài khâu dẫn là L, góc lệch lớn nhất sẽ là:   = arctg . L + Khi đo không theo nguyên tắc ABBE, sai số đo là: 1 =  tg   . 2  + Khi đo theo nguyên tắc ABBE, sai số đo là: 2 = l ( 1- cos  )  l . 2 Với l là chiều dài đo. Nhận thấy 2 << 1. Ví dụ: Thước cặp là dụng cụ đo không theo ABBE. Panme là dụng cụ đo theo ABBE. 6.3.2. Nguyên tắc xích truyền ngắn nhất Mỗi khâu, mỗi khớp tham gia trong xích truyền kích thước, từ kích thước đo lên tới kích thước mẫu để so sánh bản thân đều mang sai số công nghệ nhất định. Do đó nếu số khâu tham gia vào xích truyền kích thước càng nhiều thì sai số tích lũy càng tăng làm sai số phép đo càng lớn, độ chính xác của phép đo càng thấp. Để đạt được độ chính xác cao, máy đo và dụng cụ đo cần được thiết kế đảm bảo tỷ số truyền với số khâu là ít nhất. Đối với sơ đồ nguyên tắc đo, sao cho số khâu thành phần tham gia vào chuỗi kích thước để giải ra kích thước đo là ít nhất. Ví dụ: có 3 phương án để đo khoảng cách tâm L: D1  D2 PA I: L = L1 + . 2 Trang 84 Bài giảng Dung sai – Kỹ thuật đo ThS.Trương Quang Dũng D1  D2 PA II: L = L2 - . 2 L1  L2 PA III: L = . 2 D D 1 2 L1 Hình 6.3. L L 2 Nhận xét: phương án 3 là hợp lí nhất. 6.3.3. Nguyên tắc chuẩn thống nhất Mỗi chi tiết qua thiết kế, gia công và kiểm tra ở từng bước đều có chuẩn để thiết kế, chế tạo, lắp ráp và kiểm tra. Nguyên tắc chuẩn thống nhất chỉ ra rằng khi các chuẩn đó được dùng thống nhất thì kết quả kiểm tra sẽ phù hợp với chất lượng chi tiết khi làm việc. 6.3.4. Nguyên tắc kinh tế Nguyên tắc kinh tế bảo đảm độ chính xác đo lường trong điều kiện kinh tế nhất định, cụ thể: + Độ chính xác phương tiện đo hợp lí. + Dễ điều chỉnh, gá đặt, thao tác, về cơ khí hóa, tự động hóa, đo hàng loạt với năng xuất cao. + Yêu cầu bậc thợ điều chỉnh và thao tác trung bình. + Chu kỳ điều chỉnh đo, sửa chữa dài. + Thiết bị đo đơn giản, rẻ tiền, dễ kiếm, dễ chế tạo. * Trong thực tế, không phải bao giờ cũng thỏa mãn đồng thời cả 4 nguyên tắc trên. Cần căn cứ vào các điều kiện, các yêu cầu kỹ thuật riêng và chức năng cụ thể mà có thể đặc biệt coi trọng nguyên tắc nào đó. O0O Trang 85 Bài giảng Dung sai – Kỹ thuật đo ThS.Trương Quang Dũng CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 6 1. Đo lường là gì? Thế nào là phương pháp đo? Thế nào là phương pháp đo so sánh, đo trực tiếp, đo gián tiếp? Cho ví dụ? 2. Thế nào là kiểm tra? Hãy trình bày các phương pháp kiểm tra? 3. Trình bày các nguyên tắc cơ bản trong khi đo. Trang 86 Bài giảng: Dung sai – Kỹ thuật đo ThS.Trương Quang Dũng Chương 7. CÁC DỤNG CỤ ĐO THÔNG DỤNG TRONG CHẾ TẠO CƠ KHÍ Mục đích: Nhằm trang bị cho sinh viên một số kiến thức về - Thước cặp - Thước panme - Đồng hồ so - Thước đo góc vạn năng Yêu cầu: Sinh viên cần nắm được: Cấu tạo, công dụng, cách sử dụng và bảo quản các dụng cụ trên. 7.1. Dụng cụ đo kiểu thước cặp 7.1.1. Công dụng Thước cặp đo được các kích thước bên ngoài (chiều dài, chiều rộng, chiều cao, đường kính), các kích thước bên trong (đường kính lỗ, chiều rộng rãnh); thước cặp 1/10 còn đo được chiều sâu các bậc, lỗ, rãnh. Thước cặp 1/10 đo chính xác được tới phần mười của milimét nên thường dùng để kiểm tra những kích thước có chính