Методы и средства измерений, испытаний и контроля

В. Г. Исаев, О. А. 
Воейко, В. М. Юров 

Методы и средства  
измерений, испытаний 
и контроля

Лабораторный практикум 

Москва 
Берлин 

2019 

УДК 006.91(075) 
ББК 30.10я73 
И85 
Рецензент: 
доктор технических наук Озерский М. Д. 

Исаев, В. Г. 

И85  Методы и средства измерений, испытаний и контроля : лабораторный практикум / В. Г. Исаев, О. А. Воейко, 
В. М. Юров. – Москва ; Берлин : Директ-Медиа, 2019. – 66 с. 

ISBN 978-5-4499-0168-2 

Практикум содержит краткие теоретические сведения, задания по лабораторным работам и методические рекомендации по их 
выполнению. 
Практикум предназначен для бакалавров, обучающихся по 
направлениям подготовки 27.03.02 «Управление качеством» и 
27.03.05 «Инноватика» и рекомендуется для использования в учебном процессе по техническим специальностям при изучении в вузе 
тематики, связанной с измерениями, испытаниями и контролем объектов и технологических процессов, в том числе инновационных, и 
управлением качеством. 

УДК 006.91(075)
ББК 30.10я73 

ISBN 978-5-4499-0168-2 
© Исаев В. Г., Воейко О. А., Юров В. М., текст, 2019
© Издательство «Директ-Медиа», оформление, 2019

Лабораторная работа № 1  
Измерение и контроль линейных размеров 
штангенциркулем 

Цель работы: закрепить теоретические знания по устройству штангенциркулей, освоить методику проведения измерений штангенциркулем и с его помощью провести контроль 
размеров типовой детали. 
Используемые средства измерений и объекты: 
1) штангенциркули (с нониусом, стрелочный, цифровой);
2) контролируемая деталь.

1. Основные сведения о штангенциркулях

Назначение и принцип действия 

Штангенциркуль является одним из самых распространённых универсальных средств измерения. Назначение штангенциркуля – выполнение замеров высокой точности внутри и 
снаружи измеряемых объектов, а также глубины всевозможных отверстий. 
Принцип измерения штангенциркулем заключается в определении размера на основании положения измерительной рамки, которая свободно перемещается вдоль штанги с нанесённой 
шкалой. 
Само значение размера определяется методом совпадения, 
а его точность, в зависимости от класса точности, способно доходить до сотых частей миллиметра. 

Устройство, характеристики и свойства 

Штангенциркуль с нониусом состоит из металлической 
линейки (штанги) с упорами (губками) для измерения внутренних (верхние губки) и наружных (внутренние губки) размеров (рис. 1). По линейке перемещается измерительная рамка 
(ползунок) с упорами и глубиномером, скользящим по специальному жёлобу в линейке. Внутри рамки имеется пружина, прижимающая её к штанге. Это предотвращает перекос 
подвижной части относительно неподвижной, вследствие чего 

снижается погрешность измерений. Рамка может фиксироваться с помощью стопорного винта. 
На измерительную рамку нанесена вспомогательная шкала 
(нониус), совмещённая с основной шкалой линейки. При выполнении измерений по положению нулевой отметки нониуса определяют целое количество делений основной шкалы, 
а по наилучшему совпадению отметок нониуса с отметками 
основной шкалы – количество делений нониуса, соответствующих дробной части деления основной шкалы. Вместо нониуса 
может быть установлена циферблатная шкала или цифровой 
дисплей. 
 

 
 
Рисунок 1 – Штангенциркуль ШЦ-1 с величиной отсчёта 0,1 мм.  
1 – штанга; 2 – измерительная рамка; 3 – нониус; 4 – верхние губки;  
5 – нижние губки; 6 – глубиномер; 7 – стопорный винт;  
8 – измеряемая деталь 

Металлический штангенциркуль изготавливают преимущественно из углеродистой и нержавеющей стали, низколегированных инструментальных сталей 9ХС, ХВГ. В производстве 
современных штангенциркулей используют и композитные 
материалы, например, на основе углеродного волокна и полимерных смол. 
Типовые размеры классических штангенциркулей: 
длина губок для выполнения наружных замеров: 35–300 мм; 
длина губок для выполнения внутренних замеров: 6–22 мм; 
измерительный диапазон – до 2 м; 
длина нониуса: 9–39 мм; 
вес (зависит от материала и размеров): 0,2–8,9 кг. 

