Министерство образования и науки

Республики Казахстан

РГП Костанайский государственный

Университет имени Ахмета Байтурсынова

Кафедра «технический сервис»

НУРУШЕВ СЕРИК ЗАКИРОВИЧ

Методические указания к выполнению лабораторных работ по взаимозаменяемости , стандартизации и техническим измерениям

Костанай,

2003

ББК

Автор: Нурушев С.З. – кандидат технических наук, доцент кафедры «Технический сервис».

Рецензенты: Щербаков Н.В. – кандидат технических наук, доцент кафедры «Машиностроительный парк».

Методические указания к выполнению лабораторных работ по взаимозаменяемости, стандартизации и техническим измерениям. – Костанай: КГУ им.Байтурсынова, 2003-94 с.

Методические указания составлены на основе типовой программы «Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения». Содержат рекомендации по выполнению лабораторных работ и предусматривают самостоятельную работу с пособиями, стандартами и справочной литературой.

Методические указания предназначены для студентов инженерного факультета по специальности 4405 – механизация с/х производства, 4406 – агротехнический сервис.

Рекомендовано к изданию методической комиссией инженерного факультета Костанайского государственного университета им.А.Байтурсынова (протокол №…от…………….)

Рекомендовано к изданию методическим советом Костанайского государственного университета им.А.Байтурсынова (протокол № 3 от 19 июня 200г)

© Костанайский государственный университет им.А.Байтурсынова

Содержание

Введение………………………………………………………………………….....4

Лабораторная работа №1 «Основные понятия метрологии измерительной техники»…………………………………………………………………………...........5

Лабораторная работа №2 «Микрометрический инструмент»………………….20

Лабораторная работа №3 «Индикаторный инструмент»……………………….33

Лабораторная работа №4 «Меры и калибры»…………………………………...44

Лабораторная работа №5 «Средства для измерения углов и конусов»……….54

Лабораторная работа №6 «Средства для измерения прямолинейности, плоскостности, горизонтальности и шероховатости поверхности»…………………………………………………………………………………60

Лабораторная работа №7 «Переаттестация микрометра»……………………….20

Лабораторная работа №8 «Измерение среднего диаметра резьбы»………………………………………………………………………………….33

Лабораторная работа №9 «Измерение элементов зубчатых колёс»………………………………...44

Введение

Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения представляют собой единый курс, освоение которого являются частью профессиональной подготовки инженеров.

В курсе рассматриваются общие принципы взаимозаменяемости и основы технических измерений при производстве и ремонте машин, системы допусков и посадок типовых сопряжений деталей машин. Средства контроля деталей, а также основные принципы государственной системы стандартизации и ее методические основы.

Данная работа содержит методические указания и порядок выполнения лабораторных работ по взаимозаменяемости, стандартизации и техническим измерениям.

Целью данного методического указания является знакомство студентов с основами технических измерений, методами и средствами измерений.

В работе большое внимание уделяется устройству и техническим характеристикам измерительных средств.

Целью данного методического указания является знакомство студентов с основами технических измерений, методами и средствами измерений.

В работе большое внимание уделяется утройству и техническим характеристикам измерительных средств.

Методическое указание предназначено для студентов дневного и заочного отделения инженерного факультета Костанайского государственного университета им.А.Байтурсынова, а также может быть использовано студентами инженерных факультетов других вузов.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ТЕМА: ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ МЕТРОЛОГИИ И ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ

ТЕХНИКИ. ШТАНГЕНИНСТРУМЕНТЫ

1. Метрология – это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Эта наука охватывает все области технических измерений и контроля разнообразных процессов промышленного производства.

Под измерением понимается процесс сопоставления какой-либо величины (длины, температуры, давления и т.д.) с такой же величиной, условно принятой за единицу. Число, выражающее отношение измеряемой величины, принятой за единицу, есть результат измерения.

Под контролем понимается процесс сопоставления какой-либо величины с предписанными пределами. При контроле не устанавливается численное значение измеряемой величины, а только выясняется, укладываются ли она в предписанных пределах. В этом заключается основное различие между измерением и контролем. Сходство же между ними состоит в том, что как контроль, так и непосредственное измерение выполняются с одной и той же точностью.

2. Средства измерений – это всевозможные устройства, с помощью которых осуществляется сравнение измеряемой величины с величиной, принятой за единицу.

По конструкции и характеру использования все средства измерений и контроля классифицируются на три основные группы: меры, измерительные приборы (или инструменты) и калибры.