xác thấp. Thước cặp 1/20; 1/50 đo chính xác tới 0,05mm và 0,02 mm nên thường dùng kiểm tra những kích thước tương đối chính xác. 1. Thước cặp có du xích 3. Đo kích thước bên trong 2. Đo kích thước bên ngoài 4. Đo chiều sâu Hình 7.1. Cách dùng thước cặp có du xích Trang 87 Bài giảng: Dung sai – Kỹ thuật đo ThS.Trương Quang Dũng 7.1.2. Cấu tạo Hình 7.2 7.1.3. Nguyên lí du xích Dễ dàng đọc chính xác những phần lẻ của mm, du xích của thước cặp được cấu tạo theo nguyên lí sau: Khoảng cách giữa hai vạch trên du xích nhỏ hơn khoảng cách giữa hai vạch trên thước chính. Cứ n khoảng trên du xích thì bằng n –1 khoảng cách trên thước chính. Như vậy, nếu ta gọi khoảng cách giữa hai vạch trên thước chính là a, khoảng cách giữa hai vạch trên du xích là b, ta có biểu thức: a(n-1) = bn Từ biểu thức trên ta có: an – a = bn hay: an – bn = a  Vậy hiệu số độ dài mỗi khoảng trên thước chính và trên du xích bằng tỷ số giữa độ dài mỗi khoảng trên thước chính và số khoảng trên du xích. a Tỷ số là giá trị của mỗi vạch trên du xích hay gọi là giá trị của thước. n Dựa trên nguyên lí đó, người ta chế tạo du xích của thước cặp như sau: - Khoảng cách giữa hai vạch trên thước chính a = 1mm. a 1 - Thước cặp 1/10: du xích chia n = 10 nên   0,1mm , tức là giá trị của n 10 thước là 0,1 mm. a 1 - Thước cặp 1/20: du xích chia n = 20 nên   0,05mm , tức là giá trị n 20 Trang 88 Bài giảng: Dung sai – Kỹ thuật đo ThS.Trương Quang Dũng của thước là 0,05 mm. a 1 - Thước cặp 1/50: du xích chia n = 50 nên   0,02mm , tức là giá trị n 50 của thước là 0,02 mm. Để việc đọc được rõ ràng thường ở thước cặp 1/10 lấy 19 mm chia du xích ra 10 khoảng. Thước cặp 1/20 lấy 39 khoảng chia du xích ra 20 khoảng, nhưng giá trị của du xích vẫn không thay đổi. Du xích của 3 thước như hình vẽ. a. Thước 1/10 b. Thước 1/20 b. Thước 1/50 Hình 7.3. 7.1.4. Cách sử dụng Cách đọc trị số đo trên thước cặp Khi đo, xem vạch “0” của du xích ở vị trí nào của thước chính ta đọc được phần nguyên của kích thước ở trên thước chính. Xem vạch nào của du xích trùng với vạch của thước chính ta đọc được phần lẻ của kích thước theo vạch đó của du xích (tại vị trí trùng nhau). Kích thước đo xác định theo biểu thức sau: a L m  k n Trong đó: L: là kích thước đo m: là số vạch của thước chính nằm phía trái vạch “0” của du xích Trang 89 Bài giảng: Dung sai – Kỹ thuật đo ThS.Trương Quang Dũng a là giá trị của thước n 0 1 2 3 4 5 6 0 12 3 4 5 6 7 8 9 0 Hình 7.4. 7.1.5. Cách bảo quản Không được dùng thước để đo khi vật đang quay, không đo các mặt thô, bẩn. Không ép mạnh hai mỏ đo vào vật đo, làm như vậy kích thước đo được không chính xác và thước bị biến dạng. Cần hạn chế việc lấy thước ra khỏi vật đo rồi mới đọc trị số đo để mỏ thước đỡ bị mòn. Thước đo xong phải đặt đúng vị trí ở trong hộp, không đặt thước chống lên các dụng cụ khác hoặc đặt các dụng cụ khác lên thước. Luôn giữ cho thước không bị bụi bẩn bám vào thước, nhất là bụi đá mài, phoi gang, dung dịch tưới. Hằng ngày hết ca làm việc, phải lau chùi thước bằng giẻ sạch và bôi dầu. 7.2. Dụng cụ đo kiểu Panme 7.2.1. Công dụng, cấu tạo Panme đo ngoài 7.2.1.1. Công dụng: Dùng để đo các kích thước như chiều