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

слоев смазки толщиной около 0,02 мкм, которая остается после промывки их бензином. Перед составлением блока нужно отобрать входящие в него меры,

вытереть смазку чистой салфеткой, промыть меры в бензине и высушить.

Размер блока мер равен сумме длин мер, входящих в него. Предельные отклонения длины от номинального значения приведены в ГОСТе 9038 в

зависимости от класса точности меры и интервала номинальных размеров.

Концевые меры длины выпускаются наборами, которые обеспечивают составления блока мер любого размера с интервалом в 1 мкм. При наборе концевых мер в блоки нужно стремиться к минимальному количеству плиток

(мер). Расчет количества плиток следует начинать с подбора наименьших по размеру. Притирку промытых бензином плиток производят в обратном порядке: берут сначала плитку наибольшего размера, затем следующую по длине и, наконец, самую малую меру. По концам собранного блока притирают защитные боковые меры, учитывая их размер в блоке. Две пары дополнительных защитных мер притираются к блоку всегда одной стороной и служат для защиты основных мер блока от изнашивания и повреждений.

Концевые меры длины изготавливают 0, 1, 2 и 3 классов точности,

записанных в последовательности понижения точности (класс точности 3

самый грубый). По согласованию между потребителем и изготовителем могут использоваться классы точности 00 и 01 (класс точности 00 самый точный).

Сущность интерференционного метода. Определение отклонения от

плоскостности.

Для проверки отклонения от плоскостности концевых мер длины используют интерференционный метод измерения. Интерференцией света называется явление сложения двух или нескольких когерентных (имеющих одинаковую длину и постоянную разность фаз) колебаний световых волн. Для получения двух когерентных световых волн используют разделение на две части пучка лучей, исходящих от одного источника света. В данном случае будем использовать небольшой воздушный клин, образованный между

21

плоскопараллельной полированной стеклянной пластинкой 1 и поверхностью концевой меры 2, на которую положена пластина (рис. 17).

В однородном свете на концевой мере наблюдаются ярко выраженные темные и светлые полосы, в белом свете – цветные.

Рис. 17. Интерференционный метод определения отклонения от плоскостности концевой меры длины: а – положение стеклянной пластины и

концевой меры для наблюдения интерференционной картины; б, в, г – различные варианты расположения интерференционных полос

Расстояние между серединами двух соседних темных или светлых полос называется шириной интерференционной полосы b (рис. 17). В белом свете за ширину интерференционной полосы принимают расстояние между серединами одноименных по цвету полос. Рекомендуют ширину полос отсчитывать от середины коричневых полос.

Проведение измерений отклонения от плоскостности

Промойте стеклянную пластину и проверяемую концевую меру длины авиационным бензином или спиртом и насухо протрите салфеткой.

1. Положите стеклянную пластину на ребро концевой меры, не касаясь пальцами рабочей поверхности, как показано на рис. 17, а.

22

2.Прижимая пластину к ребру концевой меры, создайте небольшой воздушный клин и добейтесь четкой интерференционной картины на поверхности концевой меры.

3.По характеру искривления полосы определите вид плоскости концевой меры. Если средние точки наиболее удалены от ребра воздушного клина,

поверхность концевой меры выпукла (рис.17, в), если же эти точки наиболее близки к ребру клина, поверхность вогнута (рис.17, г). При идеально плоской поверхности наблюдаемые полосы будут прямые (рис.17, б).

4. Приняв за единицу ширину полосы b, визуально определите, какую долю от этого размера составит стрела прогиба f. Значение отношения f/b

запишите.

5. Повторите измерение при наложении стеклянной пластины на длинное ребро концевой меры длины.

6. Величину отклонения от плоскостности рассчитайте по формуле:

bf 2 ,

где λ - длина волны света, в котором получается интерференционная картина. Для белого цвета среднее значение длины волны λ=0,6 мкм.

7. Дайте заключение о годности проверяемой концевой меры.

