Методы и средства измерений и контроля. Методические указания к лабораторным работам

В скобу 1 (рис.11) запрессован стебель 5 с микрогайкой, в которую ввинчивается микровинт 3 с барабаном 6. В направляющих скобы 1

перемещается подвижная пятка 2. Шкала отсчетного устройства 7 имеет 20

делений с интервалом 1 мм, ценой деления 0,002 мм и диапазоном показаний

0,02 мм. Отвод подвижной пятки 2 производится нажатием на кнопку 8

арретира.

Рычажный микрометр настроен правильно, если при совмещенных измерительных поверхностях гладкой части микровинта 3 и подвижной пятки 2

стрелка отсчетного устройства 7 устанавливается на нулевой отметке шкалы,

когда нулевое деление барабана 6 совпадает с продольным штрихом стебля 5.

При измерении рычажным микрометром вращают барабан микровинта до тех пор, пока стрелка отсчетного шкального устройства 7 не дойдет до нуля.

После этого барабан поворачивают в том же направлении до совпадения ближайшего деления барабана с продольным штрихом стебля. Размер определяется алгебраической суммой показаний микрометрической головки и отсчетного устройства.

Определение систематической погрешности и обработка результатов

измерений

Повысить точность измерений можно многократными наблюдениями одной и той же величины и статистической обработкой полученных при этом результатов. За результат измерения принимают среднее арифметическое значение L.

Систематическая погрешность – составляющая погрешности измерения,

остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же величины. Природа и происхождение систематических погрешностей являются следствием определенных недостатков методики и средства измерения, ошибок экспериментатора,

неполного учета всех особенностей измеряемой величины и условий эксперимента.

11

Систематическая погрешность представляет собой разность среднего

арифметического и действительного значений измеряемой величины:

сист = L – Lдейств.

Так как действительное значение размера детали неизвестно, то

систематическая составляющая сист погрешности может быть определена

измерением образца на том же приборе и в тех же условиях. За образец детали примем блок концевых мер длины, размер которого примерно равен среднему арифметическому значению размера детали.

Систематическую погрешность измерения образца определим как разность среднего арифметического значения размера образца и действительного:

сист.обр. = Lобр - L обр.действ.

За систематическую погрешность измерения детали принимается систематическая погрешность измерения образца:

сист = сист.обр.

Систематическую погрешность исключают из результата измерения детали, вычитая из L величину сист.

Порядок выполнения работы

Для выполнения работы необходимо:

1)получить допуск к работе, вариант задания и объекты измерения;

2)каждому участнику группы измерить детали, результаты записать в таблицу;

3)определить систематическую погрешность и записать окончательный результат измерения;

4)сделать выводы.

Содержание отчета

Отчет должен содержать:

1)название, цель работы, названия применяемых СИ;

2)результаты измерения плоскопараллельной концевой меры каждым из СИ, результаты измерения размеров деталей;

12

3)расчеты погрешностей;

4)вывод.

Контрольные вопросы

1)Какие физические величины измерялись в работе, какими методами они измерялись?

2)Назначение и устройство штангенциркуля.

3)Назначение и устройство микрометра.

4)Расскажите о других микрометрических и штангенинструментах.

5)Что такое систематическая погрешность? Каким образом можно её выявить и исключить из результатов измерения?

6)Размеры некоторой детали измерили различными микрометрическими инструментами. Являются ли эти измерения равноточными и почему?

7)Как правильно провести измерения нониусным методом?

13

Лабораторная работа № 2

«ИЗМЕРЕНИЕ УГЛОВ ДЕТАЛЕЙ УГЛОМЕРОМ С НОНИУСОМ»

Цель работы: изучение устройства угломера типа 2 и его нониуса.

Получение навыков измерения углов угломером.

Средства измерений: угломер с нониусом типа 2 ГОСТ 5378-88, детали различной формы.

Методы измерений: углы в данной работе измеряются нониусным методом.

Краткие теоретические сведения

Методы измерения углов

Единицей измерения плоского угла считается градус. Градусом называется

1/360 часть окружности, он состоит из 60 угловых минут, а минута состоит из

60 угловых секунд.

Углы изделий измеряют тремя основными методами:

1) методом сравнения с жесткими контрольными инструментами – угловыми мерами, угольниками, конусными калибрами и шаблонами;

2)абсолютным гониометрическим методом, основанным на использовании приборов с угломерной шкалой;

3)косвенным тригонометрическим методом, который заключается в определении линейных параметров, связанных с измеряемым углом тригонометрической функцией.

