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 кон-
троля : 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, зада-
ния 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 учеб-
ном процессе по техническим специальностям при изучении в вузе 
тематики, связанной с измерениями, испытаниями и контролем объ-
ектов 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 устрой-
ству штангенциркулей, освоить методику проведения измере-
ний 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 распространён-
ных универсальных средств измерения. Назначение штанген-
циркуля – выполнение замеров высокой точности внутри и 
снаружи измеряемых объектов, а также глубины всевозмож-
ных отверстий. 
Принцип измерения штангенциркулем заключается в опре-
делении размера на основании положения измерительной рам-
ки, которая свободно перемещается вдоль штанги с нанесённой 
шкалой. 
Само значение размера определяется методом совпадения, 
а его точность, в зависимости от класса точности, способно до-
ходить до сотых частей миллиметра. 

Устройство, характеристики и свойства 

Штангенциркуль с нониусом состоит из металлической 
линейки (штанги) с упорами (губками) для измерения внут-
ренних (верхние губки) и наружных (внутренние губки) раз-
меров (рис. 1). По линейке перемещается измерительная рамка 
(ползунок) с упорами и глубиномером, скользящим по специ-
альному жёлобу в линейке. Внутри рамки имеется пружи-
на, прижимающая её к штанге. Это предотвращает перекос 
подвижной части относительно неподвижной, вследствие чего 

снижается погрешность измерений. Рамка может фиксиро-
ваться с помощью стопорного винта. 
На измерительную рамку нанесена вспомогательная шкала 
(нониус), совмещённая с основной шкалой линейки. При вы-
полнении измерений по положению нулевой отметки нониу-
са определяют целое количество делений основной шкалы, 
а по наилучшему совпадению отметок нониуса с отметками 
основной шкалы – количество делений нониуса, соответству-
ющих 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 преиму-
щественно из углеродистой и нержавеющей стали, низколеги-
рованных инструментальных сталей 9ХС, ХВГ. В производстве 
современных штангенциркулей используют и композитные 
материалы, например, на основе углеродного волокна и поли-
мерных 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 точно-
сти, 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 дости-
гать 0,01 мм. 
Штангенциркули маркируются следующим образом. 
ШЦ-I – позволяет определять внешние и внутренние раз-
меры за счёт двух пар губок. Глубина отверстий определяется 
посредством соответствующей линейки. 
ШЦ-IС – снятие показаний упрощено за счёт стрелочной го-
ловки, шестерни которой сцеплены с рейкой, установленной 
в штанги. 
ШЦТ-I – односторонние губки имеют твердосплавное по-
крытие. Используют в условиях повышенной абразивности. 
ШЦК – используют там, где не требуется высокой точности 
измерений, т. к. показания снимаются с круговой шкалы, в ос-
нове которой лежит пружинный механизм. 
ШЦ-II – к двухсторонним губкам добавлен механизм подачи 
рамки, что позволяет выполнять разметку. 
ШЦ-III– характерная черта – односторонние губки и боль-
шие 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 ис-
пользовании, т. к. результаты замеров отображаются на ци-
ферблате с круговой шкалой. 

Цифровые – имеют небольшой дисплей, на который выво-
дятся 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 мо-
делей, обладающих повышенной точностью измерений. 

Проверка исправности 

Перед работой проверяют техническое состояние штанген-
циркуля. Если прибор имеет перекошенные губки, пользовать-
ся им нельзя. Не допускаются также забоины, коррозия 
и царапины на рабочих поверхностях. Необходимо, чтобы тор-
цы 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 необходи-
мости выполняют настройку. 
Для настройки на нулевой отсчёт штангенциркуля следу-
ет сдвинуть плотно губки, и, убедившись (на просвет) 
в отсутствии между губками посторонних частиц, прове-
рить 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, кото-
рое регулируется стопорным винтом. Необходимо, чтобы при 
совмещённых губках нулевой штрих нониуса совпадал с нуле-
вым штрихом штанги. В противном случае требуется пере-
установка 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 по-
грешность больше допустимой погрешности средства измере-
ния (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 точ-
ности. 
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 письмен-
ный 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 содер-
жать: наименование и цель работы; краткие сведения об ис-
пользуемых измерительных приборах; эскиз контролируемой 
детали; результаты измерений, расчётов и оценок; выводы. 
Работа, выполненная не по своему варианту, не зачитыва-
ется. 

5. Контрольные вопросы

1. Что понимается под техническими измерениями и кон-
тролем? 
2. Что понимается под методом измерений? Укажите мето-
ды 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.