Допускаемые значения отклонений от плоскостности приведены в таблице.

23

Кроме интерференционного метода, приведенного выше, определение отклонения от плоскостности измерительных поверхностей концевых мер длины в свободном состоянии можно проводить с помощью поверочной линейки ЛД-50 путем наблюдения щели (просвета) между гранью линейки и проверяемой поверхностью.

Острое ребро поверочной линейки ЛД-50 прикладывают вдоль длинного и вдоль короткого ребер измерительных поверхностей концевой меры. Размер щели (просвета) оценивают визуально, сравнивая с «образцом просвета».

Для получения образца просвета к нижней плоской стеклянной пластине притирают три концевые меры, разность номинальных длин которых равна

2 мкм. Две одинаковые меры с большей длиной (например, 1,007 мм)

притирают по краям, а меру с меньшей длиной (например 1,005 мм) притирают между ними. При наложении ребра поверочной линейки на концевые меры в направлении, параллельном их короткому ребру, получаем «образец просвета» размером 2 мкм. Отклонение от плоскостности измерительных поверхностей концевых мер в свободном состоянии не должно превышать 2 мкм в соотв. с

ГОСТ 9038-69.

Внешний осмотр и проверка притираемости

При проведении внешнего осмотра должно быть установлено соответствие поверяемых концевых мер следующим требованиям:

-упаковка, комплектность и маркировка должны соответствовать требованиям ГОСТ 9038-89;

-на измерительных и нерабочих поверхностях концевых мер, находящихся

вэксплуатации или выпускаемых из ремонта, допускается наличие незначительных дефектов (царапин, выбоин и т.п.), расположенных в зоне измеряемых точек и не влияющих на притираемость и эксплуатационные свойства.

24

Проверка притираемости:

-Концевые меры притирают к плоской стеклянной пластине сначала одной, а затем другой измерительной поверхностью. Наблюдая поверхность концевой меры через пластину, слегка прижимают пластину к концевой мере до появления интерференционных полос, увеличивая нажим на меру и осторожно перемещая ее в поперечном направлении в одну или другую сторону, добиваются постепенного их исчезновения.

-При проведении операции, во избежание прогрева стеклянных пластин и поверяемых концевых мер, необходимо пользоваться поочередно несколькими стеклянными пластинами и салфетками из хлопчатобумажной ткани.

-Качество притираемости измерительных поверхностей концевых мер оценивается по наличию интерференционных оттенков в белом свете и должно соответствовать требованиям ГОСТ 9038-89 и МИ 1604-87.

-Концевые меры, у которых притираемость одной из измерительных поверхностей не удовлетворяет требованиям бракуются и дальнейшей поверке не подлежат.

-Проверка притираемости концевых мер друг к другу (только при выпуске из производства) определяется по усилию сдвига при помощи динамометра.

Для стальных мер усилие сдвига должно быть от 29,4 до 78,5 Н, для концевых мер из твердого сплава - от 29,4 до 98,1 Н.

Порядок выполнения работы

Для выполнения работы необходимо:

1)получить допуск к работе, концевые меры и стеклянную пластину;

2)провести измерение отклонения от плоскостности, зарисовать интерференционные полосы;

3)провести внешний осмотр и проверку притираемости;

4)сделать выводы.

Содержание отчета

Отчет о лабораторной работе должен содержать:

25

1)цель и название работы;

2)описание средств измерений;

3)результаты измерения отклонения от плоскостности: схематичное изображение интерференционных полос, расчеты величины Δ;

4)результаты внешнего осмотра и оценки притираемости плоскопараллельной концевой меры длины к стеклянной пластине;

5)выводы.

Контрольные вопросы

1.Концевые меры длины, отличие рабочих и образцовых мер.

2.Правила составления блока концевых мер.

3.Назовите нормируемые параметры концевых мер.

4.Определение отклонения от плоскостности интерференционным методом.

5.Определение отклонения от плоскостности с помощью поверочной линейки.

