دانلود تحقیق اندازه گیری با کولیس

اندازه گیری با کولیس
حدود 300 سال قبل یعنی در سال 1631 میلادی یک مهندس ریاضیدان فرانسوی به نام پیر ورنیه (1637-1580 میلادی) وسیله ای برای اندازه گیری طراحی کرد که بر اساس اختلاف بین دو تقسیم بندی کار می کرد.

این وسیله بعدها به نام مخترع آن ورنیه نامگذاری شد.

اساس آن به این صورت بود که اگر دو طول برابر به تقسیمات مساوی تقسیم کنیم و آنها را در مجاورت و انطباق با هم قرار دهیم تمام خطوط تقسیمات در امتداد همدیگر قرار می گیرند ولی چنان چه تقسیمات با هم مرتبط نباشد، خطوط در امتداد همدیگر واقع نخواهند شد.

قبل از ورنیه دانشمند پرتغالی به نام پدرونونیوس (1555-1492 میلادی) نیز طرح مقدماتی این‌وسیله را ارائه داده بود که به‌نام خودش‌نونیوس معروف‌است.

به‌وسیله ورنیه خواندن کسری از تقسیمات اصلی خط کش امکان پذیر می‌شود.

دقت وسایل اندازه گیری مجهز به ورنیه رابطه مستقیم با روش تقسیم بندی آن دارد.

کولیس ورنیه دار Nernier caliper:
کولیس به دلیل داشتن تنوع و سهولت در اندازه گیری یکی از مهم ترین ابزارهای اندازه گیری می باشند که تشکیل شده از دو قسمت ثابت و متحرک که قسمت ثابت آن یک خط کش مدرج به فک و شاخک ثابت و قسمت متحرک شامل کشویی است که به فک و شاخک متحرک و همچنین برای کم کردن لقی از ضامنی که در زیر کشو نصب شده است استفاده می شود.

نکاتی که در استفاده از کولیس باید رعایت کرد:
1- قبل از به کار بردن کولیس آن را با پارچه مخصوص (تنظیف) تمیز کنید و اطمینان حاصل کنید که قسمت های متحرک کولیس به راحتی حرکت کنند.

2- به کولیس فشار زیاد وارد نکنید چون باعث از دست دادن دقت آن می‌شود.

3- با بستن فکها و آزمایش، فاصله بین فکها در برابر نور، موازی بودن فکها قابل بررسی است.

4- برای اندازه گیری داخلی، شاخک های کولیس را باید آزمایش کرد که فرسوده نشده باشد.

5- تنظیم درجه بندی کولیس و فاصله آزاد بین قسمت هایی که روی هم می لغزند، با پیچ هایی که در کولیس پیش بینی شده قابل تنظیم است ولی اگر نیاز به تنظیم کلی داشت به قسمت تعمیرات بفرستید.

6- کولیس را در دست بگیرید و فک ثابت آن را به جلو برانید.

7- به منظور اندازه گیری خارجی، ابتدا دهانه کولیس را کمی بیشتر از اندازه قطعه باز کنید سپس فک ثابت را به یک ضلع قطعه مورد اندازه گیری تکیه دهید حال فک متحرک را به آرامی به ضلع دیگر قطعه کار نزدیک کنید و پس از تماس با قطعه کار، آندازه آن را بخواهید.

8- دقت کنید که در موقع خواندن اندازه جهت دید در راستای محل خواندن و عمود بر امتداد خط کش باشد.

9- برای تثبیت اندازه از پیچ قفل کننده ورنیه استفاده کنید.

10- برای اندازه گیری از نوک فکهای کولیس استفاده نکنید زیرا این محل به علت وجود لقی بین کشو و خط کش باعث خطای کسینوسی در اندازه گیری و همچنین خرابی کولیس خواهد شد.

11- در اندازه گیری خارجی (میله) و داخلی (سوراخ) عمود بودن امتداد فکها نسبت به محور قطعه کار الزامی است.

