Порядок выполнения лабораторной работы
1. Средством измерения назначенного преподавателем измерить размеры L, D партии валиков рис. 1.1.
2. Определить минимальное Amin и максимальное Amax значение данной выборки для каждого размера L и D.
3. Разбить весь диапазон размеров данной выборки от минимального Amin до максимального Amax на заданное количество одинаковых групп К равное шести.
4. Определить среднее арифметическое значение действительных размеров М и среднее квадратичное отклонение σ, а так же значение .
5. Посчитать максимальный XRmax и минимальный XRmin расчетные размеры и технологический расчетный допуск ТR.
6. Записать число деталей, соответствующих каждой группе.
7. Построить гистограмму фактического распределения деталей по размерным группам. По горизонтальной оси - размерные интервалы (номер группы) от 1 до К. Каждый интервал равен . По вертикальной оси показывают количество деталей, попавших в каждую группу.
8. Под гистограммой нанести расчетное поле допуска ТR с указанием предельных отклонений от номинального размера и стандартное поле допуска TS.
Пример построения столбчатой диаграммы распределения.
Рис. 1.2 Столбчатая диаграмма распределения
Отчет о лабораторной работе должен содержать:
1. Название и цель лабораторной работы.
2. Задание по варианту.
3. Выписанные определения среднеквадратического отклонения, и математического ожидания.
4. Расчёты параметров σ, ,М, TR, а также выбранное стандартное поле допуска TS.
5. Построенную столбчатую диаграмму распределения размеров.
6. Количество размеров деталей входящую в каждую группу.
7. Вывод.
Контрольные вопросы к лабораторной работе
1. Из каких основных элементов состоит система СИ.
2. Назовите основные характеристики случайных ошибок.
3. Для чего необходим поправочный коэффициент Е при определении величины технологического допуска.
4. Каким образом назначают стандартное верхнее и нижнее предельное отклонение для валов и отверстий, по расчетным значениям XRmax и XRmin.
2. ЭТАЛОНЫ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
Государственная система обеспечения единства измерений устанавливает требования к эталонам единиц физических величин и к системе передачи размера единицы каждой величины к рабочим средствам измерений.
Эталоны единиц физических величин - средства измерений (или комплексы средств измерений), обеспечивающие воспроизведение и (или) хранение единиц с целью передачи их размеров рабочим средствам измерений. Передача размеров осуществляется с помощью поверочных схем.
В настоящее время в стране действует примерно 130 эталонов единиц физических величин. Эталоны единиц классифицируют по ряду признаков. Соответственно делению физических величин различают эталоны основных и производных единиц, а по точности воспроизведения единиц и подчиненности - первичные (исходные) и вторичные.
Первичные эталоны воспроизводят и (или) хранят единицы и передают их размеры с наивысшей точностью, достижимой в данной области измерений. Разновидностью первичных эталонов являются специальные эталоны, предназначенные для воспроизведения единиц в установленных особых условиях (сверхвысокие частоты, малые и большие энергии, давления, температуры и т. п.). Первичные и специальные эталоны, официально утвержденные в качестве исходных для страны, называют государственными, на каждый из них утверждают государственный стандарт.
К вторичным эталонам относят эталоны - копии, эталоны сравнения и рабочие эталоны. Эталоны - копии предназначены для передачи размера единицы рабочим эталонам, которые служат для поверки образцовых и наиболее точных рабочих средств измерений. Эталоны сравнения предназначены для взаимного сличения эталонов, которые не могут быть непосредственно сличены друг с другом.
По своему составу эталоны могут быть одиночные и групповые. Одиночный эталон представляет собой одну меру (прибор или установку), а групповой эталон состоит из однотипных мер (измерительных устройств), воспроизводящих размер единицы в виде среднего арифметического результатов воспроизведения каждым из элементов этой совокупности.
Кроме национальных эталонов, имеются международные эталоны, принадлежащие группе стран и предназначенные для поддержания единства измерений в международном масштабе путем периодического сличения национальных эталонов с международным и между собой.
Государственный первичный эталон единицы массы - килограмма состоит из национального прототипа килограмма (гири из платино-иридевого сплава) и эталонных весов, предназначенных для передачи размера единицы массы вторичным эталонам. Среднее квадратическое отклонение относительной погрешности воспроизведения эталоном единицы массы равно 7.10-9
В настоящее время ведутся работы по созданию "естественного" эталона единицы массы, например, используя счет числа молекул.
