Штангенциркуль как измерительный инструмент¶
Штангенциркуль — универсальный измерительный инструмент, предназначенный для определения наружных и внутренних линейных размеров, а также глубин и высот с точностью отсчёта от 0,1 до 0,01 мм. Относится к классу штангенинструментов, в которых измеряемый размер отсчитывается по линейной шкале штанги с использованием вспомогательной шкалы — нониуса. Широко применяется в машиностроении, металлообработке, ремонте, строительстве и учебных лабораториях.
¶Устройство
Основные элементы классического штангенциркуля:
- Штанга — металлическая линейка с нанесённой основной шкалой, обычно в миллиметрах.
- Нониус — вспомогательная шкала на подвижной рамке, позволяющая отсчитывать доли деления основной шкалы.
- Рамка с зажимом, перемещающаяся по штанге.
- Губки для наружных измерений — две пары: неподвижные на штанге и подвижные на рамке.
- Губки для внутренних измерений — заострённые поверхности для измерения диаметров отверстий и пазов.
- Глубиномер — выдвижной стержень, связанный с рамкой, для измерения глубин и уступов.
- Микрометрическая подача — у некоторых моделей для точной установки рамки.
Материалом служит нержавеющая или инструментальная сталь; измерительные поверхности закаливаются и шлифуются.
¶Принцип нониуса
Нониус — ключевой элемент, обеспечивающий высокую точность. Если цена деления основной шкалы 1 мм, а нониус имеет 10 делений, суммарная длина которых равна 9 мм, то цена деления нониуса составляет 0,9 мм, а точность отсчёта — 0,1 мм. При 20 делениях на 19 мм точность достигает 0,05 мм; при 50 делениях — 0,02 мм.
Порядок отсчёта: сначала определяют целое число миллиметров по положению нулевого штриха нониуса, затем находят штрих нониуса, совпадающий со штрихом штанги, — его номер умножают на точность и прибавляют к целому значению.
¶Виды
| Тип | Особенности |
|---|---|
| ШЦ-I | Двусторонние губки, без глубиномера, точность 0,1 мм |
| ШЦ-II | С глубиномером и разметочными губками, точность 0,05–0,1 мм |
| ШЦ-III | Односторонние губки для крупных размеров |
| С круговой шкалой | Отсчёт по циферблату, снижает ошибку параллакса |
| Цифровой (электронный) | ЖК-дисплей, точность до 0,01 мм, переключение мм/дюйм |
Электронные модели оснащаются инкрементными датчиками, позволяющими обнулять показания в любой точке и передавать данные на компьютер.
¶История
Предшественником инструмента считают масштабную линейку с подвижной ногой, применявшуюся в античности и Средневековье. Нониус изобретён в 1631 году французским математиком Пьером Вернье, чьё имя закрепилось в названии шкалы (верньер). В России штангенинструменты получили распространение в XIX веке вместе с развитием машиностроения; советская промышленность с 1930-х годов выпускала штангенциркули по стандартам ГОСТ. Название происходит от немецкого Stangenzirkel — «штанговый циркуль».
¶Применение
Инструмент используется для:
- измерения диаметров валов, труб, проволоки;
- контроля внутренних размеров отверстий и пазов;
- определения глубины канавок, уступов, высоты деталей;
- разметки заготовок (модели с разметочными губками);
- измерений в ремонте, на производстве и в быту.
В машиностроении штангенциркуль остаётся одним из самых востребованных средств измерений благодаря универсальности и простоте.
¶Точность и поверка
Погрешность зависит от класса точности, температуры и износа губок. Нормальные условия измерений — температура около 20 °C. Инструмент подлежит периодической поверке в метрологических службах; проверяют нулевое положение, износ измерительных поверхностей, жёсткость рамки. Для ответственных измерений применяют микрометры и индикаторные нутромеры с меньшей погрешностью.
¶Правила измерений
- Перед работой проверяют совпадение нулевых штрихов при сомкнутых губках.
- Деталь зажимают без перекоса и чрезмерного усилия.
- Отсчёт ведут при хорошем освещении, глядя на шкалу перпендикулярно.
- Инструмент хранят в футляре, оберегая от коррозии и ударов.
¶Интересные факты
- Точность электронных штангенциркулей достигает 0,01 мм, что сопоставимо с микрометром.
- Существуют специальные модели для измерения зубчатых колёс, труб и глубины пазов.
- В учебных мастерских штангенциркуль — первый измерительный прибор, с которым знакомят учащихся.
Источники: ГОСТ 166-89 «Штангенциркули. Технические условия»; справочники по машиностроительному черчению; учебные пособия по метрологии и измерительной технике.