مقیاس ها:
خط کش بر حسب میلی متر درجه بندی و بر خسب میلی متر و یا سانتی متر عددنویسی می شود.

طول درجه بندی باید حداقل برابر گستره اندازه گیری کولیس به اضافه طول ورنیه باشد.

خطوط درجه بندی خط کش و ورنیه باید راست، باریک، عمود به لبه خط کش و پهنای آن بین 08/0 و 18/0 میلی متر باشد.

حداکثر بیراهی های مجاز از رابطه زیر محاسبه می شود.

e = حداکثر بیراهی مجاز قرائت بر حسب میکرومتر است
L= طول اندازه گیری شده در گستره اندازه گیری برحسب میلی متر

سطوح اندازه گیر:
سطوح مربوط به اندازه گیری خارجی:
سطوح مربوط به اندازه گیری خارجی، باید با رواداری 5 میکرومتر در سراسر طول شان تخت باشند.

این سطوح وقتی فکها باز و پیچ تثبیت بسته است، باید موازی یکدیگر باشند.

رواداری تراز آنها (t)، برحسب میکرومتر، از فرمول زیر محاسبه می شود:

که در آن، e حداکثر بیراهی مجاز قرائت است.

مقادیر محاسبه شده.

باید به نزدیکترین عدد تا 10 میکرومتر سرراست شوند.

جهت راحتی، مقادیر قطعی، مربوط به یک طول اندازه گیری شده مشخص در جدول زیر نشان داده شده است.

تقسیمات ورنیه در کولیس های میلیمتری کولیس با دقت : در این نوع کولیس برای بدست آوردن دقت در صنعت به دو صورت عمل می شود.

الف) در این حالت، 9 میلیمتر از تقسیمات اصلی خط کش را در روی ورنیه به 10 قسمت مساوی تقسیم می کنند.

بنابراین تقسیمات روی ورنیه برابر با 9/0 میلی متر خواهد بود و اختلاف هر یک از تقسیمات خط کش با تقسیمات ورنیه که همان دقت کولیس است برابر با می باشد.

ب- در این حالت 19 میلیمتر از تقسیمات اصلی خط کش را در روی ورنیه به 10 قسمت مساوی تقسیم می کنند، در نتیجه ارزش هر یک از تقسیمات ورنیه بــه اندازه 9/1 میلی متر بوده و اختلاف هر دو فاصله از تقسیمات خـــط کش (‌2میلی متر) با هر یک از تقسیمات ورنیه (mm9/1) برابر است با 1/0=9/1-2 درنتیجه دقت کولیس با دقت 1/0 میلی متر می باشد دقت کولیس ورنیه دار: دقت اندازه گیری کولیس های ورنیه دار به دقت خطکش مدرج و تعداد تقسیمات ورنیه روی کشوی آنها بستگی دارد.

دقت انواع کولیس‌های ورنیه دار را می توان از رابطه زیر حساب کرد.

a= دقت خط کش مدرج b= دقت کولیس در کولیس های میلی متری معمولاً دقت خط کش مدرج 1 میلی متر و تعداد تقسیمات ورنیه آنها 10، 20، و یا 50 است، پس با توجه به رابطه بالا دقت اندازه گیری آنها به ترتیب 1/0، 05/0 و 02/0 میلی متر خواهد بود و اختلاف هر یک از تقسیمات خط کش با تقسیمات ورنیه برابر و درنتیجه دقت کولیس 05/0 میلی متر خواهد بود.

روش خواندن کولیس: برای خواندن اندازه کولیس به شرح زیر عمل می شود: تشخیص دقت کولیس که از تقسیم دقت خط کش کولیس به تعداد تقسیمات ورنیه به دست می آید.

اگر خط صفر ورنیه در راستای یکی از تقسیمات اصلی خط کش قرار گیرد، عدد خوانده شده از روی تقسیمات اصلی خط کش عدد صحیح بوده نیازی به خواندن ورنیه نیست.

