Основные требования, предъявляемые при проектировании к создаваемым приборам и установкам

При создании любых средств измерения необходимо, чтобы они или их части независимо от назначения отвечали единой системе требований, обеспечивающих выполнение данными средствами контроля поставленной задачи - получение надежной информации о заданном параметре или состоянии контролируемого объекта. В более широком варианте данные требования можно представить в виде следующей системы:

1. Обеспечение заданной точности функционирования.

2. Обеспечение прочности и жесткости деталей и узлов всей установки в целом.

3. Обеспечение надежности и долговечности.

4. Оптимальный габаритный размер.

5. Экономическая обоснованность и дизайн (эргономика).

Под заданной точности функционирования следует понимать гарантированное обеспечение необходимой точности получаемых результатов. Обычно это устанавливается соотношением необходимой точности изготовления измеряемого объекта и максимальной погрешности измерительного приспособления. В большинстве случаев данное соотношение конкретно оговаривается нормативными документами. Однако в технике принято считать, что погрешность используемого приспособления должна составлять не более 8...10% от допуска контролируемого параметра. При измерении размеров, допуск которых составляет менее 0,015 мм допускается использовать приспособления с погрешностью измерения до 30% от допуска измеряемого размера. Однако для обеспечения достоверности получаемых результатов измерений требуется разработка специальной системы контроля и оценки результатов.

Обеспечение прочности и жесткости деталей и узлов всей установки в целом необходимо для получения стабильной погрешности измерения и неизменность точностных параметров приспособления во времени и при многочисленных транспортировках.

Надежность и долговечность - являются основными параметрами эксплуатации любого технического устройства и под ними понимают стабильность ( неизменность ) эксплуатационных параметров в течение всего гарантированного срока эксплуатации. При интенсивной эксплуатации приспособления таким нормативным сроком может быть 1 или 3 года, при нормальной технической эксплуатации этот срок - 10 лет. Однако независимо от этого каждое такое приспособление должно 1 раз в год проходить контрольную проверку ( поверку или юстировку ) специальными экспертами или доже специальными контрольными организациями.

Контрольные приборы в зависимости от назначения могут быть стационарными или переносными. В первом случае считается, что наиболее оптимальные конструкции должны иметь габаритные размеры, превышающие не более чем в 5 раз габаритные размеры контролируемого изделия ( данное соотношение достаточно условно ). Во втором случае рекомендуется, чтобы размер приспособления не превышал габаритных размеров детали и был легко транспортируем.

Необходимость создания любого измерительного прибора должна быть экономически обоснованна, под чем обычно понимают получение экономического эффекта, перекрывающего ( в несколько раз ) затраты на проектирование и изготовление прибора. Обычно это бывает обосновано высокими требованиями к эксплуатационным параметрам объекта, а следовательно их обязательного контроля, и отсутствием или невозможностью применения серийно выпускаемых средств измерения. Под дизайном (эргономикой) понимают удобство эксплуатации и обслуживания прибора.

Указанные требования должны соответствовать условиям работы прибора, под которыми обычно понимают:

1. температуру окружающей среды - верхний и нижний температурные пределы, при которых должна соблюдаться достоверность показаний с достаточной точностью и при которых предназначен функционировать измерительное устройство;

2. агрессивность среды - способность измерительного приспособления функционировать в заданной обычно химически активной среде;

3. уровень радиации - условие по п.1 с учетом влияния уровня радиации особенно на электронные системы прибора;

4. значительные нагрузки - связано с проведением динамических испытаний, а также с условиями транспортировки измерительных приспособлений;

5. вибрации - способность выдерживать необходимый уровень вибраций ( повторение условий п.4 ).

При создании любого нового объекта используется общая последовательность действий ( этапы проектирования ), которую можно представить упрощенной схемой:

1
Разработка тех. задания на проектирование
2
Варианты расчётов и предварительное проектирование
3
Разработка тех. (ТУ) условий на проектирование
4
Разработка и выбор принципиальной схемы
5
Макетирование прибора или отдельных элементов
6
Эскизный проект
7
Технический проект
8
Рабочий проект
9
Разработка технологического процесса использования прибора в рабочих условиях
1	0
Изготовление опытной серии или образца
1		1
Изготовление рабочего образца или серии

1. Этап - постановка задания, то есть на какой основе и по каким организационным требованиям необходимо создание нового объекта ( измерительного прибора или приспособления ).

2. Этап - разработка основной схемы (структуры) процесса измерения.

3. Этап - выбор оптимального способа контроля.

4. Этап - разработка конкретных конструкторских схем реализации применяемого способа измерения.

5. Этап - изготовление опытных образцов элементов прибора не обладающих достаточной надёжностью.

6. Этап - эскизный проект – первая конструкторская проработка прибора (сборочный чертёж, требующий доработки и согласования).

7. Этап - тех. проект – разработка и согласование со всеми заинтересованными сторонами общей конструкции прибора ( сборочные чертежи ).

8. Этап - рабочий проект - разработка рабочих чертежей ( чертежей деталей ) и корректировка сборочных чертежей.

9. Этап - разработка методики использования измерительного устройства.

10. Этап - изготовление опытных образцов и проведение их испытаний.

11. Этап - изготовление опытно - промышленной партии, передача ее на предприятия - пользователи и проведение опытно - промышленных испытаний.

Таким образом процесс создания нового прибора достаточно длителен и трудоемок. Поэтому при проектировании очень широко применяется опыт, наработанный в данной области машиностроения как по созданию оригинальных конструкций отдельных объектов, так и разработке их узлов, соединений, элементов и отдельных деталей.