Микрометарски завртањ

Микрометарски завртањ, често само микрометар, је мјерни инструмент код кога је тачност измјерене вриједности до један микрометар. Слично нонијусу, завртањ се сатоји од помичног и непомичног дијела, али се код овог инструмента помични дио помиче завртањем или одвртањем завртња. Микрометарски завртањ је и око пет пута прецизнији од нонијуса.

Микрометарски завртањ

Микрометри се такође користе у телескопима или микроскопима за мерење пречника небеских тела или микроскопских објеката. Микрометар који се користи са телескопом изумео је око 1638. године Вилијам Гаскојн, енглески астроном.

Историја

Гаскојнов микрометар према цртежу Роберта Хука

Први микрометарски завртањ је направио енглески астроном Вилијам Гаскојн у 17. вијеку, као унапријеђени вид нонијуса. Користио га је на телескопу да би мјерио угао између звијезда и релативну величину небеских тијела.

Почетком 19. вијека Хенри Модсли је унаприједио Гаскојнов изум и промијенио ми намјену. Користио га је за потребе провјере прецизности и квалитета производа своје компаније за машинске уређаје.

Француз Жан Лорен Палмер га је 1848. прилагодио на ручни мјерни инструмент и као такав је ушао у масовну производњу и употребу већ од 1867.

Прецизност микрометра је побољшао и низом експеримената то доказао Едвард Морли 1888.

Дијелови инструмента

Микрометар се сатоји од:

• оквира: Тијело у облику слова С који држи наковањ и цијев у сталном односу. Изузетно је танак да би се спријечиле деформације, али и поприлично тежак и са великом температуром топљења.
• наковња: Мали дио према коме се креће завртањ и који заједно с њим држи мјерено тијело.
• шупље непомичне цијеви избаждарене на по 0,5mm
• дијела који спречава даље окретање након постизања довољног притиска
• завртња: помичног дијела који заједно са наковњем стишће мјерено тијело
• бубња: дијела који се покреће окретањем ручице и на коме се очитавају дијелови од 0,01mm

Мјерење и очитавање резултата мјерења

Микрометарски завртањ који је измјерио 5,78mm (5+0,5+0,25)

Да би се измјерила дужина неког тијела, оно се поставља између наковња и завртња, тако да завртањ лагано додирне тијело да би се избјегле деформације. Овај инструмент посједује и сигурносни механизам који спречава даље стезање након што завртањ оствари одређен притисак на предмет.

Мјерење дужина се заснива на пропорционалности између транслаторног помака и угла закретања завртња. Кад се завртањ окреће у матици, његов помак се очитава на непомичној скали тако да се прати помак краја бубња.

Метрички систем

У метричком систему ход завртња, тј. транслаторни помак за пуни окрет износи тачно 0,5 милиметара. Управо на толике дијелове је издијељена непомична скала, с тим што су изнад скале означени пуни милиметри. Скала на бубњу је подијељена и бројно означена на 50 дијелова од по 0,01 милиметар. Мјерена вриједнсот се добија сабирањем цијелих дијелова од по 1mm, цијелих дијелова од по 0,5mm и вриједности очитане са бубња помножене са 0,01mm.

Мјерење у инчима

Микрометар са очитаном дужином од 0,276 инча (0,275+0,001)

На непомичној скали извршена је подјела на четрдесте дијелове инча што износи 0,025 инча (1 ÷ 40 = 0,025), при чему је бројем означен сваки четврти дио (0,01 инч). Скала на бубњу је издијељена на 25 дијелова што омогућава тачност при мјерењу од 0,001 инча (0.025 ÷ 25 = 0,001). Очитавање се врши сабирањем цијелих дијелова од 0,025 инча и броја на бубњу помноженог са 0,001.

Комбинација за помичним мјерилом

Побољшани микрометар који очитава 5,783 милиметара (5,5+0,28+0,003)

Додавањем подјеле једног милиметра на 10 дијелова на непомичну скалу омогућено је мјерење са тачношћу од 0,001 милиметра. Очитавање се врши слично као код обичног метричког микрометра са додавањем броја дијелова од 0,001 милиметра који се добијају посматрањем линије подјеле на непомичној скали која се поклопила са линијом подјеле на бубњу и множењем тог броја са 0,001.

Очитавање се слично врши и при мјерењу у инчима.

Врсте микрометара

Основна подјела

Микрометарски завртњи за спољашња, унутрашња мјерења и дубиномјер

Према начину мјрења завртњи се дијеле на:

• микрометарски завртањ за спољашња мјерења (за мјерење дебљине жице, осовина, спољашњег пречника ваљака и цијеви)
• микрометарски завртањ за унутрашња мјерења (за мјерење унутрашњег пречника цијеви или лежаја)
• микрометарски завртањ као дубиномјер (за мјерење дубине навоја или отвора)

Посебни типови

Кориштење великог микрометра

Сви типови микрометра могу се комбиновати са посебним наковњима и осовинама за обаваљање посебних врста мјерења. Тако наковањ може имати облик навоја, v-блока или великог диска.

