Глава 1. Постановка задачи

1. Термины и определения

Поверка средств измерений - совокупность операций, выполняемых органами государственной метрологической службы (другими уполномоченными на то органами, организациями) с целью определения и подтверждения соответствия средства измерений установленным техническим требованиям.

Калибровка средств измерений - совокупность операций, выполняемых с целью определения и подтверждения действительных значений метрологических характеристик и (или) пригодности к применению средства измерений, не подлежащего государственному метрологическому контролю и надзору.

Средствами измерений (СИ) называют применяемые при измерениях технические средства, имеющие нормированные метрологические свойства. В этом определении основную смысловую нагрузку, вскрывающую метрологическую суть средств измерений (СИ), несут слова «нормированные метрологические свойства». Наличие нормированных метрологических свойств означает, во-первых, что средство измерений способно хранить или воспроизводить единицу (или шкалу) измеряемой величины, и, во-вторых, размер этой единицы остается неизменным в течение определенного времени.

Метрологические характеристики (МХ) — это характеристики свойств средства измерений, оказывающие влияние на результат измерения и его погрешности. Характеристики, устанавливаемые нормативно-техническими документами, называются нормируемыми, а определяемые экспериментально — действительными. Номенклатура метрологических характеристик, правила выбора комплексов нормируемых метрологических характеристик для средств измерений и способы их нормирования определяются стандартом ГОСТ 8.009-84 «ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений».

Метрологическая аттестация – это комплекс мероприятий по исследованию метрологических характеристик и свойств средства измерения с целью принятия решения о пригодности его применения в качестве образцового. Обычно для метрологической аттестации составляют специальную программу работ, основными этапами которых являются: экспериментальное определение метрологических характеристик; анализ причин отказов; установление межповерочного интервала и др. Метрологическую аттестацию средств измерений, применяемых в качестве образцовых, производят перед вводом в эксплуатацию, после ремонта и при необходимости изменения разряда образцового средства измерений. Результаты метрологической аттестации оформляют соответствующими документами (протоколами, свидетельствами, извещениями о непригодности средства измерений).

Межповерочные интервалы устанавливаются при проведении государственных приемочных испытаний или метрологической аттестации СИ, исходя из показателей надежности. Они должны гарантировать метрологическую исправность СИ в период между поверками. Годовые календарные графики периодической поверки утверждаются руководством предприятия. Графики составляются отдельно для СИ, представленных на поверку в Государственную метрологическую службу и метрологическую службу субъектов хозяйствования.

Арретир – устройство для закрепления чувствительной подвижной части точного измерительного прибора в специальном положении (арретированном или заарретированном), исключающем поломку устройства при транспортировке и монтаже (при случайных толчках, когда прибором не пользуются).

2. Описание объекта поверки

Рычажно-зубчатые измерительные головки с ценой деления 0,001 и 0,002 мм.

В увеличенном механизме измерительных головок входные пары являются рычажными, а выходные – зубчатыми, что существенно повышает точность измерительной головки по сравнению с зубчатым индикатором, поскольку рычажную передачу можно сделать точнее, чем зубчатую. Кроме того, конструктивная особенность рычажных передач позволяет ввести регулировку, которая устраняет не только погрешность изготовления этой передачи, но и компенсирует часть погрешности последующих зубчатых передач.

Рычажно-зубчатые головки в зависимости от диапазона показаний разделяются на однооборотные и многооборотные.

Кинематическая схема однооборотной головки (рис.__) состоит из двух рычажных и одной зубчатой пар. Измерительный стержень 6 контактирует с малым плечом ρ (для 1ИГ ρ=2,3; для 2ИГ — ρ=4,6) первой рычажной передачи 2. П-образная верхняя часть измерительного стержня 6 позволяет разгрузить механизм головки от удара. Если арретиром 7 ударить по измерительному стержню (вверх по его оси), то этот удар не передастся на весь механизм – произойдет лишь отрыв верхней контактной поверхности измерительного стержня от сферы первой рычажной передачи.