dài, chiều rộng, độ dày, đường kính ngoài của chi tiết. Trang 90 Bài giảng: Dung sai – Kỹ thuật đo ThS.Trương Quang Dũng Panme đo ngoài có nhiều cỡ, giới hạn đo của từng loại là: 0 - 25; 25 – 50; 50- 75; 75 – 100; ... Hình 7.5 7.2.1.2. Cấu tạo Gồm: Thân 1 trên đó có ghép chặt đầu đo cố định số 2 và ống 3. Đầu bên phải của ống 3 có xẻ 3 rãnh và có ren trong để ăn khớp ren với phần cuối của đầu đo động số 4, bên ngoài có ren côn để vặn đai ốc 5 điều chỉnh độ hở giữa vít 4 và đai ốc 3. Vít 4, một đầu là đầu đo động, một đầu lắp cố định với ống 6 bằng nắp 7 (ống 6 còn gọi là thước động). Trên ống 3 khắc vạch 1mm và 0,5 mm. Trên mặt con của ống 6 được chia ra 50 khoảng bằng nhau và có 50 vạch. Bước ren của vít vi cấp 4 là 0,5 mm. Vì vậy khi ống 6 quay đi 1 vạch (quay 1/50 vòng) thì vít 4 sẽ tiến được một đoạn 1 L0,5 x  0,01 mm 50 Ta nói giá trị mỗi vạch trên thước động (ống 6) là 0,01 mm. Trên panme còn có núm 8 ăn khớp với một chốt dùng để giới hạn áp lực đo. Khi mỏ đo 4 tiếp xúc với vật đo đủ áp lực cần thiết, ta vặn núm 8, các răng sẽ trượt trên nhau làm cho thước động 6 và đầu đo động 4 không quay và không Trang 91 Bài giảng: Dung sai – Kỹ thuật đo ThS.Trương Quang Dũng tiến thêm được nữa. Đai ốc 10 dùng để hãm chặt đầu đo động 4 với ống 3 cho khỏi xê dịch khi đọc trị số đo. 7.2.1.3. Cách sử dụng - Cách đọc trị số đo trên panme: Dựa vào mép thước động 6, đọc được số milimét và nửa milimét ở trên ống cố định 3. Dựa vào vạch chuẩn trên ống cố định 3, đọc được số phần trăm milimét ở trên mặt côn của thước động 6. Hình 7.6. ฀ Chú ý: Khi đọc trị số cần đo cần chú ý phân biệt rõ vạch milimét và vạch nửa milimét ở trên ống 3 và chiều đánh số ở trên mặt côn của ống 6. - Cách đo: Trước khi đo phải kiểm tra panme có chính xác không. Panme chính xác khi hai mỏ đo tiếp xúc đều và khít với nhau thì vạch “0” trên mặt côn của ống 6 thẳng hàng với vạch chuẩn trên ống 3; vạch “0” trên ống 3 trùng với mép ống 6 (đối với loại panme 0 - 25). Khi đo tay trái cầm thân panme, tay phải vặn cho đầu đo tiến sát vật đo đến khi gần tiếp xúc thì vặn núm 8 cho đầu đo tiếp xúc với vật đúng bằng áp lực đo. ฀ Chú ý: Phải giữ cho đường tâm của hai mỏ đo trùng với kích thước cần đo. Trường hợp phải lấy panme ra khỏi vị trí đo mới đọc được trị số đo thì cần vặn đai ốc 10 để hãm cố định đầu đo động trước khi lấy panme ra khỏi vật đo. 7.2.1.4. Cách bảo quản Không được dùng panme đo khi vật đang quay, không đo các vật thô bẩn không vặn trực tiếp ống 6 để mỏ đo ép vào vật đo; vì khi mỏ đo đã tiếp xúc với vật đo, nếu ta vặn ống 6 sẽ làm cho vít, đai ốc bị hỏng ren. Trang 92 Bài giảng: Dung sai – Kỹ thuật đo ThS.Trương Quang Dũng Trừ trường hợp cần thiết, không nên lấy thước đo ra khỏi vị trí đo mới đọc để giảm bớt ma sát giữa mặt của đầu đo với vật đo. Các mặt đo của thước cần phải giữ gìn cẩn thận, tránh để gỉ và bị bụi cát hoặc phoi kim loại mài mòn. Cần tránh những va chạm làm sây sát hoặc biến dạng mỏ đo. Trước khi đo, phải lau sạch vật đo và mỏ đo của panme. Khi dùng xong phải lau chùi sạch sẽ và bôi dầu mỡ (nhất là hai mỏ đo), nên siết đai ốc 10 để cố định mỏ đo động và đặt panme vào đúng vị trí trong hộp. 7.2.2. Panme đo trong Panme đo trong dùng để đo đường kính trong, chiều rộng lỗ từ 50 mm trở lên. Cách đọc du xích cũng như panme đo ngoài như mục 7.2.1.3 đã nêu ở trên. Hình 7.7. 