Измерение диаметра¶

Измерение диаметра — совокупность методов определения поперечного размера круглых и цилиндрических объектов (отверстий, валов, труб, шаров, дисков) по прямой, проходящей через центр и соединяющей две точки границы фигуры. Диаметр обозначается символом d и является одной из базовых геометрических величин, измеряемых в метрической системе (миллиметры, сантиметры, метры) и в дюймовой системе (дюймы, тысячи дюйма — «тысячные», mil).

¶Основные методы измерения

¶Измерение штангенциркулем

Наиболее распространённый инструмент для измерения диаметра в быту и на производстве — штангенциркуль. Он позволяет измерять наружный диаметр (зажимом детали между губками), внутренний диаметр отверстия (раздвижными губками) и глубину. Штангенциркули выпускаются с ценой деления 0,05 мм и 0,02 мм; типовые размеры — от 125 до 1000 мм. Для измерения наружного диаметра губки плотно прижимаются к детали, при внутреннем измерении раздвижные губки разводятся до упора в стенки отверстия.

¶Микрометрические измерения

Микрометр обеспечивает более высокую точность — до 0,01 мм (глубиномерные и резьбовые микрометры — до 0,001 мм). Наружный микрометр зажимает деталь между измерительными поверхностями станины и спицы; усилие измерения контролируется трещоткой или фрикционной муфтой, что исключает деформацию детали. Микрометры типоразмеров от 0–25 мм до 200–250 мм; для больших диаметров применяют рычажно-гнутые и скобообразные микрометры.

¶Калибры и конусные плашки

Для проверки диаметра отверстий в массовом производстве используют предельные калибры: проходные (контрольный верхний предел) и непроходные (нижний предел). Цилиндрические калибры-пробки просты в обращении и не требуют отдельного измерительного прибора. Для измерения диаметра конических отверстий применяют конусные калибры с метками контрольных сечений.

¶Кругомеры и индикаторные инструменты

Кругомер — прибор для измерения диаметра отверстий с точностью до сотых долей миллиметра. Он состоит из скобы с измерительными ножками и индикатора часового типа. Кругомеры делятся на неподвижные (с постоянной базой) и поворотные (с изменяемой базой), что позволяет измерять диаметры в различных сечениях и выявлять овальность.

¶Оптические и координатные методы

Для высокоточных измерений применяют оптические приборы: измерительные микроскопы, проекторы, а также координатно-измерительные машины (КИМ). Метод касания (tactile probing) подразумевает обмер точек контура щупом и математическое построение окружности по полученным координатам. Оптические методы (в том числе лазерное сканирование) позволяют измерять диаметр бесконтактно, что важно для мягких и деформируемых деталей.

¶Измерение диаметра труб и больших объектов

Для труб наружный диаметр измеряют штангенциркулем, микрометром или трубомером — скобой с измерительной шкалой. Внутренний диаметр определяют с учётом толщины стенки либо напрямую — кругомером или внутризамерным индикатором. Для очень больших диаметров (резервуары, трубы большого сечения) применяют рулетки, лазерные дальномеры и методы триангуляции.

¶Точность и погрешности

Точность измерения диаметра зависит от нескольких факторов:

• Температура — сталь расширяется примерно на 11,7 мкм на метр длины при изменении температуры на 1 °C, поэтому точные измерения выполняют при 20 °C (стандартная температура).
• Усилие измерения — чрезмерное давление губок деформирует деталь и занижает результат.
• Овальность и конусность — диаметр измеряют в нескольких взаимно перпендикулярных направлениях и в нескольких сечениях, после чего определяют среднее значение и отклонения.
• Износ инструмента — контроль нулевого показания штангенциркуля и микрометра обязателен перед работой.

¶Применение

Измерение диаметра — операция входного и приёмочного контроля на машиностроительных, трубных и метрологических предприятиях. От точности диаметра зависят посадочные соединения, герметичность трубопроводов, работа подшипников и резьбовых соединений. В России измерения выполняют средствами измерений, прошедшими поверку в соответствии с Федеральным законом «Об обеспечении единства измерений».

¶Интересные факты

• Диаметр Земли впервые был измерён Эратосфеном Киренским около 240 года до н. э. по длине тени в двух городах Египта; его оценка — около 12 800 км — отличается от современного значения менее чем на 2 %.
• Самый точный измеренный диаметр в физике — диаметр электрона: он не превышает 10⁻¹⁸ м, что установлено косвенными методами на ускорителях.

¶Источники

• ГОСТ 16320-70. Штангенциркули. Технические условия.
• ГОСТ 6507-90. Микрометры. Технические условия.
• ГОСТ 8.061-80. ГСИ. Измерения линейные. Методы и средства.
• ФЗ-102 «Об обеспечении единства измерений».
• Кремер Н. М., Фукс М. Б. «Измерение геометрических параметров».