LUCRAREA DE LABORATOR Nr. 2 MÃSURAREA DIAMETRULUI MEDIU AL FILETULUI PRIN METODA SÂRMELOR CALIBRATE 1. Scopul lucrãrii Lucrarea urmãreşte cunoaşterea unei metode de mãsurare a diametrului mediu al filetelor triunghiulare cilindrice precum şi a unor mijloace de mãsurare şi control utilizate în acest scop. 2. Noţiuni generale Filetul este o suprafaţã complexã obtinuţã prin înfãşurarea unui corp de cãtre un profil generator ce descrie o mişcare elicoidalã în jurul corpului. În cazul filetelor triunghiulare cilindrice, profilul generator este un triunghi (echilateral, în cazul filetelor metrice sau isoscel şi cu un unghi la vârf de 55, în cazul filetelor Whitworth), iar corpul pe care se înfãşoarã profilul (spira) este cilindric. Elementele care condiţioneazã funcţionalitatea filetului sunt, în principal, diametrul mediu (d 2, D 2 ), unghiul filetului α şi pasul p (FIG. 2.1.). mediu al filetului (d 2, D 2 ) este diametrul unui cilindru imaginar, coaxial cu filetul, a cãrui generatoare intersecteazã profilul filetului astfel încât lungimea segmentului de generatoare corespunzãtor golului dintre spire sã fie egalã cu 19
jumãtatea pasului nominal. Deoarece la mãsurarea din cadrul lucrãrii de laborator se vor controla filete exterioare, în continuare vom folosi numai notaţia d 2. Unghiul filetului (α) reprezintã unghiul format, într-un plan axial, de douã flancuri adiacente. Pasul filetului (p) este distanţa între punctele medii a douã flancuri paralele consecutive, situate într-un plan axial, de aceeaşi parte a filetului. FIG. 2.1. La filetele de fixare, primordial este diametrul mediu d 2 care influenţeazã starea de solicitare şi mãrimea ariei de contact pe suprafeţele flancurilor filetului. De aceea, la aceste filete practic precizia de execuţie a filetului se evalueazã numai pe baza toleranţei diametrului mediu. 3. Aparatura utilizatã. Metoda de mãsurare. Mãsurarea diametrului mediu al filetelor cilindrice prin metoda sârmelor calibrate se efectueazã cu ajutorul micrometrului cu talere (vezi FIG. 1.2.). sau al micrometrului normal, funcţie de diametrul filetului controlat. 20
Mãsurarea diametrului mediu al filetelor cu profil triunghiular, trapezoidal sau fierãstrãu cu ajutorul micrometrului prin metoda sârmelor calibrate, este o metodã indirectã de mãsurare. 4. Schema de mãsurare, modul de lucru şi relaţii de calcul. Schema de mãsurare este indicatã în FIG. 2.2. şi constã în aşezarea între flancurile filetului a trei sârme calibrate şi determinarea cotei peste aceste sârme folosind un micrometru cu talere. mediu al filetului rezultã prin aplicarea unor relaţii matematice proprii fiecarui tip de filet, în care sunt incluse şi datele obţinute la mãsurarea cotei peste sârmele calibrate. FIG. 2.2. Modul de lucru pentru determinarea diametrului mediu pentru un filet metric triunghiular folosind un set de trei sârme calibrate implicã parcurgerea urmãtoarelor etape: 21
a) Se verificã dacã micrometrul este reglat la zero. Pentru aceasta, la un micrometru cu limita de mãsurare 0 25 mm, se apropie suprafeţele de mãsurare cu ajutorul dispozitivului de limitare a apãsãrii, panã când acestea vin în contact şi se observã dacã reperul zero de pe tamburul gradat coincide cu reperul zero de pe scara milimetrilor. Pentru micrometrele cu limitele de mãsurare 25 50 mm reglarea la zero se face identic, doar cã se foloseşte o calã de 25 mm. b) Cu ajutorul lerelor de filet se identificã valoarea nominalã a pasului p. c) Se calculeazã diametrul optim d o al sârmelor calibrate cu relaţia: d 0 = p / (2 cos α /2), (2.1.) Pentru α = 60 (cazul filetelor