7.2.3. Panme đo chiều sâu Dùng để đo chính xác chiều sâu các rãnh, lỗ bậc và bậc thang. Cấu tạo panme đo sâu cơ bản giống panme đo ngoài. Chỉ khác thân thay bằng cần ngang có mặt đáy phẳng để đo. Hình 7.8. Trang 93 Bài giảng: Dung sai – Kỹ thuật đo ThS.Trương Quang Dũng 7.3. Đồng hồ so 7.3.1. Công dụng và cấu tạo 7.3.1.1. Công dụng Đồng hồ so được dùng nhiều trong việc kiểm tra sai lệch hình dạng hình học của chi tiết gia công như độ côn, độ cong, độ ôvan, đồng thời có thể kiểm tra vị trí tương đối giữa các chi tiết lắp ghép với nhau hoặc giữa các mặt trên chi tiết như độ song song, độ vuông góc, độ đảo, độ không đồng trục, Đồng hồ so còn được dùng trong việc kiểm tra hàng loạt khi kiểm tra kích thước chi tiết bằng phương pháp đo so sánh. 7.3.1.2. Cấu tạo Đồng hồ so được cấu tạo theo nguyên tắc chuyển động của thanh răng và bánh răng, trong đó chuyển động lên xuống của thanh đo được truyền qua hệ thống bánh răng làm quay kim đồng hồ ở trên mặt số. Hình 7.9 1. Đầu đo 4. Kim lớn 7. Ống dẫn hướng 2. Thanh răng 5. Kim nhỏ 8. Thân 3. Mặt số lớn 6. Mặt số nhỏ 9. Nắp Mặt số lớn của đồng hồ chia 100 vạch; thường giá trị mỗi vạch bằng 0,01 mm nghĩa là khi thanh đo 9 dịch chuyển lên xuống một đoạn 0,01 mmthì kim lớn 3 quay đi một vạch. Khi kim lớn 3 quay hết một vòng (100 vạch) thì thanh đo 9 di chuyển một đoạn: L = 0,01 x 100 = 1 mm lúc đó kim nhỏ 6 trên mặt số 7 quay đi một vạch. Vậy giá trị mỗi vạch trên mặt số nhỏ là 1 mm. Thanh đo 9 có lắp đầu đo 10. Thanh đo 9 xuyên qua thân đồng hồ và dịch chuyển lên xuống trong ống 8. Sơ đồ nguyên lí của đồng hồ so: Thanh đo 9 chuyển động lên xuống thông qua đoạn thanh răng (trên thanh 9) làm bánh răng quay Z1 = 16 răng, bánh răng Z2 = Trang 94 Bài giảng: Dung sai – Kỹ thuật đo ThS.Trương Quang Dũng 100 răng, lắp cùng trục với Z1 quay làm quay Z3 = 10 răng và kim lớn 3 quay. Trên trục của bánh răng Z4 có lắp kim đồng hồ nhỏ 6. Lò xo 12 có tác dụng giữ cho kim đồng hồ luôn ở vị trí cân bằng; lò xo 11 giữ cho thanh đo luôn đi xuống tạo áp lực đo. Aùp lực đo trong đồng hồ so khoảng 80 200 gam. 7.3.2. Cách sử dụng Khi sử dụng đồng hồ so, trước hết gá đồng hồ lên giá đỡ vạn năng hoặc lên phụ kiện riêng, sau đó tùy theo trường hợp sử dụng mà điều chỉnh cho đầu đo tiếp xúc với vật cần kiểm tra. Hình 7.10 Điều chỉnh mặt số lớn cho kim chỉ đúng vị trí “0”. Di chuyển đồng hồ so cho đầu đo của đồng hồ tiếp xúc suốt trên mặt chi tiết cần kiểm tra; vừa di chuyển đồng hồ vừa theo dõi chuyển động của kim. Kim đồng hồ quay bao nhiêu vạch tức là thanh đo đã di chuyển bấy nhiêu phần trăm milimét. Từ đó suy ra độ sai của vật cần kiểm tra. 7.3.3. Cách bảo quản Đồng hồ so là loại dụng cụ đo có độ chính cao. Vì vậy trong quá trình sử dụng, cần hết sức nhẹ nhàng, tránh để va đập. Giữ không để xước hoặc đập vỡ mặt đồng hồ. Không nên dùng tay ấn vào đầu đo làm thanh đo di chuyển mạnh. Đồng hồ so phải luôn được gá ở trên giá, khi sử dụng xong phải đặt đồng hồ vào đúng vị trí trong