Мерами называются средства измерений в виде тела или устройства, предназначенные для воспроизведения физической величины заданного значения (гиря, плоскопараллельная концевая мера длина, линейка с делениями, катушка электрического сопротивления). Меры могут быть однозначными и многозначными. Однозначные меры воспроизводят непосредственно единицу величины, либо кратное или дробное ее значение (концевые и угловые мерные плитки и т.д.). Многозначные меры воспроизводят ряд кратных или дробных значений единицы какой-либо величины между определенными пределами (масштабные линейки, лимбы и т.д.). К мерам относятся также стандартные образцы и образцовые вещества.

Стандартные образцы и образцовые вещества – представляют собой меры в виде тела или вещества определенного и строго регламентированного содержания (образцы шероховатости, твердости и т.д.).

Калибрами называются бесшкальные инструменты, служащие для контроля соответствия действительных размеров, отклонения формы и взаимного расположения частей изделия техническим условия или заданным размерам.

5

Калибры нельзя отнести к мерам, т.к. они прямо не воспроизводят единицы величин; их нельзя отнести и к измерительным приборам, т.к. они не позволяют сравнивать измеряемую величину с соответствующими мерами, калибры входят группу средств контроля. Они являются одним из наиболее распространенных технических средств контроля производства в машиностроении.

Измерительными приборами или инструментами называются более или менее сложные устройства, посредством которых измеряемые величины прямо или косвенно сравниваются с единицами этих величин. Измерительный прибор в отличие от меры не воспроизводит известное значение величины, а она должна подводиться к нему извне, воздействовать на него тем или иным способом.

Деление средств измерения на приборы и инструменты является условным. Такие простейшие средства измерения, как линейки, штангенинструменты и микрометрические инструменты для измерения линейных величин, обычно относят к группе измерительных инструментов, а более сложные к группе измерительных приборов.

По условному назначению средства измерения делятся на две группы:

а) для контроля и измерения размеров и формы деталей в процессе их изготовления (штангенинструменты, микрометры, миниметры, угломеры и т.д.).

б) для контроля и измерений режимов работы узлов и агрегатов в процессе их испытания и эксплуатации, а также для контроля и измерения самих технологических процессов (тахометры, термометры, динамометры и т.п.).

По характеру применения средства измерений линейных и угловых величин бывают универсальные и специального назначения.

Универсальные средства измерений линейных и угловых величин подразделяются на такие группы:

а) простейшие средства измерения к которым относятся шкальные и бесшкальные кронциркули, телескопические нутромеры и т.д.;

б) штриховые раздвижные инструменты, снабженные линейным нониусом (штангенинструменты, угломеры и др.);

в) микрометрические инструменты, основанные на применении микропары (микрометры, микрометрические нутромеры и глубиномеры);

г) рычажно-механические приборы, которые, в свою очередь делятся на собственно рычажные (миниметры), зубчатые (индикаторы), рычажно-зубчатые пружинные (микрокаторы) и комбинированные;

д) рычажно-оптические приборы (оптиметры и инструментальные микроскопы);

е) пневматические приборы;

ж) электрические приборы.

Средства измерений линейных величин подразделяются на следующие группы:

а) средства измерения плоскостности и горизонтальности (проверочные

6

линейки, плиты и различные уровни);

б) средства измерения шероховатости поверхности;

в) средства измерения цилиндрических резьб (микрометрические резьбомеры, резьбовые штихмасы и т.п.);

г) средства измерения зубчатых цилиндрических и конических колес, а также деталей червячных передач (кромочный зубомер, тангенциальный зубомер, нормалемер, биениемер и т.п.);

д) средства измерения деталей шлицевых соединений;

е) средства измерения режущих инструментов.

3. Измерение (ГОСТ 16263-70) – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.

По настройке инструмента метод измерений может быть абсолютный и относительный, по отсчету-прямой и косвенный, по техническим условиям – комплексный и дифференцированный, по контакту с измеряемой деталью - контактный и бесконтактный.

Под абсолютным измерением понимается такое при котором измеряемая величина определяется непосредственно по шкале прибора, т.е. по шкале сразу считывается абсолютное значение определяемого размера, например измерение штангенциркулем.

При относительном измерении определяют только отклонение значения какой-либо величины от установленной меры или образца. Например, находят размер детали индикатором со стойкой после его настройки по концевым мерам длины.

Прямое измерение при котором значение измеряемой величины устанавливают прямо по показанию прибора. Например, измерение массы на циферблатных весах, температуры термостатом, размера штангенциркулем.