Для хранения и передачи единицы плоского угла, градуировки угломерных приборов, а также для непосредственных измерений служат угловые призматические меры. Для проверки и разметки прямых углов, для контроля изделий при сборке или монтаже и т.д. предназначены угольники поверочные.

Для проверки углов конусов служат калибры-втулки (для проверки наружных конусов) и калибры-скобы (для контроля внутренних конических поверхностей).

14

Угловые меры (рис. 12) изготавливают в виде прямых призм и применяют для контроля углов и градуировки угломерных инструментов и угловых шаблонов. Угловые меры аналогичны плоскопараллельным концевым мерам длины. Угловые меры выпускают в виде наборов с градацией углов через 2°, 1°,15′ и различными номинальными значениями углов. Набор состоит из 93

плиток с номинальными углами до 90°. Угловые меры изготавливают четырех классов точности: 00, 0, 1, 2. Угловые меры могут притираться друг к другу, но их сцепление менее надежно, чем у плоскопараллельных концевых мер длины,

поэтому блоки угловых мер соединяют друг с другом при помощи специальных приспособлений. Плитки в блоки соединяют при помощи державок, винтов и конических штифтов. Державки позволяют собирать блоки из двух и трех угловых мер.

Рис. 12. Угловые призматические меры

При абсолютных измерениях величина угла определяется непосредственно в угловых единицах с помощью угломеров, делительных головок, микроскопов и других приборов. Наибольшее распространение получили нониусные угломеры, которые выпускаются двух типов: УН - для измерения наружных и внутренних углов и УМ - для измерения наружных углов. Наружными называются углы 0 - 180°, внутренними - углы больше 180°.

Для контроля горизонтальности и вертикальности плоских и цилиндрических поверхностей, а также для оценки углов отклонений реальных поверхностей деталей от заданных применяются различного рода уровни.

15

Устройство угломера

Угломер с нониусом применяется для измерения контактным методом наружных и внутренних углов различных изделий. Наружными называются углы 0 - 180°, внутренними - углы больше 180°. Отсчет показаний ведется по угловому нониусу.

Угломер с нониусом (рис.13) смонтирован на основании 1, жестко скрепленным с линейкой 5. По дуге основания перемещается сектор 4, несущий нониус. К сектору посредством зажима может быть прикреплен угольник 2 или съемная линейка 7, имеющие возможность перемещаться по грани сектора.

Съемная линейка может прикрепляться и к короткой стороне угольника.

Рис. 13. Угломер с нониусом

Отсчет, полученный при измерении угловых величин или при установке заданного угла, производится по шкале и нониусу следующим образом:

нулевой штрих нониуса показывает число градусов, а штрих нониуса,

совпадающий со штрихом шкалы основания - число минут (рис.14).

16

4. Дайте понятие контактного метода измерения физической величины,

приведите несколько примеров измерений, производимых контактными и бесконтактными методами.

Лабораторная работа № 3

«ИЗМЕРЕНИЕ ОТКЛОНЕНИЯ ОТ ПЛОСКОСТНОСТИ И ОЦЕНКА ПРИТИРАЕМОСТИ КОНЦЕВЫХ МЕР ДЛИНЫ»

Цель работы: ознакомиться с назначением и основными техническими характеристиками плоскопараллельных концевых мер длины. Научиться составлять блоки концевых мер нужного размера. Измерить отклонение от плоскостности интерференционным методом. Провести внешний осмотр,

оценку притираемости к плоской стеклянной пластине.

Средства измерений: плоская стеклянная пластина, концевые меры длины.

Методы измерений: при измерении отклонения от плоскостности концевой меры длины применяют косвенные измерения, т. к. измеряют величину прогиба интеференционных полос и расстояние между ними, а искомое значение отклонения от плоскостности рассчитывают по формуле. При оценке притираемости концевых мер длины используют прямые измерения - усилие сдвига двух мер относительно друг друга. В том и другом случаях измерения проводят методом непосредственной оценки.

Краткие теоретические сведения

Плоскопараллельные концевые меры длины.

Плоскопараллельные концевые меры длины ГОСТ 9038 имеют форму прямоугольного параллелепипеда (плитки) с двумя параллельными измерительными поверхностями, расстояние между которыми равно номинальному значению длины L меры (рис.16).

19