hộp. Trang 95 Bài giảng: Dung sai – Kỹ thuật đo ThS.Trương Quang Dũng Không để đồng hồ so ở chỗ ẩm. Không có nhiệm vụ sửa chữa tuyệt đối không tháo các nắp của đồng hồ so ra. 7.4. Thước đo góc Thước đo góc vạn năng dùng đo góc bằng bằng phương pháp đo tuyệt đối. Thước đo góc vạn năng có nhiều loại có cấu tạo khác nhau. Trong cơ khí, thường dùng loại thước đo góc có du xích đọc được chính xác tới 5’ và 2’. Khi sử dụng, tùy theo độ lớn và đặc điểm của từng góc cần đo, có thể lắp thước theo nhiều cách khác nhau để đo. Khi lắp cả thước và ke thì đo được các góc từ 00 đến 500. Khi đo các góc từ 500 đến 1400 thì tháo ke ra thay bằng thước thẳng. Khi lắp ke, bỏ thước thẳng ra sẽ đo được các góc từ 1400 đến 2300. Khi không lắp ke và thước thẳng sẽ đo được góc từ 2300 đến 3200. Thước chính có thể điều chỉnh lên xuống trên ke để đo những góc không có đỉnh nhọn. Nguyên lý du xích của thước đo góc vạn năng giống như nguyên lý của thước cặp. Vì thế cách đọc trị số đo cũng giống như cách đọc trị số đo trên thước cặp: đọc trị số đo trên thước chính theo vạch “0” của du xích, sau đó tìm theo vạch nào của du xích trùng với vạch của thước chính. Hình 7.11. Trang 96 Bài giảng: Dung sai – Kỹ thuật đo ThS.Trương Quang Dũng Hình 7. 12. a Lấy số vạch của du xích trùng với vạch của thước chính nhân với tỉ số n của thước sẽ đọc được số phút của góc đo. 0 ' 0 a 1 60 ' Ta thường gặp loại thước có a = 1 ; n = 30. Do đó    2 n 30 30 Như vậy giá trị mỗi vạch trên du xích của thước đo góc vạn năng là 2’. ..o0o CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 7 1. Trình bày phương pháp sử dụng và bảo quản thước cặp ? 2. Cách phân loại về cấp chính xác và cách đọc các giá trị trên du xích thước chính và thước phụ của từng loại. 3. Trình bày nguyên lí, cấu tạo, công dụng, cách sử dụng và bảo quản thước panme ? 4. Trình bày công dụng và cách sử dụng của đồng hồ so ? 5. Trình bày nguyên lí, cấu tạo, công dụng, cách sử dụng thước đo góc vạn năng. Trang 97 Bài giảng Dung sai – Kỹ thuật đo ThS.Trương Quang Dũng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Quốc Hùng, Dung sai – Kỹ thuật đo, Trường ĐH SPKT – TPHCM. [2] Hoàng Xuân Nguyên (1994), Dung sai lắp ghép và đo lường kĩ thuật, NXB Giáo dục. [3] PGS, TS Nguyễn Tiến Thọ, GVC Nguyễn Thị Xuân Bảy và Th.S Nguyễn Thị Cẩm Tú, Kỹ thuật Đo lường – Kiểm tra trong chế tạo cơ khí, NXB Khoa học và Kĩ thuật. [4] PGS, TS Ninh Đức Tốn và GVC Nguyễn Thị Xuân Bảy, Giáo trình Dung sai lắp ghép và kĩ thuật đo lường, NXB Giáo Dục. [5] PGS, TS Ninh Đức Tốn (2000), Dung sai và lắp ghép, NXB GD. [6] PGS, TS Ninh Đức Tốn (2005), Sổ tay Dung sai và lắp ghép, NXB GD. Trang 99 MỤC LỤC PHẦN I. DUNG SAI LẮP GHÉP Chng 1. CÁC KHÁI NIỆM C BẢN VỀ DUNG SAI LẮP GHÉP... 1 1.1. Khái niệm về tính đổi lẫn chức năng trong chế tạo máy................. 1 1.2. Quy định dung sai và tiêu chuẩn hóa.. ..... 3 1.3. Khái niệm về kích thước, sai lệch giới hạn và dung sai...................... 3 1.4. Lắp ghép và các loại lắp ghép...... 7 1.5. Sơ đồ phân bố miền dung sai và lắp ghép....12 Câu hỏi ôn tập chương 1 ............................................................................ 