Нониусный штангенциркуль характеризуется несколькими 
классами точности: 
1-й класс – погрешность составляет 0,05 мм; 
2-й класс – погрешность составляет 0,1 мм. 
Чтобы наглядно показать, на что влияет класс точности, достаточно предположить, что необходимо определить 
диаметр нескольких сверл без маркировки. Штангенциркули 
второго класса точности позволят найти сверла диаметром 
6,7 или 6,8 мм, а первого класса ещё и 6,75 мм. 
Для электронных инструментов погрешность может достигать 0,01 мм. 
Штангенциркули маркируются следующим образом. 
ШЦ-I – позволяет определять внешние и внутренние размеры за счёт двух пар губок. Глубина отверстий определяется 
посредством соответствующей линейки. 
ШЦ-IС – снятие показаний упрощено за счёт стрелочной головки, шестерни которой сцеплены с рейкой, установленной 
в штанги. 
ШЦТ-I – односторонние губки имеют твердосплавное покрытие. Используют в условиях повышенной абразивности. 
ШЦК – используют там, где не требуется высокой точности 
измерений, т. к. показания снимаются с круговой шкалы, в основе которой лежит пружинный механизм. 
ШЦ-II – к двухсторонним губкам добавлен механизм подачи 
рамки, что позволяет выполнять разметку. 
ШЦ-III– характерная черта – односторонние губки и большие размеры, не способен измерять глубину. 
ШЦЦ – показания снимаются по цифровой шкале. 

Виды штангенциркулей 

Штангенциркули делятся на следующие основные виды. 
Аналоговые – отсчёт ведется по нониусу. Другое название – 
нониусные. Имеют самую низкую стоимость. 
Стрелочные – не требуют вычислений, более простые в использовании, т. к. результаты замеров отображаются на циферблате с круговой шкалой. 

Цифровые – имеют небольшой дисплей, на который выводятся в цифровом виде результаты замеров. Обладают 
наивысшей точностью. Другое название – электронные. 
Кроме того, штангенциркули бывают с глубиномером (тип 
Т-I и I) и без него (тип II и III). 
Прецизионные штангенциркули – общее название для моделей, обладающих повышенной точностью измерений. 

Проверка исправности 

Перед работой проверяют техническое состояние штангенциркуля. Если прибор имеет перекошенные губки, пользоваться им нельзя. Не допускаются также забоины, коррозия 
и царапины на рабочих поверхностях. Необходимо, чтобы торцы штанги и линейки-глубиномера при совмещенных губках 
совпадали. Шкала инструмента должна быть чистой, хорошо 
читаемой. 
Перед измерениями штангенинструменты обязательно 
проверяют на совпадение нулевых штрихов основной шкалы 
и шкалы нониуса при плотно сдвинутых губках, при необходимости выполняют настройку. 
Для настройки на нулевой отсчёт штангенциркуля следует сдвинуть плотно губки, и, убедившись (на просвет) 
в отсутствии между губками посторонних частиц, проверить совпадение нулевых штрихов. Если совпадения нет, 
то для штангенциркулей ШЦ-II и ШЦ-III отвернуть винты 
крепления линейки нониуса к рамке и переместить её до совпадения нулевых штрихов. Нониус закрепить. Настройка на 
ноль ПРОВОДИТСЯ ТОЛЬКО ПРЕПОДАВАТЕЛЕМ!!!. 

Порядок проведения измерений 

Губки штангенциркуля плотно с небольшим усилием, 
без зазоров и перекосов прижимают к детали. 
Определяя величину наружного диаметра цилиндра (вала, 
болта и т. д.), следят за тем, чтобы плоскость рамки была перпендикулярна его оси. 
При измерении цилиндрических отверстий губки штангенциркуля располагают в диаметрально противоположных 

точках, которые можно найти, ориентируясь по максимальным 
показаниям шкалы. При этом плоскость рамки должна проходить через ось отверстия, т. е. не допускается измерение по 
хорде или под углом к оси. 
Чтобы измерить глубину отверстия, штангу устанавливают 
у его края перпендикулярно поверхности детали. Линейку глубиномера выдвигают до упора в дно при помощи подвижной 
рамки. 
Полученный размер фиксируют стопорным винтом и определяют показания. 
Работая со штангенциркулем, следят за плавностью хода 
рамки. Она должна плотно, без покачивания сидеть на штанге, 
при этом передвигаться без рывков умеренным усилием, которое регулируется стопорным винтом. Необходимо, чтобы при 
совмещённых губках нулевой штрих нониуса совпадал с нулевым штрихом штанги. В противном случае требуется переустановка нониуса, для чего ослабляют его винты крепления 
к рамке, совмещают штрихи и вновь закрепляют винты. 

