Щуп как измерительный инструмент¶

Щуп — измерительный инструмент или элемент измерительного устройства, предназначенный для контактного определения размеров, зазоров, положений поверхностей и электрических параметров. В зависимости от конструкции и назначения щупы бывают механическими (наборы плоских пластин), индикаторными (стержни с наконечником), электрическими (контактные наконечники измерительных приборов) и координатными (наконечники измерительных машин). Общая черта всех типов — непосредственный контакт с объектом измерения либо внесение в контролируемую полость.

¶Наборы плоских щупов

Наиболее распространённый тип — набор стальных пластин нормированной толщины, скреплённых в поворотном корпусе-обойме. Каждая пластина имеет маркировку толщины, обычно в миллиметрах или долях дюйма. Диапазон типового набора — от 0,02 до 1 мм с шагом 0,01–0,05 мм; существуют наборы и с большими значениями, до 3–5 мм.

Применение основано на принципе «проходит — не проходит»: пластину вводят в зазор, и по тому, какая из пластин входит с лёгким усилием, судят о величине зазора. Метод не даёт абсолютного отсчёта, но позволяет быстро оценить зазор с точностью до толщины одной пластины. Для повышения точности используют составные комбинации из нескольких пластин.

Основные области применения:

• контроль тепловых зазоров клапанов двигателей внутреннего сгорания;
• проверка зазоров в свечах зажигания;
• регулировка подшипников, зубчатых зацеплений, направляющих станков;
• контроль стыков при сборке металлоконструкций;
• проверка зазоров между электродами и контактами в электроаппаратуре.

Материал пластин — пружинная сталь, реже латунь или щупы из пластмасс для немагнитных и электрически изолированных применений. Износ, забоины и коррозия пластин приводят к погрешности, поэтому наборы периодически поверяют или заменяют.

¶Индикаторные и рычажные щупы

Индикаторный щуп — стержень с измерительным наконечником, связанный с отсчётным устройством (индикатором часового типа, цифровым преобразователем). Такие устройства применяют для измерения отклонений формы, биения, а также для настройки положения деталей на станках. Рычажно-зубчатые и рычажно-пружинные измерительные головки со щупом позволяют измерять линейные размеры в труднодоступных местах.

Отдельная группа — щупы для измерения толщины покрытий, где используется магнитный, вихретоковый или ультразвуковой принцип, а щуп служит датчиком, прижимаемым к поверхности.

¶Электрические щупы

В электротехнике и электронике щуп — контактный наконечник измерительного прибора: мультиметра, осциллографа, испытателя изоляции. Конструктивно состоит из металлического стержня, изолирующей рукояти и гибкого провода с разъёмом. Различают:

• щупы для мультиметров — обычно парные (чёрный и красный), с наконечниками разной формы;
• высоковольтные щупы с делителем напряжения для осциллографов;
• токовые клещи-щупы, охватывающие проводник;
• щупы для прозвонки цепей и измерения сопротивления изоляции.

К электрическим щупам предъявляют требования по электрической прочности, категории измерения (CAT II–CAT IV), длине неизолированной части наконечника и сопротивлению. Ошибки при использовании — касание токоведущих частей, применение щупов с повреждённой изоляцией — относятся к типовым причинам электротравм.

¶Координатные и специальные щупы

В координатно-измерительных машинах (КИМ) щуп — прецизионный наконечник (часто рубиновый шарик на стержне), отклонение которого фиксируется датчиками при касании поверхности детали. Такие системы обеспечивают микрометровую точность и применяются в метрологии, машиностроении, авиастроении. Разновидности — измерительные головки с жёстким, шарнирным или сканирующим щупом.

К специальным относятся:

• щупы для измерения уровня жидкостей (поплавковые, ёмкостные, ультразвуковые);
• почвенные и грунтовые щупы для отбора проб;
• медицинские щупы (зонды) для диагностических и хирургических процедур;
• щупы для контроля сварных швов и дефектоскопии.

¶Нормирование и поверка

Механические наборы щупов выпускаются по стандартам, устанавливающим толщину, ширину, длину пластин, допуски и маркировку. В России требования к таким инструментам определяются государственными стандартами, а средства измерений подлежат периодической поверке или калибровке. Погрешность пластинчатого щупа определяется допуском на толщину, который для тонких пластин составляет единицы микрометров.

¶Историческая справка

Пластинчатые щупы вошли в практику вместе с развитием двигателестроения и точного машиностроения в конце XIX — начале XX века, когда возникла потребность в быстром контроле зазоров при сборке и обслуживании механизмов. Электрические щупы распространились с развитием электроизмерительной техники, а координатные — с появлением автоматизированных измерительных машин во второй половине XX века.

¶Значение и ограничения

Щуп остаётся одним из наиболее простых и дешёвых средств контроля, не требующим источников питания и сложной подготовки. Его ограничения — субъективность оценки усилия при вводе пластины, невозможность измерения в глубине закрытых полостей без специальных удлинителей и зависимость результата от чистоты поверхностей. В прецизионных задачах щуповые методы вытесняются бесконтактными (лазерными, оптическими) и координатными измерениями, однако в ремонте и обслуживании техники пластинчатый щуп сохраняет массовое применение.

Источники: ГОСТы на измерительный инструмент, технические руководства по обслуживанию двигателей, справочники по электроизмерительным приборам, учебные пособия по метрологии и взаимозаменяемости.