17 Chng 2. DUNG SAI VÀ LẮP GHÉP BỀ MẶT TRN.... 18 2.1. Hệ thống dung sai l ắ p g h é p... ............................................. 18 2.2. Ký hiệu sai lệch và lắp ghép trên bản vẽ............................................... 20 2.3. Chọn kiểu tiêu chuẩn cho mối ghép khi thiết kế... .................... 22 2.4. Phạm vi ứng dụng của các lắp ghép tiêu chuẩn ............24 Câu hỏi ôn tập chương 2 ............................................................................ 28 Chng 3. SAI LỆCH HÌNH DẠNG, VỊ TRÍ VÀ NHÁM BỀ MẶT.............. 29 3.1. Sai lệch và dung sai hình dạng... ............................ 29 3.2. Sai lệch và dung sai vị trí giữa cá bề mặt............................................. 32 3.3. Cách ghi ký hiệu sai lệch, dung sai hình dạng và vị trí bề mặt trên bản vẽ.... 41 3.4. Nhám bề mặt.....42 3.5. Ghi ký hiệu nhám bề mặt trên bản vẽ...44 Câu hỏi ôn tập chương 3 ............................................................................ 46 Chng 4. DUNG SAI KÍCH THỚC VÀ LẮP GHÉP CÁC MỐI LẮP GHÉP THÔNG DỤNG .................................................................................... 47 4.1. Dung sai lắp ghép ren hệ mét......................................... 47 4.2. Dung sai lắp ghép với các chi tiết lắp với ổ lăn..................................... 50 4.3. Dung sai lắp ghép then .............................................. 53 4.4. Dung sai lắp ghép then hoa. .......................................... 55 4.5. Dung sai truyền động bánh răn.............57 Câu hỏi ôn tập chương 4 ............................................................................ 66 Chng 5. CHUỖI KÍCH THỚC .................................................................. 67 5.1. Các khái niệm cơ bản .......................................................................... 67 5.2. Giải chuỗi kích thước ........................................................................ 69 5.3. Cách ghi chuỗi kích thước cho bản vẽ cơ khí...74 Câu hỏi ôn tập chương 5 ............................................................................ 77 PHẦN II. KỸ THUẬT ĐO Chng 6. CÁC VẤN ĐỀ C BẢN CỦA KỸ THUẬT ĐO LỜNG.......... 78 6.1. Các khái niệm cơ bản..................... 78 6.2. Các phương pháp đo và kiểm tra cơ bản .....80 6.3. Các nguyên tắc cơ bản trong khi đo ....83 Câu hỏi ôn tập chương 6............................................................................ 86 Chng 7. CÁC DỤNG CỤ ĐO THÔNG DỤNG TRONG CHẾ TẠO C KHÍ....................................................................................................................... 87 7.1. Dụng cụ đo kiểu thước cặp ............................................................... 87 7.2. Dụng cụ đo kiểu panme .................................................................... 90 7.3. Đồng hồ so ...................................................................................... 94 7.4. Thước đo góc .. 96 Câu hỏi ôn tập chương 7 ............................................................................ 97 Tài liệu tham khảo ........................................................................................ 99