در صورتی که خط صفر ورنیه در راستای تقسیمات اصلی قرار نگیرد، ابتدا به کمک خط صفر ورنیه از روی خط کش اندازه تقسیمات اصلی واقع در سمت چپ خوانده می شود؛ سپس با نگاه کردن به ورنیه خطی از تقسیمات آن را که در راستای یکی از تقسیمات اصلی خط کش قرارز دارد مشخص می‌کنند و تعداد خطوط سمت چپ ورنیه را در دقت کولیس ضرب و حاصل را با اندازه صحیح خوانده شده از خط کش جمع می کنند.

روش کار بال کولیس: برای اندازه گیری با کولیس به شرح زیر عمل کنید.

کولیس را ببندید و صفر بودن آن را از روی ورنیه و موازی بودن فکها را از طریق عبور نور کنترل کنید.

کولیس را مطابق شکل 11-4 در دست بگیرید و فک ثابت آن را به جلو برانید.

به منظور اندازه گیری خارجی، ابتدا دهانه کولیس را کمی بیشتر از اندازه قطعه باز کنید؛ سپس فک ثابت را به یک ضلع قطعه مورد اندازه گیری تکیه دهید.

حال فک متحرک را به آرامی به ضلع دیگر قطعه کار نزدیک کنید و پس از تماس به قطعه کار، اندازه آن را بخوانید.

دقت کنید که در موقع خواندن اندازه جهت دید در راستای محل خواندن و عمود بر امتداد خط کش باشد.

برای تثبیت اندازه از پیچ قفل کننده ورنیه استفاده کنید.

برای اندازه گیری از نوک فلک‌های کولیس استفاده نکنید، زیرا این محل به علت وجود لقی بین کشو و خط کش باعث خطای کسینوسی در اندازه‌گیری و همچنین خرابی کولیس خواهد شد.

در اندازه گیری داخلی ابتدا دهانه کولیس را کمی بزرگتر از اندازه مورد نظر باز کنید؛ سپس شاخک ثابت آن را به یک طرف قطعه مورد اندازه‌گیری تکیه دهید و شاخک متحرک را به طرف دیگر قطعه کار نزدیک کنید و پس از چسبیدن به کار اندازه آن را بخوانید.

به منظور قرارگرفتن فک متحرک روی قطر سوراخ قطعه کار باید حرکت گردشی توأم با نوسانی داشته باشد .

در اندازه گیری خارجی (میله) و داخلی (سوراخ) عمود بودن فکها نسبت به محور قطعه کار الزامی است.

توصیه های نگهداری و حفاظتی کولیس وسیله اندازه گیری حساس و گران است؛ بنابراین آن را در کنار ابزارهای کارگاهی مانند سوهان، چکش و … قرار ندهید.

از افتادن و ضربه خوردن کولیس و اعمال فشار غیرضروری به آن جلوگیری کنید، زیرا باعث ایجاد خطای کسینوسی در اندازه گیری خواهد شد.

از به کار بردن کولیس برای اندازه گیری قطعات در حال گردش خودداری کنید.

هرگز از نوک فکها و شاخکها به عنوان سوزن خط کشی استفاده نکنید.

برای گرفتن لقی بین خط کش و کشویی در کولیسها از خار برنجی استفاده می شود.

این خار لقی بین سطوح تماس را می گیرد.

از وجود خار در کولیس قبل از اقدام به اندازه گیری اطمینان حاصل کنید.

در صورت عدم وجود خار، کولیس از کالیبره بودن خارج می شود و اندازه های به دست آمده صحیح نخواهد بود.

پس از استفاده از کولیس و اتمام عمل اندازه گیری، آن را با پارچه تنظیف کنید تا براده و سایر عوامل مخرب روی آن باقی نماند.

کولیس با دقت 5/0 ( میلیمتر)، در این کولیسها تقسیم بندی ورنیه مانند کولیس با دقت میلیمتر و به دو صورت انجام می گیرد.

