119

Федеральное агентство по образованию

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Сибирский федеральный университет»

В.С. Секацкий, Н.В. Мерзликина

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ И КОНТРОЛЯ

Учебное пособие

Красноярск 2007

УДК 006(076)

С 28

Секацкий, В. С., Мерзликина Н.В.

С 28 Методы и средства измерений и контроля: Учебное пособие / В. С. Секацкий, Н.В. Мерзликина. Красноярск: ИПЦ СФУ, 2007. с.

Приведены основные понятия о методах и средствах измерения и контроля. Подробно рассмотрены средства измерений и контроля геометрических параметров деталей машин и механизмов.

Предназначено для бакалавров всех форм обучения по направлению подготовки 220500.62 «Стандартизация, управление качеством и метрология» (укрупненная группа 220000 «Автоматизация и управление») по дисциплине «Методы и средства измерений и контроля», а также может быть использовано преподавателями, аспирантами и студентами других специальностей при изучении вопросов, связанных со средствами измерений и контроля.

УДК 006(076)

Ó Секацкий В. С., 2007

Ó Мерзликина Н.В., 2007

Ó СФУ, 2007

Введение

Качество выпускаемой продукции на машиностроительных предприятиях в значительной мере зависит от количества и качества измерений, с помощью которых контролируются как технологические параметры производственных процессов, так и параметры, характеристики и свойства получаемых изделий. В машиностроении до 15% трудовых затрат приходится на выполнение линейных и угловых измерений, которые обеспечивают качество, надёжность и взаимозаменяемость изделий.

Без измерений невозможно представить функционирование ни одной отрасли народного хозяйства. Еще Галилео Галилей писал, что “надо измерять все измеримое и делать измеримым то, что пока еще не подается измерению”. А русский ученый Б.С. Якоби утверждал, что “искусство измерения является могущественным оружием, созданным человеческим разумом для проникновения в законы природы”.

Точность измерений, нормирование и контроль характеристик процессов и продукции во все времена были необходимы человеку для его созидательной деятельности. С развитием же промышленности и торгово-экономических связей мировому сообществу потребовалась система, обеспечивающая получение достоверных и по возможности полных данных о состоянии материального мира.

Современная техника измерений сложилась в результате длительного развития методов и средств измерений. Ускоренный прогресс техники измерений начался во второй половине XVIII в. и был связан с развитием промышленности. Повышение точности и производительности измерительных приборов происходило благодаря использованию новых принципов измерений, основанных на достижениях науки и техники. Первые приборы для высокоточных линейных измерений – компараторы для сравнения штриховых мер – были созданы в 1792 г.

Промышленное производство приборов для абсолютных измерений организовано: штангенциркулей в 1850 г., микрометров в 1867 г. В конце XIX века получили широкое распространение сначала нормальные, а затем предельные калибры, появились концевые меры длины. В 1890 г. разработаны рычажные, затем зубчатые и рычажно-зубчатые головки. Эти механические приборы, предназначенные для относительных измерений, резко повысили точность.

С 20-х годов ХХ века быстро развиваются оптико-механические приборы:

оптиметры созданы в 1920 г.;

интерференционные приборы в - 1923 г.;

универсальный микроскоп и измерительные машины – в 1926 г.;

проекторы – в 1930 г.

В 30-е годы были созданы первые электрические и пневматические приборы, в 70-е годы начато производство измерительной лазерной техники.

Развитие мер шло в направлении создания единой Международной системы единиц. На первом этапе возникли трудно сопоставимые национальные меры, которые определялись такими условными единицами, как локоть, фут (ступня), вершок (половина указательного пальца), а позднее – специальными образцами.

В конце XVIII века во Франции была разработана метрическая система мер, основанная на “естественных” эталонах – метре и килограмме. Метр был определён как длина одной десятимиллионной части четверти Парижского меридиана. Первый прототип метра, названный ”метр Архива”, был изготовлен в виде платиновой концевой меры длиной 1 м, шириной 25 мм и толщиной 4 мм. Чтобы избежать расхождений в определении метра вследствие погрешностей измерений, по прототипу был изготовлен 31 эталон в виде штриховых мер из платиноиридиевого сплава, отличающегося высокой размерной стабильностью во времени.

Каждый эталон представлял брус Х-образного сечения, размером 20х20 мм, со штрихами, нанесёнными по краям на расстоянии 1 м друг от друга. Эталон № 6 в 1889 году был утверждён в качестве международного прототипа метра. Эталон № 28, полученный Россией, был в дальнейшем утверждён Государственным эталоном СССР. С 1960 года создан новый современный эталон метра, основанный на сравнении с длиной волны света.

В 1899 г. в России, после подписания Метрической конвенции, была разрешена к использованию метрическая система мер наряду с действующей тогда национальной системой мер (сажень, фунт и ведро и др.). Большой вклад в развитие метрологии и метрической системы мер в России внёс великий русский учёный Д.И. Менделеев. В 1918 году русская система мер была отменена и заменена метрической системой. Международное признание и развитие метрической системы мер, расширение международного сотрудничества привели к тому, что в 1960 году 11 Генеральная конференция по мерам и весам утвердила “Международную систему единиц”, основанную на метрической системе мер.

Совершенствование методов и средств измерений происходит непрерывно. Их успешное освоение и использование на производстве требует знаний основ технических измерений, знакомства с устройством современных измерительных приборов и приёмами работы на них.

В настоящее время отмечается быстрое создание новых средств измерения и контроля, связанных с использованием компьютерной техники или ее элементов. Классические схемы и устройства в сочетании с приборами настоящего и будущего приведены в данном учебном пособии.