Для возможности регулировки длины малого плеча ρ, а, следовательно, и передаточного отношения всего механизма, на плече установлена цилиндрическая опора с эксцентричным креплением сферического контакта. Поэтому поворотом опоры можно изменить длину пчела ρ и регулировать передаточное отношение всего механизма. Большое плечо l рычажной передачи 2 контактирует со сферической опорой, установленной неподвижно на оси сектора 10. Изменяя положение сферической опоры на секторе, компенсируют погрешности механизма. Сектор 10 сцепляется с трибом 9, на оси которого установлена стрелка 8. На этой оси укреплен первый конец спиральной пружины 1, а его второй конец – на плате 5 механизма.

Спиральная пружинка (волосок) создает кинематическое замыкание измерительной цепи, что обеспечивает однопрофильное зацепление и выбор зазоров во всех шарнирах рычажно-зубчатого механизма.

Стрелку в нулевое положение устанавливают, поворачивая плату всего механизма относительно шарнирной оси 3 посредством рычажно-винтовой передачи 4. Измерительное усилие создается двумя пружинами. Измерительный стержень арретируют поворотом рычага 7.

Цену деления регулируют изменением длины плеч рычажных передач ρ и r. Сначала регулируют плечо ρ, добиваясь, чтобы погрешности в крайних положениях были симметричны относительно нуля. Затем регулируют плечо до получения погрешностей, не выходящих за пределы допускаемых. Выполнение этих регулировок способствует достижению высокой точности механизма головки.

Для повышения надежности головок, которая, в основном, определяется износоустойчивостью контактных элементов, все пары осей установлены в корундовых камнях, а контактные поверхности рычагов армируются твердосплавными или корундовыми подпятниками. Все это существенно повышает надежность однооборотных зубчатых головок ИГ, у которых наработка до первого отказа составляет не менее 600 тысяч циклов условных измерений при вероятности безотказной работы 0,9.

Многооборотные рычажно-зубчатые головки 1МИГ, 2 МИГ (рис.__) (1 МИГρ=6,8; 2 МИГ ρ=13,6) в отличие от однооборотных имеют дополнительные рычажные пары с плечами 12, 13 и зубчатое колесо 14, на оси которого крепится стрелка оборотов 11 и спиральная пружинка 1, создающая кинематическое замыкание измерительной цепи. Измерительное усилие создается двумя пружинами. Все остальные схемные и принципиальные конструктивные решения в многооборотной головке такие же как и в однооборотной (на рис. 29, 30 позиции совпадают).

В измерительных головках МИГ, как и в головке ИГ, имеется два компенсатора погрешностей изготовления. Первый компенсатор, изменяющий передаточное отношение, выполнен в виде эксцентричного шарика, установленного в опоре, закрепленный в синусном рычаге, второй компенсатор реализован в виде эксцентрика в длинном плече синусно-кулисного рычага.

Рычажно-зубчатые головки 1 ИГ изготовляют с ценой деления 1 мкм, а 2 ИГ – 2 мкм, диапазон измерений по шкале 0,1 и 0,2 мм соответственно. Многооборотные рычажно-зубчатые головки 1 МИГ по ГОСТ 9696-82 изготовляют с ценой деления 1 мкм, а 2 МИГ – 2 мкм, диапазон измерений по шкале 1 и 2 мм соответственно.

Головка 05205 в двухрычажном исполнении имеет дополнительную третью регулировку, что позволяет увеличить диапазон показаний почти без потери точности. Головка при цене деления 2 мкм имеет диапазон измерений по шкале 5мм, предел допускаемой погрешности на одном обороте стрелки – 4 мкм, на всем диапазоне 5 мм.

Предельная погрешность измерения однооборотными головками на всем диапазоне измерений шкалы для размеров от 1 до 180 мм составляет от ±2 до ±3 мкм для головок 1 ИГ и от ±4 до ±6 мкм для головок 2 ИГ, установленных в штативах Ш1 или ШМ1.

Если головку установить в стойках С-II или С-III и использовать участок шкалы в ±30 делений с настройкой в нулевой точке шкалы, то погрешность измерения существенно уменьшится до ±1 мкм у головок 1 ИГ и ±(1-2) мкм у головок 2 ИГ.

