5.4.8. Эксплуатационная погрешность

Эксплуатационная погрешность возникает в ходе работы прибора между его настройками. Эксплуатационную погрешность может характеризовать смещение настройки, которое возникает от износа измерительных наконечников и темпа сбоя настройки из-за ненадежного крепления отсчетного устройства прибора, случайных ударов при установке объекта измерения, вибраций и т. п.

При активном контроле эксплуатационная погрешность может достигать значительных величин, особенно если измеряется вращающаяся деталь. Для уменьшения этой погрешности необходимо чаще проводить настройку измерительного прибора или приспособления.

Измерительные наконечники, с целью уменьшения их износа, рекомендуется изготавливать из твердых материалов: закаленных сталей (ШХ15), твердых сплавов (ВК6м, ВК8), электрокорунда, лейкосапфира, рубина, в особых случаях – алмаза.

5.4.9. Пример расчета погрешности измерения

Рассмотрим пример расчета погрешности измерения отклонения от перпендикулярности стенки детали изображенной на рис. 5.15 относительно ее основания.

Рис. 5.15. Деталь

Так как допуск перпендикулярности достаточно грубый, для измерения отклонения от перпендикулярности выберем схему измерения изображенную на рис. 5.9,б.

Измерительное приспособление для измерения отклонения от перпендикулярности изображено на рис. 5.16.

В качестве отсчетного устройства выберем индикатор часового типа ИЧ-5, с ценой деления 0,01 мм и пределами измерения от 0 до 5 мм.

Настройка измерительного устройства производится на поверочной плите с помощью лекального угольника УЛ 10060 первого класса точности. Индикатор по угольнику устанавливается на ноль, а потом измеряется отклонение от настроенного значения.

При осуществлении измерения по данной схеме будут присутствовать следующие погрешности.

1. Инструментальная погрешность. Для индикатора ИЧ-5 она составляет  = 16 мкм (см. табл. 5.2).

_И = 16 мкм.

Рис. 5.16. Измерение отклонения от перпендикулярности

2. Погрешность схемы. Как показано в разделе 5.4.2 она составит:

Из рис. 5.16: L = 100 мм, L₁ = 90 мм.

Из чертежа детали (рис. 5.15): _пер = 100 мкм, _пр = 20 мкм.

мкм.

3. Погрешность базирования. В данной схеме полностью соблюдается принцип единства баз, поэтому погрешностью базирования можно пренебречь, и считать ее равной нулю.

4. Погрешность из-за температурных деформаций. При измерении отклонения от перпендикулярности, когда измеряется разность между проверяемой и эталонной деталями, температурные деформации не будут существенно влиять на точность измерения. Поэтому эту погрешность считаем равной нулю.

5. Погрешность от действия силы при измерении. Силовые деформации в случае, когда измерительная головка крепится на консоли, определятся по формуле:

,

где:

Р – расчетная сила, в нашем случае из табл. 5.2 она равна 0,6Н;

L – вылет консоли в нашем случае 90 мм;

J_К – момент инерции консоли;

Е_К – модуль упругости материала консоли, для стали 210⁵ Н/мм².

Момент инерции консоли для прямоугольного сечения: J_К = bh³/12. В нашем случае по конструктивным соображениям h = 15 мм, b = 12 мм. Тогда величина J_К = 1215³/12 = 3375 мм⁴.

_С = 0,690³/(3210⁵3375) = 0,00022 мм = 0,22 мкм.

6. Погрешность настройки. В данном случае настройка производится с помощью лекального угольника УЛ 10060 первого класса точности. Погрешность самого угольника полностью войдет в погрешность настройки. По ГОСТ 3749-1-77 (см. [6] ст. 246) эта погрешность будет равна допускаемой погрешности угольника и составит 6 мкм.

_НАСТ = 6 мкм.

7. Погрешность оператора. Так как для отсчета показаний используется стрелочный прибор, при измерениях будет присутствовать погрешность от параллакса.

_ПАР = 0,13h/S,

где h – расстояние от указателя до шкалы, S – чувствительность измерительного устройства.

Для индикатора часового типа h = 1 мм, S = 100. Тогда погрешность от параллакса составит:

_ПАР = 0,131/100 = 0,0013 мм = 1,3 мкм.

8. Эксплуатационная погрешность. В данном случае рассчитывается погрешность нового измерительного устройства, поэтому эксплуатационной погрешностью пренебрегаем.

Все найденные выше погрешности являются независимыми, поэтому их суммируют геометрически:

мкм.

Исходя из того, что допускаемая погрешность при измерении не должна превышать 30% от допуска на контролируемую величину, получим: _ДОП = 30 мкм.

Из расчета видно, что расчетная погрешность меньше допускаемой при данных измерениях, следовательно, предлагаемое измерительное приспособление может быть изготовлено.

Если расчетная погрешность превысит допускаемую, необходимо уменьшить отдельные составляющие погрешности (например, взять более точную измерительную головку). В случае если это не удается сделать, предложить другую схему измерения и другую конструкцию приспособления.