2. Задание и порядок выполнения 

Задание 1 

Определить основные параметры используемых в работе 
измерительных инструментов и занести их в таблицу 1. 

Таблица 1 – Основные параметры используемых  
в работе измерительных инструментов 

Параметр

Измерительный

инструмент

Цена 

деления 
нониуса, 

мм

Цена 

деления 
основной 
шкалы, мм

Диапазон 
показаний, 

мм

Диапазон 
измерений 
(наружн.,
внутр.), мм

Штангенциркуль 
с нониусом
Штангенциркуль 
стрелочный
Штангенциркуль 
цифровой
 
 

Задание 2 

1. Проверить исправность используемого измерительного 
инструмента. 
2. Проверить установку на нуль штангенциркуля (если 
он сбит, оценить систематическую погрешность). Если погрешность больше допустимой погрешности средства измерения (0,1 или 0,05 мм), то ввести поправку на окончательный 
результат измерения. 
3. Для выданной преподавателем детали составить эскиз. 
Обозначить буквами A, B, C и т. д. измеряемые размеры детали. 
Пример эскиза приведен на рисунке 2. 
 

 
 
Рисунок 2 – Пример эскиза детали 
 
4. Измерить линейные размеры, обозначенные на эскизе, 
штангенциркулем. 
5. Определить погрешность каждой измеряемого размера. 
За номинальный размер X принять ближайшее целое число. 
6. Определить допуск (IT) каждого размера по таблице 1 
Приложения, исходя из заданного значения X и квалитета точности. 
7. Результаты измерений и расчётов свести в таблицу 2. 
8. Сделать вывод о годности детали. Результаты занести 
в таблицу 2. 
9. Оформить отчёт по лабораторной работе. 
 
 

Таблица 2 – Результаты измерений и расчётов 

Размер

Результат 
измерения 

(Хд), мм

Номинальный 
размер (Х), мм 
(ближайшее 
целое число)

Погрешность 

размера 

ΔХ=Хд – Х, мкм

Допуск (IТ) 
размера, мкм

Вывод

по результа
там кон
троля 

(годен, брак)

B
C
D1
D2
F
G

A
A'=F-(D1+D2)/2=
A''=G+(D1+D2)/2=

3. Обработка результатов измерений 

Получаемые в результате измерений линейные величины 
обозначим Xд. Погрешность размера вычислить по формуле 
 
ΔХ = Хд – Х, мм. 
 
За условие годности принять неравенство IΔХI ≤ IT, где IT – 
допуск размера. 
Пример. Результат измерения Xд = 40,05 мм, примем  
X = 40,00 мм, тогда ΔХ = 0,05 мм. Квалитет точности задан – IT9, 
в этом случае по таблице 1 находим IT = 62 мкм = 0,062 мм. 
Условие годности выполняется. 

4. Порядок проведения и отчетность 

Студенты самостоятельно, используя собственные знания и 
справочный материал, выполняют задание по своему варианту. 
В конце лабораторного занятия студент должен сдать письменный отчёт по выполненной лабораторной работе. Отчёт должен 
быть выполнен на компьютере в редакторе Word (шрифт Times 
New Roman, размер 14, интервал – 1,5). Отчёт должен содержать: наименование и цель работы; краткие сведения об используемых измерительных приборах; эскиз контролируемой 
детали; результаты измерений, расчётов и оценок; выводы. 
Работа, выполненная не по своему варианту, не зачитывается. 

5. Контрольные вопросы

1. Что понимается под техническими измерениями и контролем? 
2. Что понимается под методом измерений? Укажите методы измерений. 
3. Назовите основные метрологические характеристики
средств измерений. 
4. Расскажите об устройстве штангенциркуля и порядке его
использования. 
5. Как проверяется исправность штангенциркуля?
6. Как производится установка нуля на штангенциркуле?
7. Как проводится отсчёт по нониусу?
8. Назовите условие годности детали по заданному размеру.