Предельная погрешность измерений биений многооборотными головками 1 МИГ, 2 МИГ на всем диапазоне измерений шкалы при закреплении их в штативе или стойках С-II и С-III в пределах ±(5-6) мкм, в переделах ±(8-9) мкм для размеров от 1 до 260 мм. При уменьшении используемого участка шкалы до 3-6 мкм погрешность составляет ±(1,5-2) мкм.

Рычажно-зубчатые измерительные головки находят широкое применение как в цеховых отсчетных устройствах, так и в лабораторных приборах.

3. Существующая методика поверки

Настоящие рекомендации распространяются на многооборотные индикаторы с ценой деления 0,001 и 0,002 мм по ГОСТ 9696-82 и устанавливают методику их поверки с характеристиками, указанными в таблице.

1. Операции и средства поверки

При проведении поверки должны выполняться операции и применяться средства поверки с характеристиками, указанными в таблице.

Наименование операции	Номер пункта рекомендации	Наименование образцового средства измерений или вспомогательного средства поверки; номер документа, регламентирующего технические требования к средству; разряд по государственной схеме и (или) метрологические и основные технические характеристики	Проведение операции при:
			Первичной поверке	Периодической поверке
Внешний осмотр	4.1	-	Да		Да
Опробование	4.2	-	Да		Да
Определение метрологических характеристик	4.3
Проверка измерительных наконечников	4.3.1	Детали-образцы с параметром шероховатости Rz=0,100 мкм; нижние стеклянные плоские пластины 60 мм 1-го класса по ГОСТ 2923	Да		Да
Определение общего хода измерительного стержня	4.3.2	Концевая плоскопараллельная мера длины 3-го класса точности, длиной 1,5 мм по ГОСТ 9038-83 (далее – концевые меры длины); Стойка типа С-III по ГОСТ 10197-70	Да		Нет
Определение измерительного усилия и колебания измерительного усилия	4.3.3	Весы циферблатные или цифровые ценой деления 2 г, с наибольшим пределом взвешивания 1 кг, (9,8 Н) среднего класса точности по ГОСТ 23676-79; Стойка С-II по ГОСТ 23676-79	Да		Нет
Определение изменения пок4азаний индикатора при нажиме на стержень в направлении, перпендикулярном к его оси	4.3.4	Граммометр типа 15-150 по ТУ25-02.021301-76	Да*		Да*
Определение параметра шероховатости наружной поверхности гильзы	4.3.5	Образцы шероховатости поверхности по ГОСТ 9378-75 или детали-образцы параметром шероховатости Ра=0,63 мкм.	Да		Нет
Определение наибольшей разности погрешностей, размаха и вариации показаний	4.3.6	Прибор для поверки измерительных головок типа ППГ-2А (приложение 1), ППГ-3 по ТУ2-034-0221197-003-89; Концевые меры длины 4-го разряда по МИ 1604-87 и концевые меры длины размером 5-10 мм 3-го класса по ГОСТ 9038-83; Стойка типа С-II по ГОСТ 10197-70; Оптиметр горизонтальный с пределом измерений 500 мм и ценой деления по шкале 1мкм; Приспособление для закрепления индикатора (приложение 2)	Да		Да

*Операцию проводят выборочно в порядке, установленном предприятием-изготовителем.

Примечание. Допускается применение других средств, не приведенных в таблице, но обеспечивающих определение (контроль) метрологических характеристик поверяемых индикаторов с требуемой точностью.

2. Требования безопасности

При подготовке к проведению поверки следует соблюдать правила пожарной безопасности, установленные для работы с легковоспламеняющимися жидкостями, к которым относится бензин, используемый для промывки.

Бензин хранят в металлической посуде, плотно закрытой металлической крышкой, в количестве не более однодневной нормы, требуемой для промывки.

Промывку проводят в резиновых технических перчатках типа П по ГОСТ 20010-74.