Государственный первичный эталон единиц длины - комплекс средств, воспроизводящих метр в виде 1650763,73 длин волн излучения в вакууме, соответствующего переходу между определенными уровнями атома крипто-на-86. Эталон обеспечивает воспроизведения метра с средним квадратическим отклонением результата измерений, не превышающим 5.10 -9.
Государственный первичный эталон единицы времени - комплекс средств, воспроизводящих секунду в виде 192 631 770 периодов колебаний электромагнитного излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия - 133. Этот эталон является также эталоном единицы частоты - герца. Он обеспечивает воспроизведение единиц с относительным средним квадратическим отклонением результата измерений, не превышающим 1.10-13, при неисключенной относительной систематической погрешности, не превышающей 1.10 -12 .
Появление высокостабильных лазеров позволило осуществить согласованное определение метра и секунды на основе одной линии излучения. В связи с этим в 1983г. XVII Генеральной конференцией по мерам и весам принято решение о новом определении метра, в соответствии с которым, метр определен как длина пути, проходимого светом за 1/299 792 548 долю секунды. В настоящее время ведутся работы по созданию единого эталона единиц времени, частоты и длины. При этом используется фундаментальная зависимость;
l = ct
где l - путь, проходимый излучением, с =299 792 548 м/с - скорость света (излучения); t - время.
Государственный первичный эталон единицы силы постоянного тока -ампера - это комплекс средств, в состав которых входят токовые весы. В токовых весах, представляющих собой рычажные равноплечие весы, с одной стороны на коромысло действует сила взаимодействия двух соленоидов, обтекаемых постоянным током, а с другой стороны - гиря известной массы. При равновесии весов сила тока определяется через массу гири, ускорение свободного падения в месте расположения весов и постоянную электродинамической системы (двух соленоидов), зависящую от формы и размеров соленоидов, диаметра сечения провода соленоидов, значения относительной магнитной проницаемости среды и т. д. Таким образом, ампер воспроизводится через основные единицы - метр, килограмм и секунду. Эталон воспроизводит размер ампера с относительным средним квадратическим отклонением результата измерений, не превышающим 4.10-6, при относительной систематической погрешности, не превышающей 8.10-6.
Для поддержания единства измерений можно ограничиваться созданием эталонов только основных величин. Однако для облегчения выполнения этой задачи созданы эталоны производных единиц. Рассмотрим некоторые эталоны производных единиц электрических величин.
В состав государственного эталона вольта входит: мера напряжения на основе эффекта Джозефсона (возникновение напряжения между разделенными тонким слоем диэлектрика двумя сверхпроводниками в высокочастотном электромагнитном поле); группа насыщенных нормальных элементов для хранения размера единицы, компенсатор постоянного тока для сличения нормальных элементов. Эталон воспроизводит размер вольта с относительным средним квадратичным отклонением результата измерения, не превышающим 5.10-8 при относительной неисключенной систематической погрешности, не превышающей 1.10-6.
Государственный эталон единицы сопротивления воспроизводит Ом с помощью 10 манганиновых катушек сопротивления с относительным среднеквадратическим отклонением результата измерений, не превышающим 1.10-7, при неисключенной относительной систематической погрешности, не превышающей 5.10-7.
Государственный эталон единицы емкости воспроизводит фарад с помощью конденсатора с относительным среднеквадратическим отклонением результата измерений, не превышающим 7.10-7, при неисключенной относительной систематической погрешности, не превышающей 13.10-7.
Государственный эталон единицы индуктивности воспроизводит генри с помощью четырех катушек индуктивности с относительным средним квадратическим отклонением результата измерений, не превышающим 1.10-5, при неисключенной относительной систематической погрешности, не превышающей 1.10-5.
2.1 Лабораторная работа №1
Ознакомление с видами материальных эталонов. Построение структуры эталонной базы.
Цель работы
Ознакомится с эталонной базой лаборатории Г556. Научится составлять размерные наборы концевых мер длинны, и весовых мер.
Теоретические предпосылки
Эталонный набор - эталон, состоящий из совокупности средств измерений, позволяющих воспроизводить и (или) хранить единицу в диапазоне, представляющем объединение диапазонов указанных средств.
Эталонные наборы создаются в тех случаях, когда необходимо охватить определенную область значений физической величины.
Пример - Эталонные разновесы (наборы эталонных гирь) и эталонные наборы ареометров, наборы концевых или штриховых мер длинны.