metrice), rezultã d 0 = 0,5773472 p, pentru α = 55 (cazul filetelor Whitworth), avem d 0 = 0,5636915 p. Observaţie: optim al sârmei (d o ) se considerã diametrul acelei sârme care face contact cu flancurile filetului în punctele de intersecţie ale profilului cu linia diametrului mediu. d) Din trusa de sârme se alege garnitura de sârme, cu diametrul (d s ) egal sau cât mai apropiat.de (d o ). e) Cele trei sârme se aşeazã cu partea calibratã corespunzator schemei de mãsurare (FIG. 2.2.) şi cu micrometrul reglat corespunzãtor se mãsoarã cota L peste sârme, utilizându-se obligatoriu dispozitivul de limitare a forţei de apãsare la mãsurare. Pentru ca rezultatele mãsurãtorilor sã fie cât mai concludente, este necesar ca mãsurarea cotei L sã se facã minimum în trei secţiuni 1, 2, 3 dupã douã direcţii I şi II perpendiculare între ele. Se calculeazã : 22
L med = L i (2.2.) n Valoarea L med se ia în considerare la calculul diametrului mediu d 2. f) Se calculeazã diametrul mediu d 2 cu relaţia: d 2 = L med d s (1 + (1 / sin α/2) ) + p/ (2. tg α/2), (2.3.) relaţie ce se poate deduce imediat din considerarea FIG. 2.3. FIG. 2.3. Pentru filet metric, α /2 = 30 şi relaţia (2.3.) devine: d 2 = L med 3 d s + 0,866058 p (2.4.) Pentru filet Whitworth, α/2 = 27 30 astfel încât relaţia (2.3.) va fi : d 2 = L med 3,1656741 d s + 0,9604856 p (2.5.) Valorile d 2 obţinute din relaţiile (2.4.) şi (2.5.) se rotunjesc la trei zecimale. Pe baza relaţiilor de mai sus şi a rezultatelor obţinute se va completa TAB. 2.1. 23
5. Tabel de rezultate. TAB. 2.1. Pasul p Unghiul profilului α [ ] calculat al sârmei d 0 sârmei ales din trusã d s Cota L peste sârme 1 2 3 I II I II I II L med mediu d 2 6. Concluzii. Pe baza datelor mãsurãtorilor, cunoscând valoarea nominalã a diametrului mediu al filetului (TAB. 2.2.) şi luând în considerare mãrimea abaterii efective a diametrului mediu al filetului controlat, prin comparaţie cu datele cuprinse în TAB. 2.3. se va concluziona asupra clasei de precizie a mãsurandului Diametrele şi paşii filetului metric normal (conform STAS 2700/2-89 şi STAS 8164-84) TAB. 2.2. Exterior, d = D filetului, Pasul filetului, p Mediu, d2 = D2 Interior, d1 = D1 5 4,480 4,134 0,8 6 5,350 4,917 1 7 6,350 5,917 1 8 7,188 6,647 1,25 (9) 8,188 7,647 1,25 10 9,026 8,376 1,5 (11) 10,026 9,376 1,5 12 10,863 10,106 1,75 14 12,701 11,835 2 16 14,701 13,835 2 18 16,376 15,294 2,5 24
TAB. 2.2 (continuare) filetului, Pasul filetului, p Exterior, Mediu, Interior, d = D d2 = D2 d1 = D1 20 18,376 17,294 2,5 22 20,376 19,294 2,5 24 22,051 20,752 3 27 25,051 23,752 3 30 27,727 26,211 3,5 33 30,727 29,211 3,5 36 33,402 31,670 4 39 36,402 34,670 4 42 39,077 37,129 4,5 45 42,077 40,129 4,5 48 44,752 42,587 5 Notã: Diametrele scrise cu caractere bold sunt preferenţiale, ex: 48 ;diametrele scrise cu caractere italice sunt nepreferenţiale, ex: 45 ; diametrele scrise între paranteze sunt nerecomandabile, ex: (11). TAB. 2.3. Valorile toleranţelor şi abaterilor limitã ale diametrului mediu d 2 pentru calibre de filet metric, partea "TRECE" şi "NU TRECE" nominal al filetului în mm de la 1 pânã la 3 de la 3 pânã la 6 de la 6 pânã la 10 de la 10 pânã la 30 de la 30 pânã la 50 de la 50 pânã la 68 Toleranţe de fabricaţie Toleranţe şi abateri limitã, în µm Abateri limitã Partea "TRECE" Partea "NU TRECE" Clasele de precizie f m, g f,m,g f, m, g noi limita de limita noi Limita de noi sup. inf. uzurã de sup inf. uzurã parţialã uzurã 8 ±4 +12 +4-8 -16 +8 0-5 8 ±4 +12 +4-8 -18 +8 0-5 10 ±5 +15 +5-9 -18 +10 0-6 10 ±5 +15 +5-10 -20 +10 0-7 12 ±6 +18 +6-11 -22 +12 0-8 14 ±7 +21 +7-12 -24 +14 0-8 25