百分表的工作原理和構(gòu)造
來源：鄭州中控計量有限公司
一,工作原理
百分表的工作原理,是將測尺寸(或誤差)引起的測桿微小直線移動,經(jīng)過齒輪傳動和放大,變?yōu)橹羔樤诳潭缺P上的轉(zhuǎn)動,從而讀出被測尺寸(或誤差)的大小圖5-2百分表傳動系數(shù)示意圖如下
百分表的傳動系統(tǒng)最常見的是二級傳動,如圖5-2所示,其傳動原理如下:當(dāng)測桿被工件抬高1毫米時,齒條上升1.6齒,由于齒輪Z2是16齒所以齒條推動齒輪Z2轉(zhuǎn)動/10轉(zhuǎn).與Z2同軸的大齒輪Z3轉(zhuǎn)過 1×1/10=100齒。小齒輪Z1是10齒,經(jīng)Z3帶動后,Z1及固定在其軸上的長指針下好轉(zhuǎn)一周.因為刻度盤為100等分,故當(dāng)測桿移動1毫米時,長指走100分度.由此可知,指針轉(zhuǎn)過一個分度,相當(dāng)于測桿移動0.01毫米.
上述關(guān)系也可以用數(shù)學(xué)式來表示.設(shè)齒條的節(jié)距為t則齒條移動１毫米所走過的齒數(shù)（也即１６齒齒輪走過的齒數(shù)）等于Ｚ＝1／t，16齒齒輪每個齒相對的弧度為2 /Z2,故此時1／t個齒輪過的弧度為這個弧度乘上大齒輪Z3與中心齒輪Z1的傳動比,就是Z3轉(zhuǎn)過的弧度.根據(jù)齒條移動1毫米.指針轉(zhuǎn)1圈的設(shè)計要求知,這個弧度應(yīng)為2 (即360o)把圖5-2中的齒數(shù)Z1,Z2,Z3代入上式,可求出齒條的節(jié)距t= =0.625毫米;齒輪的模數(shù)m= =0.199毫米;百分表的放大比K= ·Z3/Z2=2 R根據(jù)國產(chǎn)百分表的指針長度R=25毫米可算出K≈150,故分度值為0.01毫米時,刻線間距為0.01×150≈1.5毫米.百分表有多種結(jié)構(gòu)形式,齒輪傳動中所采用的參數(shù)也不完全相同.例如二級傳動的齒輪也有做成Z1=13,Z2=20,Z3=130的,齒條的節(jié)距t=0.5毫米,模數(shù)m=0.159(哈量產(chǎn)品百分表Z1=12,Z2=20,Z3=120).三級傳動的齒輪數(shù)一般分別為12,60,15和16,放大比K=232,刻線間距是2.32毫米.有些小型百分表的傳動比為104.盡管百分表的結(jié)構(gòu),參數(shù)不同,但是工作原理和計算方法是一樣的.
二,百分表的構(gòu)造
下面以哈量和成量生產(chǎn)的百分表為例,說明其各部分的圖5-3百分表結(jié)構(gòu)圖
百分表主要由三個部件組成;
第一個部件是表體部分.在表體25的上端壓配上套筒12,下端壓配下套筒27.測桿17可在銅套11和26中上下滑動.擋帽5用螺紋裝在測桿的上端,起限位作用,也可在測量時用來提起測桿,測頭29用螺紋裝在測桿的下端.擋塊18用螺釘固定在測桿上,用來限制測桿的行程.導(dǎo)桿1用來導(dǎo)向和防止測桿轉(zhuǎn)動.它的一端以螺紋和測桿相連,另一端在導(dǎo)槽塊2的槽中滑動.拉力彈簧31拉測桿向下產(chǎn)生測力.它的兩端分別掛在導(dǎo)桿1和螺釘3上.
第二個部件是傳動系統(tǒng).軸承座10用銷釘22和螺釘28固定在圓座板20上.軸承板6用三只螺釘32固定在圓座板上的立柱上.齒輪4,7,9和23裝在圓座板和軸承座之間.游絲3一端用銷子固定在齒輪4的軸上,另一端用銷子固定在圓座板上的立柱上.小刻度盤21用兩只銷子固定在圓座板上.短指針固定在齒輪4的軸上.長指針16與指針套19壓配,指針套裝在齒輪7的軸上.
第三個部件是讀數(shù)裝置部分.13是滾花表圈,表蒙15用彈簧脹圈14固定在表圈中,刻度盤24嵌在表圈內(nèi).
裝配第一個部件與第二個部件時,先使測桿上的齒條與齒輪23嚙合好,然后用三只螺釘將這兩個部件固緊.第三個部件是利用圓座板上的兩只片狀銷子33插入表圈的環(huán)形槽中,從而使第二,第三兩個部件結(jié)合在一起.片狀銷子用螺釘34固定在圓座板上.刻度盤與圓座板之間有一個環(huán)形片簧,用以避免表圈幌動,并使刻度盤與表圈緊密貼合，在表圈轉(zhuǎn)動時帶動刻度盤一起轉(zhuǎn)動，以便調(diào)整百分表零位．百分表后蓋是用三只螺釘８固定在表體上．齒輪４叫做補(bǔ)償齒輪，與游絲配合使用．百分表的齒輪一般制成壓力角為20o的漸開線齒線.
