Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Метрология, взаимозаменяемость, стандартизация и сертификация. Часть 1. Тексты лекций
.pdf
характеризует свойства средств измерений, но не показывает
точность выполненных измерений, поскольку при определении
погрешности измерения необходимо учитывать погрешности
метода, настройки и др.
Эталоны. Меры длины и угловые меры
Для воспроизведения единиц физических величин с
практически наивысшей достижимой точностью служат
эталоны. Например, в качестве эталона единицы длины в 1983 г.
на XVII Генеральной конференции мер и весов (ГКМВ)
утвержден метр - длина пути, проходимого светов в вакууме за
промежуток времени, равный 1/299792458 секунды. Для других
единиц измерения приняты соответствующие эталоны.
Для воспроизведения длины в промышленности широко
используют штриховые и концевые меры.
Штриховые меры выполняют в виде образцов, линеек,
рулеток и шкал с отсчетными элементами.
Плоскопараллельные концевые меры длины (рис. 1.5а)
представляют собой наборы параллелепипедов (пластин, и
брусков) длиной 1000 мм (из стали) или 100 мм (из твердого
сплава) с двумя плоскими взаимно параллельными
измерительными поверхностями (ГОСТ 9038-83).
Концевые меры предназначены для использования в
качестве рабочих мер для регулировки и настройки
показывающих измерительных приборов и непосредственного
измерения линейных размеров деталей.
Меры характеризуются номинальными и
действительными значениями. Номинальное значение меры –
это значение величины, указанное на мере. Действительное
значение меры – это действительное значение величины,
воспроизводимое мерой, т.е. значение меры, определяемое
непосредственным её измерением с допустимой погрешностью.
Рабочий размер концевой меры есть длина
перпендикуляра, опущенного из любой точки измерительной
поверхности концевой меры на её противоположную
измерительную поверхность.
Рис. 1.5. Плоскопараллельные (а, б) и угловые (в) меры
Благодаря способности к притираемости, т.е. сцеплению,
обусловленной действием межмолекулярных сил притяжения,
концевые меры собирают в блоки нужных размеров (рис. 1.5б),
которые не распадаются при перемещениях.
Призматические меры плоского угла (ГОСТ 2875-88)
имеют форму прямой призмы с различным числом боковых
граней, попарно образующими рабочие углы. Притирая меры,
можно изменять номинальные значения углов в широких
пределах (рис. 1.5в).
Градация размеров концевых мер обычно принята
через 0,001, 0,01 и 0,1 мм для размеров 1-2 мм; через 0,5 мм для
размеров от 0,5 до 25 мм; через 10 мм для размеров свыше 10 до
00 мм; через 25 мм для размеров свыше 25 до 200 мм; через 50
1
мм для размеров свыше 50 до 300 мм; через 1000 мм для
размеров свыше 100 до 1000 мм.
Нет необходимости делать концевые меры длины всех
номинальных размеров, так как они собираются в блоки мер,
поскольку обладают свойством притираемости. Если
приложить одну концевую меру длины к другой и, прижимая
друг к другу, смещать (надвигать) одну относительно другой, то
они сильно сцепляются (притираются) между собой. Усилие
сдвига после притирки – более 3...4 кгс. А отрыв в направлении,
перпендикулярном притертой поверхности, в 10...20 раз больше.
Поэтому концевые меры притирают (обычно не более 5 шт.), а
большие меры скрепляют с помощью стяжек, используя
отверстия в мерах. Несколько концевых мер, соединенных
между собой, называют «блоком концевых мер».
Наборы концевых мер длины с определенным диапазоном
размеров выпускаются в одном футляре. В зависимости от
области использования выпускается до 20 наборов с разным
количеством мер. Наибольшее число мер в одном наборе 112
шт. с размером до 100 мм. Этот набор наиболее применим в
измерительных лабораториях.
Материалом для изготовления концевых мер чаще всего
бывает сталь с температурным коэффициентом расширения
11,5 ± 0,1) • 10-6 на 10С при изменении температуры от 10 до
(
300С. Это значит, что мера в 1м при изменении температуры на
10С изменяет свой размер на 11,5 мкм.
Концевые меры длины изготавливаются и из твердого
сплава, благодаря чему их стойкость к истиранию повышается в
10...40 раз по сравнению со стальными. Однако эти меры не
получили широкого распространения, так как у них
температурный коэффициент расширения в два с лишним раза
меньше, чем у стали.
Тема 4. ВЫБОР ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СРЕДСТВ ПО
ДОПУСТИМОЙ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ
При выборе измерительных средств и методов контроля
изделий учитывают совокупность метрологических,
эксплуатационных и экономических показателей. К
метрологическим показателям относятся: допустимая
погрешность измерительного прибора; цена деления шкалы;
пределы измерения и др. К эксплуатационным и экономическим
показателям относятся: стоимость и надежность измерительных
средств; продолжительность работы (до ремонта); время,
затрачиваемое на настройку и процесс измерения; масса,
габаритные размеры и рабочая нагрузка.