6.Внешний осмотр и проверка притираемости.

26

Лабораторная работа № 4

«КОСВЕННЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ МАТЕРИАЛА ПРИЗМАТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ»

Цель работы: Знакомство с косвенными измерениями методом приведения,

определение плотности материала изделия.

Средства измерений: штангенциркуль, весы лабораторные ВЛР-200, набор гирь, призматические детали разного размера, изготовленные из одного и того же материала.

Методы измерений: при измерении плотности материала в данной работе применяются косвенные измерения, т.к. измеряются масса и размеры деталей, а

искомое значение плотности рассчитывается по формуле. Масса измеряется методом сравнения с мерой, размеры – нониусным методом.

Краткие теоретические сведения

Проведение косвенных измерений. Метод приведения.

Результат косвенного измерения обычно находят путем подстановки в уравнение результатов измерений аргументов. Например, с целью определения плотности твердого тела ρ = m/V измеряют массу тела m и его объем V. Для того, чтобы уменьшить погрешности, возникающие при проведении косвенных измерений, используют специальный способ: измеряют аргументы α1,…,αk

несколько раз одновременно, получают согласованные экспериментальные данные. Измеренные сочетания аргументов α′1,…, α′k ; α′′1,…, α′′k; α′′′1,…,α′′′k

подставляют в уравнение и вычисляют ряд значений измеряемой величины А:

А1, А2,…, Аm. Таким образом, результаты косвенных измерений приводят к ряду прямых измерений. Поэтому этот метод косвенных измерений называют методом приведения.

Чтобы определить плотность материала детали или вещества, берут объем

V1 и измеряют массу материала m1, содержащуюся в этом объеме. Затем берут объем V2 и находят массу m2, находящуюся в объеме V2, и т. д. Эти

27

согласованные результаты измерений аргументов подставляют в формулу определения плотности ρ = m/V и получают ряд данных ρ1,...,ρn, по которым

Порядок выполнения работы

Для выполнения работы необходимо:

1)изучить правила работы с весами и получить допуск к работе;

2)с помощью весов измерить массу одной детали;

3)штангенциркулем измерить размеры детали;

4)рассчитать объём и плотность детали (объем призмы равен произведению её высоты на площадь основания), результаты занести в таблицу;

5)аналогичные операции провести с остальными деталями. Результаты занести в таблицу;

6)по формуле (*) определить действительное значение плотности детали.

Содержание отчета

Отчет о лабораторной работе должен содержать:

1)цель и название работы;

2)описание средств измерений;

3)результаты измерения каждой детали в виде таблицы;

4)Выводы.

Контрольные вопросы

1.Дайте понятие косвенных измерений, приведите несколько примеров косвенных измерений.

2.В чем заключается метод приведения?

3.Перечислите основные методы взвешивания.

4.Приведите классификацию весов по их назначению.

5.Опишите конструкцию равноплечих весов.

28

Библиографический список

1. Раннев, Г.Г., Методы и средства измерений [Текст] / Г.Г. Раннев,

А.П. Тарасенко. – Москва: Академия, 2004. – 327 c.

2. Шишмарев, В.Ю. Средства измерений [Текст] / В.Ю. Шишмарев. –

Москва: Академия, 2006. – 375 c.

3. ГОСТ 9038-90. Меры длины концевые плоскопараллельные.

Технические условия [Текст]. – Введ. 1990.

4.ГОСТ 13762-86. Средства измерений и контроля линейных и угловых размеров [Текст]. – Введ. 1986.

5.МИ 2083-90. ГСИ. Рекомендация. Измерения косвенные. Определения результатов измерений и оценивание их погрешностей. – Москва: Изд-во стандартов, 1991. – 9 с.

6.Нормативные документы в области метрологии (действующие в России по состоянию на 1 января 2001 г.) [Текст]: указатель. /Всероссийский научно-

исследовательский институт метрологической службы (ВНИИМС). – Москва:

ТОТ, 1998. – 102 с.

29