百分表除上述結(jié)構(gòu)外,常見的還有圖5-4. 圖5-5.和 圖5-6.所示見種.
圖5-4.螺桿與蝸輪嚙合式百分表傳動機(jī)構(gòu)
圖5-5小型百分表結(jié)構(gòu)
圖5-4.為螺桿與蝸輪嚙合式百分表的傳動機(jī)構(gòu).它的第一級為帶有螺旋線的螺桿與蝸輪傳動.這種表的刻度盤一般是不可轉(zhuǎn)動的,調(diào)零靠旋旋轉(zhuǎn)螺桿來實現(xiàn),
圖5-5是小型百分表的結(jié)構(gòu),由于表體尺寸小,多用扇形齒輪代替整圓齒輪.它的示值范圍小,一般為0～3毫米.這種百分表的結(jié)構(gòu)形式,傳動方式,工作原理等與普通百分表相同.圖5-6是一種三級傳動的小型百分表傳動機(jī)構(gòu).它具有三個齒輪副,特點是傳動比大(K=232),因此刻線間距也大,讀數(shù)精度也高.
圖5-6三級齒輪傳動百分表機(jī)構(gòu)
下面分別介紹百分表的各種裝置
(一)緩沖裝置 當(dāng)百分表測桿受到突然沖擊時,測桿上的齒輪的嚙合點瞬時受力很大,容易損壞齒輪,為克服這一缺陷,有的百分表采用了圖5-7所示的緩沖裝置.圖中固定塊5由螺釘6固定在測桿8上,齒條7可以在測桿上滑動,并借助拉力彈簧3緊密地靠在固定塊上,當(dāng)測桿向上急速運動時,如果作用力大于彈簧的拉力,測桿與齒條便發(fā)生相對運動,產(chǎn)生緩沖作用,避免齒輪受損.
(二)測桿導(dǎo)向裝置 測桿導(dǎo)向的方式很多,除圖5-3所示的以外,常見的還有圖5-7到圖5-15所示的幾種.在圖5-7中,采用雙導(dǎo)桿2導(dǎo)向.導(dǎo)桿的一端插入導(dǎo)槽塊1的導(dǎo)槽中,另一端分別與固定塊5和齒條7連接.導(dǎo)槽塊由三塊組成,用螺釘固定在表體4上(見A-A局部社圖).此結(jié)構(gòu)導(dǎo)向作用穩(wěn)定可靠,并且便于調(diào)整和修理.在圖5-8中,導(dǎo)槽直接做在表體的內(nèi)圓上,修理較困難.在圖5-9中,導(dǎo)槽做在表體中部的突臺上.在圖5-10中,用導(dǎo)板代替導(dǎo)桿,導(dǎo)板固定在測桿上.測桿移動時,導(dǎo)板兩端的凸出部分沿著后蓋內(nèi)表面滑動(圖5-10a),或?qū)О逖刂笊w上兩個凸起的平面導(dǎo)軌滑動(圖5-10b).這種導(dǎo)向裝置的缺點是,卸下后蓋就失去導(dǎo)向作用;優(yōu)點是容易修理.圖5-11是較理想的一種導(dǎo)向結(jié)構(gòu).導(dǎo)桿伸進(jìn)導(dǎo)槽內(nèi)的一端做成球形,導(dǎo)槽塊可以拆卸,因而修理時容易使導(dǎo)槽與導(dǎo)桿得到良好的配合圖5-12所示結(jié)構(gòu)是用螺釘將導(dǎo)桿夾持在測桿上,導(dǎo)桿的位置可以調(diào)節(jié).在圖5-13所示的百分表中,后蓋和表體制成一體,導(dǎo)槽1直接開在后蓋的內(nèi)平面上,導(dǎo)桿2固定在測桿5上,可沿導(dǎo)槽上下滑動.在圖5-14中,導(dǎo)槽塊4固定在圓座板上,導(dǎo)桿5在導(dǎo)槽中滑動. 圖5-15所示的導(dǎo)向裝置是利用導(dǎo)板5和導(dǎo)槽4導(dǎo)向,其結(jié)構(gòu)與圖5-8相似.
圖5-7緩沖裝置和測桿導(dǎo)向裝置之一
圖5-8測桿導(dǎo)向裝置之二
(三)行程限制器 百分表限制測桿行程的結(jié)構(gòu)常見的有圖5-3,和圖5-13.到 圖5-15所示的幾種.在圖5-3中,是利用擋帽5和擋塊18限制測桿行程.有時也用一只螺釘旋在測桿上代替擋塊限制行程上限在圖5-13中,表殼后蓋內(nèi)平面上有個環(huán)形槽4,槽中裝有一個彈簧3.當(dāng)測桿5移動時,固定在測桿上的導(dǎo)桿2受彈簧的限制,從而限制測桿的行程.