Косвенное измерение это когда значения измеряемой величины определяют по результатам прямых измерений других величин (или другой величины), связанных с искомой определенной зависимостью. Например, длину окружности определяют измерив диаметр и через него вычислив длину окружности.

Комплексное измерение или контроль осуществляют, используя специальные приборы или калибры, которые позволяют сразу дать заключение о годности детали по всем или нескольким параметрам. Например, при контроле шлицевыми пробками и кольцами.

Дифференцированное (поэлементное) измерение или контроль заключается в независимой проверке каждого элемента детали в отдельности. Например, определение наружного и внутреннего диаметра, а также ширины шлица в шлицевых соединениях. Заключение о годности детали делают по результатам всех измерений.

Контактным называются измерения, при котором измерительные поверх -

7

ности прибора или инструмента непосредственно соприкасаются с поверхностью измеряемой детали.

При бесконтактном измерении инструмент не соприкасается с поверхностью измеряемой детали (пневматические, оптические и другие приборы).

4. Метод измерений – это совокупность приемов использования принципов и средств измерений.

Существуют следующие основные методы измерений ГОСТ 16263-70: непосредственной оценки, дифференциальной, нулевой и метод совпадений.

Метод непосредственной оценки дает значение измеряемой величины непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия (измерение размера детали микрометром, температуры – термометром, силы электрического тока – амперметром и т.п.). При этом применяют в основном показывающие измерительные приборы. Точность измерения невысока из-за погрешностей, связанных с необходимостью градуировки шкал приборов и влияния посторонних величин.

Дифференциальный (или разностный) метод характеризуется измерением разности между значениями измеряемой и известной (воспроизводимой мерой) величинами. Например, определяют отклонение контролируемого диаметра детали на оптиметре после его настройки на ноль по блоку концевых мер длины.

Метод позволяет получить результаты с высокой точностью, однако осуществление метода возможно только при условии воспроизведения с большей точностью известной величины, значение которой близко к значению измеряемой.

Нулевой метод – также разновидность метода сравнения с мерой, при котором результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля. Например, взвешивание груза на рычажных весах, измерение электрического сопротивления, емкости по схеме моста с полным его уравновешиванием.

Метод совпадений – есть метод сравнения с мерой, в котором разность между измеряемыми значением величины и значением, воспроизводимым мерой, измеряют, используя совпадение отметок шкал или периодических сигналов известной и неизвестной величин. Например, при измерении штангенциркулем используют совпадение отметок основной и нониусной шкал, сравнение радиосигналов точного времени с ходом хронометра и т.д.).

5. Основные метрологические показатели средств измерения

К метрологическим показателям средств измерений относятся: цена деления шкалы, интервал деления шкалы, допустимая погрешность измерительного средства, пределы измерений и измерительное усилие.

Цена деления шкалы установленная разность значений измеряемой вели -

8

чины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы. Например, у индикатора часового типа цена деления равна 0,01 мм. Если стрелка прибора переместится от одного деления шкалы до другого, это значит, что измерительный наконечник переместился на 0,01 мм.

Интервал деления шкалы (или деление шкалы) – расстояние между серединами двух соседних отметок шкалы. У большинства измерительных средств интервал деления составляет от 1 до 2,5 мм. Чем больше интервал деления на шкале, тем удобнее отсчет по шкале, хотя это ведет к увеличению ее габаритов.

Погрешность показания прибора - разность между показанием прибора и действительным значением измеряемой величины, которое может быть установлено путем измерения образцовым прибором.

Погрешность измерения - суммарная погрешность, в которую входит погрешность установки при измерении, погрешность настройки, температурная погрешность и многие другие.

Пределы допускаемой погрешности средства измерения - наибольшая (без учета знака) погрешность средства измерения, при которой оно может быть признано годным и допущено к применению.

Пределы измерений измерительного средства – это наибольший и наименьший размеры, которые можно измерить данным средством.

Пределы измерений по шкале – наибольшее и наименьшее значение размера, которое можно отсчитать непосредственно по шкале.

Измерительное усилие – усилие, возникающее в процессе измерения при контакте измерительных поверхностей с контролируемым изделием.

6. Метрологическая аттестация средств измерений (ГОСТ16263-76).

Для обеспечения единства и достоверности измерений в стране создана единая метрологическая служба, которая периодически должна исследовать применяемые на предприятии средства измерений и выдавать документ о их годности.