الف – در نوع اول، 19 قسمت (19 میلیمتر) از تقسیمات اصلی خط کش در روی ورنیه به 20 قسمت تقسیم می شود.

بنابراین ارزش تقسیمات ورنیه برابر با از 19 میلیمتر خواهد بود و اختلاف هر یک از تقسیمات خط کش با تقسیمات ورنیه برابر و در نتیجه دقت کولیس 05/0 خواهد بود.

ب – در نوع دوم، برای اینکه فاصله های تقسیمات ورنیه زیادتر و در نتیجه خطای دید کمتر شود به جای 19 میلیمتر، 39 میلیمتر از تقسیمات اصلی خط کش را در روی ورنیه به 20 قسمت مساوی تقسیم می کنند.

در نتیجه هر یک از تقسیمات ورنیه به اندازه بوده و اختلاف هر دو فاصله از تقسیمات خط کش (2 میلیمتر) با هر یک از تقسیمات ورنیه برابر 05/0=95/1-2 درنتیجه دقت کولیس 05/0 میلیمتر می باشد.

کولیس با دقت 02/0 میلیمتر ( میلیمتر): در این نوع کولیس 49 میلیمتر از تقسیمات اصلی خط کش در روی ورنیه به 50 قسمت مساوی تقسیم می شود بنابراین دقت هر قسمت روی این ورنیه برابر با از 49 میلیمتر یعنی خواهد بود و اختلاف هر یک از تقسیمات خط کش با تقسیمات ورنیه برابر 02/0=98/0-1 و در ورنیه دقت کولیس 02/0 میلیمتر خواهد بود.

تقسیمات ورنیه در کولیس های اینچی: کولیس با دقت طراحی این نوع کولیس ها به دو روش زیر انجام می پذیرد: الف – در کولیسهای اینچی خط کش بر حسب اینچ مدرج شده و هر اینچ را نیز به 16 قسمت تقسیم نموده اند.

بنابراین فاصله هر یک از تقسیمات اصلی خط کش در این کولیس ها اینچ می باشد.

در کولیس های اینچی با دقت اینچ: در روی ورنیه این نوع کولیسها 7 قسمت از تقسیمات اصلی خط کش یعنی اینچ را روی ورنیه به 8 قسمت مساوی تقسیم کرده اند، بنابراین فاصله هریک از تقسیمات ورنیه بوده و درنتیجه اختلاف هر یک از تقسیمات خط کش با تقسیمات ورنیه خواهد بود.

بنابراین، دقت اندازه گیری در این کولیسها اینچ می باشد.

ب: در این حالت 15 قسمت از تقسیمات اصلی خط کش یعنی اینچ را روی ورنیه به 8 قسمت مساوی تقسیم کرده اند بنابراین فاصله هر یک از تقسیمات ورنیه بوده و درنتیجه اختلاف هر یک از تقسیمات خط کش با تقسیمات ورنیه خواهد بود.

برای خواندن این کولیسها ابتدا اندازه را روی خط کش مدرج بر حسب اینچ و تقسیمات اینچ خوانده سپس مقدار کسری از تقسیمات اصلی خوانده شده از ورنیه را به آن اضافه می کنیم.

برای تعیین کسری که ورنیه نشان می دهد، بایستی بین صفر ورنیه و خطی که مقابل یکی از تقسیمات اصلی قرار دارد را در عدد اینچ ضرب نمود.

کولیس با دقت با ورنیه 25 قسمتی در این کولیسها خط کش بر حسب اینچ را به 40 قسمت مساوی تقسیم و هر جزء آن را به چهار قسمت مساوی تقسیم می کنند که در نتیجه فاصله هر یک از تقسیمات روی خط کش برابر 025/0 اینچ خواهد بود.

و برای تقسیم بندی ورنیه آن به دو روش زیر عمل می گردد.

الف: 24 قسمت از خط کش در روی ورنیه به 25 قسمت مساوی تقسیم می‌گردد،