1. Условия поверки и подготовка к ней

1. При поверке должны соблюдаться следующие условия:

температура окружающей среды, ^оС 20±3

относительная влажность, % 58±20

2. Перед проведением поверки смазанные наружные части многооборотных индикаторов и концевые меры должны быть промыты бензином по ГОСТ 1012-72 или бензином по ГОСТ 443-76, вытерты чистой фланелевой салфеткой по ГОСТ 7259-77 и выдержаны на рабочем месте не менее 4 часов.

1. Проведение поверки

1. Внешний осмотр

При внешнем осмотре должно быть установлено наличие товарного знака предприятия-изготовителя, порядкового номера, наконечника и паспорта.

2. Опробование

При опробовании проверяют плавность перемещения стрелки, высоту расположения стрелки над шкалой, перекрытие стрелкой коротких штрихов, передвижение стрелки по всей шкале и предел регулирования нулевой установки.

Расстояние между концом стрелки циферблатом определяют по изменению показаний при повороте индикатора.

Стрелку совмещают с отметкой шкалы, соответствующей нерабочему положению индикатора; затем индикатор поворачивают вокруг стрелки приблизительно на 45^о и одновременно, не меняя положения головы поверителя, наблюдают изменение показаний.

Изменение показаний индикатора недолжно превышать 0,5 деления шкалы.

3. Определение метрологических характеристик.

1. Параметр шероховатости измерительной поверхности наконечника проверяют визуально сравнением с деталями-образцами с параметром шероховатости R_z=0,100 мкм. Для определения плоскостности плоских наконечников следует применять плоские стеклянные пластины. Допуск шероховатости 0,2 мкм. После ремонта при периодической поверке на измерительных поверхностях наконечников проверяют отсутствие царапин, сколов и заметного на глаз износа.

2. Для определения общего хода измерительного стержня поверяемый индикатор устанавливают на стойке С-III на верхней предел диапазона измерения и закрепляют; затем между наконечником индикатора и столиком вводят концевую меру длиной 1,5 мм.

Концевая мера должна свободно проходить между наконечником индикатора и столиком.

3. Для определения измерительного усилия и его колебания индикатор закрепляют в стойке С-II и измерительный наконечник вводят в контакт с верхней поверхностью площадки весов, опуская индикатор или нагружая вторую площадку весов (при неподвижном индикаторе), определяют измерительное усилие в начале и конце шкалы индикатора.

Разность между двумя отсчетами характеризует колебание измерительного усилия.

Наибольшее измерительное усилие не должно превышать 2Н, а колебание измерительного усилия для индикаторов 1 МИГ – 0,5Н, у индикаторов 2 МИГ – 0,7Н.

4. Изменение показаний индикатора при боковом нажатии на измерительный стержень в направлении, перпендикулярном к его оси, определяют граммометром. Индикатор закрепляют в стойке типа С-II; измерительный наконечник приводят в контакт с концевой мерой длины. Далее, нажимая концом граммометра с усилием 1Н последовательно с четырех взаимно перпендикулярных сторон на измерительный стержень головки и наблюдая за стрелкой, предварительно установленной на нулевое деление, отсчитывают изменение показаний индикатора при боковом нажатии принимают наибольшее значение из четырех измерений. Изменение показаний не должно превышать 0,5 цены деления шкалы.

5. Параметр шероховатости наружной поверхности гильзы определяют визуально сравнением с образцами шероховатости поверхности по ГОСТ 9378-75 или деталями-образцами с параметром шероховатости Ra=0,63 мкм.

6. Наибольшую разность погрешностей индикатора определяют в вертикальном положении (наконечником вниз).

Индикаторы, изготовляемые по заказу потребителя для работы в других положениях согласно ГОСТ 9696-82, следует проверять в вертикальном положении, в случаях, если они предназначены для работы по углом более 45^о (относительно вертикального положения) и при одном из горизонтальных положений при работе под углом более 45^о (относительно вертикального положения).

Наибольшую разность погрешностей определяют на приборе для поверки измерительных головок типа ППГ-2А (см. приложение 1), ППГ-3 или при помощи концевых мер длины 4-го разряда по МИ 1604-87.