• Универзални сет микрометара садржи замјењиве наковње разних врста: равни, сферни, дугачки савитљиви, у облику диска, сјечива и оштрице ножа. Такође може да има и могућност модификовања оквира чиме се може користити и за унутаршња и за спољашња мјерења.
• Микрометри са оштрицом имају наковње са уским врхом (оштрицом). Њиме се могу мјерити димензије уских О-прстенова.
• Микрометри за навоје завртња или нитни микрометри имају изузетно танке наковње и омогућавају мјерење пречника навоја завртња.
• Гранични микрометри имају два наковња и двије осовине и користе се као угризни мјерачи. Дио који се мјери мора проћи кроз први размак и зауставити се код другог размака да би се утврдило да задовољава постављене услове. Размаци су постављени тако да одражавају распон толеранције за дати производ.
• Микрометри за унуташње пречнике обично имају три наковња и користе се за мјерење унутрашњих пречника.
• Цијевни микрометри имају цилиндрични наковањ постављен нормално на осовину. Користе се за мјерење дебљине цијеви.
• Микрометарске клапне су микрометри који су стављаени на постоље на столу за глодалицу, струг или другу механичку алатку умјесто обичних клапни. Помажу руковаоцу машином да прецизно постави машину и предмет који се обрађује. Такође се може користити за укључивање искључника или граничних прекидача за заустављање система напајања.
• Лоптасти микрометри имају сферне наковње. Могу имати један равни и један сферни наковањ и тада се користе за мјерење дебљине зида цијеви, размак рупе и ивице и остала мјерења гдје се један наковањ мора поставити на заобљену површину. Предност над цијевним микрометрима је могућност кориштења у друге сврхе, а недостатак немогућност уклапања у мање цијеви. Лоптасти микрометри са паром сферних наковања могу се користити када се на обје стране жели остварити само једна тачка контакта. Најчешћи примјер употребе је мјерење фазног пречника навоја.
• Микрометри за инспекцију се користе за провјеравање димензија предмета и имају прецизност од половине микрометра.
• Цифрални микрометри код којих се при очитавању димензија цифре преврћу.
• Дигитални микрометри код којих се удаљеност дигитално очитава.
• V микрометри су микрометри за мјерење спољашњих димензија код којих је наковањ у облику v-блока. Корисни су за мјерење пречника круга помоћу три тачке једнако удаљене од њега. Ово мјерење најпознатију примјену има при мјерењу елемената глодалице и спиралних бушилица.

Принципи рада

Анимација микрометра у употреби. Предмет који се мери је у црној боји. Мерење је 4,140 ± 0,005 mm.

Микрометри користе вијак за претварање малих растојања (која су премале да би се директно мерила) у велике ротације вијка које су довољно велике за читање са скале. Тачност микрометра произилази из тачности облика навоја који су у средишту језгра његовог дизајна. У неким случајевима то је диференцијални завртањ. Основни принципи рада микрометра су следећи:

1. Количина ротације прецизно направљеног вијка може се директно и прецизно повезати са одређеном дозом аксијалног кретања (и обрнуто), кроз константу познату као корак вијка. Корак завртња је растојање за које се аксијално помера напред са једним потпуним заокретом (360°). (У већини завоја [тј. у свим завојима са једним почетком], корак и висина се односе у основи на исти концепт.)
2. Са одговарајућим кораком и великим пречником завртња, дата количина аксијалног кретања појачаће се у резултирајућем ободном кретању.

На пример, ако је навој вијка 1 mm, али је главни пречник (овде спољни пречник) 10 mm, тада је обим вијка 10π или око 31,4 mm. Због тога се осно кретање од 1 mm појачава (увећава) до ободног кретања од 31,4 mm. Ово појачање омогућава да мала разлика у величини два слична измерена предмета стоји у корелацији са већом разликом у положају напрстка микрометра. У неким микрометрима се постиже још већа прецизност коришћењем диференцијалног завртња регулатора за померање напрстка у много мањим корацима него што би то дозвољавао један навој.

У аналогним микрометрима у класичном стилу, положај напрстка се очитава директно са ознака скале на напрстку и рукаву (за називе делова погледајте горњи одељак). Често је укључена скала нонијуса, што омогућава очитавање положаја до разломка најмање ознаке скале. У дигиталним микрометрима, електронско очитавање приказује дужину дигитално на ЛЦД-у на инструменту. Постоје и верзије са механичким цифрама, попут стила аутомобилских одометара, где се бројеви „преврћу“.

Литература

• Физика за први разред гимназије. Источно Сарајево: Завод за уџбенике и наставна средста. 2009. 
• Roe, Joseph Wickham (1916), English and American Tool Builders, New Haven, Connecticut: Yale University Press, LCCN 16011753 . Reprinted by McGraw-Hill, New York and London, 1926 (LCCN 27-24075); and by Lindsay Publications, Inc., Bradley, Illinois, (ISBN 978-0-917914-73-7).
• ISO 3611: "Geometrical product specifications (GPS). Dimensional measuring equipment. Micrometers for external measurements. Design and metrological characteristics" (2010)
• BS 870: "Specification for external micrometers" (2008)
• BS 959: "Specification for internal micrometers (including stick micrometers)" (2008)
• BS 6468: "Specification for depth micrometers" (2008)
• Waitelet, Ermand L. (1964). „Micrometer with adjustable barrel sleeve. US 3131482 A”. Google patents. Приступљено 26. 8. 2016. CS1 одржавање: Формат датума (веза)
• „Precision Measuring and Gaging”. www.waybuilder.net. Архивирано из оригинала 28. 8. 2016. г. CS1 одржавање: Формат датума (веза)

Спољашње везе

• Open Source Physics Micrometer Computer Model Архивирано на сајту Wayback Machine (2. април 2015)
• Симулатор очитавања за стоти дио милиметра код шпољашњих микрометара
• Симулатор очитавања за хиљадити дио милиметра
• Лекције о микрометру за професоре и ученике
• Симулатор очитавања за хиљадити дио инча
• Симулатор очитавања за стоти дио инча
• Quantum Laser Micrometers
• micrometer simulator with zero error.
• How to read a micrometer screw gauge
• How its made, micrometer