Для определения наибольшей разности погрешностей индикатора следует проводить измерения на отдельных отметках шкалы и определять погрешности на этих отметках или отклонения показаний (см. приложение 3), а затем по полученным значениям путем обработки определить наибольшую разность погрешностей а всем диапазоне измерения и в пределах 200 делений. При определении наибольшей разности погрешностей на всем диапазоне следует проводить измерения на отметках шкалы, расположенных одна от другой через 100 делений, а в пределах200 делений на отметках шкалы, расположенных через 20 делений.

Для определения разности погрешностей индикаторов по концевым мерам длины используют стойку С-II по ГОСТ 10197-70 или горизонтальный оптиметр.

К столику стойки притирают концевую меру длины размером 5-10мм. Образцовые меры устанавливают поперек на притертую к столику концевую меру длины.

При использовании горизонтального оптиметра взамен измерительного устройства вставляют приспособление для закрепления индикатора (см. приложение 2), в которое вставляют и закрепляют поверяемый индикатор. На пиноль оптиметра надевают плоский наконечник.

По наименьшей концевой мере длины устанавливают стрелку индикатора на нулевую отметку шкалы. Затем, сняв меру, последовательно устанавливают на ее место остальные меры. Каждую меру измеряют три раза, арретируя измерительный стержень. Разность между средним значением из трех измерений и размерами последовательно установленных концевых мер длины принимают за погрешность на данной отметке шкалы.

Под наибольшей разностью погрешностей индикатора понимают наибольшую алгебраическую разность значений на поверяемых участках при прямом ходе измерительного стержня.

Наибольшая разность погрешностей на всем диапазоне измерений для индикаторов 0 и 1 классов точности не должна превышать 2 и 2,5 цены деления, а на участке 200 делений для индикаторов 0 и 1 классов точности 1,5 и 2 цены деления.

• Размах показаний определяют в начале, середине и конце диапазона измерений индикатора (наконечником вниз).

Для проверки индикатор закрепляют на приборе ППГ-2А, ППГ-3 или в стойке С-II. Наконечник индикатора устанавливают на измерительную поверхность прибора (ППГ-2А или ППГ-3) или на плоскость концевой меры в одной и той же точке, снимают показания.

Разность между наибольшим и наименьшим показаниями индикатора равна размаху показаний в данной точке диапазона измерений.

Размах показаний в каждой проверяемой отметке не должен превышать 1/2 цены деления шкалы индикаторов 0 класса точности или 2/3 цены деления шкалы 1 класса точности.

• Вариацию показаний индикатора определяют на приборе ППГ-2А или ППГ-3 на отметке, находящейся на 20 делений от нулевой отметки, в середине диапазона измерений и на отметке, находящейся в 20 делениях от последней отметки диапазона измерений.

В каждой отметке шкалы стрелку индикатора переводят вправо от проверяемой отметки на 20 делений, затем переводят на проверяемую отметку и снимают отсчет, после этого стрелку переводят влево от проверяемой отметки на 20 делений, возвращают на проверяемую отметку и снимают второй отсчет. Проверку повторяют 5 раз.

Средняя разность проверенных отсчетов определяет вариацию показаний в поверяемой отметке.

Вариация показаний проведенных отсчетов не должна превышать 1цены деления шкалы индикаторов 0 класса точности и 1,5 цены деления шкалы 1 класса точности.

1. Оформление результатов поверки

1. Положительные результаты первичной поверки индикаторов предприятие-изготовитель оформляет отметкой в паспорте, заверенной поверителем.

2. На индикаторы, признанные годными при государственной периодической поверке, выдают свидетельство по форме, установленной Госстандартом Российской Федерации.

3. Положительные результаты периодической ведомственной поверки оформляют отметкой в документе, составленном ведомственной метрологической службой.

4. Индикаторы, не соответствующие требованиям ГОСТ 9696-82, бракуют и к применению не допускают. Выдают извещение о непригодности и изъятии из обращения и применения индикаторов, не подлежащих ремонту, или о проведении повторной поверки после ремонта.