Выбор измерительных средств для контроля размеров
На рис. 1.6 показаны кривые распределения размеров
деталей (
Yтех) и погрешностей измерения (Yмет) с центрами,
совпадающими с границами допуска. В результате наложения
кривых Yмет и Yтех происходит искажение кривой
распределения Y(σтех,σмет), появляются области вероятностей
m и n, обусловливающие выход размера за границу допуска на
величину с. Таким образом, чем точнее технологический
процесс (меньше отношение JT/∆мет), тем меньше неправильно
принятых деталей по сравнению с неправильно
забракованными.
Решающим фактором является допускаемая погрешность
измерительного средства.
Допустимые погрешности измерения δ
при
изм
приемочном контроле на линейные размеры до 500 мм
устанавливаются ГОСТ 8.051-81, которые составляют 35-20 %
от допуска на изготовление детали J
T. По этому стандарту
предусмотрены наибольшие допускаемые погрешности
измерения, включающие погрешности от средств измерений,
установочных мер, температурных деформаций, измерительного
усилия, базирования детали. Допускаемая погрешность
измерения δ
состоит из случайной и неучтенной
изм
систематической составляющих погрешности. При этом
случайная составляющая погрешности принимается равной 2σ и
не должна превышать 0,6 от погрешности измерения δ
изм
.
В ГОСТ 8.051-81 погрешность задана для однократного
наблюдения. Случайная составляющая погрешности может быть
значительно уменьшена за счет многократных наблюдений, при
которых она уменьшается в n раз, n – число наблюдений. При
этом за действительный размер принимается
среднеарифмитическое из серии проведеных наблюдений.
Рис. 1.6. Кривые распределения контролируемых
параметров, построенные с учетом погрешностей измерения
При арбитражной перепроверке деталей погрешность
измерения не должна превышать 30% предела погрешности,
допускаемой при приемке.
Значения допустимой погрешности измерения δ
изм
на
угловые размеры установлены по ГОСТ 8.050-73.
Разрешается увеличение допустимой погрешности
измерения, указанной в ГОСТ 8.051-81 и ГОСТ 8.050-73, при
уменьшении допуска размера, учитывающего это увеличение, а
также в случае разделения изделий на размерные группы для
селективной сборки.
Установленные стандартом погрешности измерения
являются наибольшими, которые можно допустить при
измерении: они включают в себя случайные и неучтенные
систематические погрешности измерения, все составляющие,
зависящие от измерительных средств, установочных мер,
температурных деформаций, базирования и т.д.
Случайная погрешность измерения не должна превышать 0,6
от допустимой погрешности измерения и принимается равной
2σ, где σ – значение среднего квадратического отклонения
погрешности измерения.
Измерительный инструмент
Линейки измерительные металлические. Измерительные
линейки часто называют масштабными. Они относятся к
многозначным мерам, т.е. к мерам, воспроизводящим ряд
одноименных величин различного размера. Иногда их называют
штриховыми мерами.
Металлические линейки, используемые в
машиностроении, изготавливаются длиной 150; 300; 500 и 1000
мм (рис. 1.7).
Погрешность измерения зависит от погрешности
нанесения делений (0,1 – 0,2 мм) и погрешности отсчитывания
0,2 – 0,3 мм). В общем случае можно принять, что погрешность
(
измерения находится в пределах от 0,5 мм при условии
Рис. 1.7. Линейки металлические
острых краев измеряемой детали, но в большинстве случаев
погрешность находится в пределах 1 мм.
Штангенинструмент. Под общим названием
«штангенинструмент» объединяется большая группа
измерительных средств, предназначенных также для разметки
линейных размеров. Отличительной особенностью этих
измерительных средств является то, что в них используется
линейка со шкалой (штанга), имеющей деление через 1мм, а
отсчитывание частей интервалов на этой основной шкале до
десятых и сотых долей миллиметра производится с помощью
вспомогательной (дополнительной) шкалы – нониуса.
Нониус – вспомогательная шкала с небольшим числом
интервалов (10...20). Первый штрих нониуса является не только
началом вспомогательной шкалы, но одновременно индексом
(указателем) значения размера на основной шкале. Если первый
(нулевой) штрих нониуса совпадает с каким-либо штрихом
(рис. 1.7, а), то отсчитываются значения размера по основной
шкале. Если же нулевой штрих нониуса не совпадает ни с одним
штрихом основной шкалы, то отсчет образуется из двух частей.
Целое значение размера, кратное 1 мм, берется по основной
шкале и соответствует ближайшему меньшему значению (слева
от нулевого штриха нониуса), затем добавляется дробное
значение размера, отсчитываемое по нониусу в зависимости от
того, какое деление нониуса совпадает с каким-нибудь делением
основной шкалы. На рис 1.8, б отсчет равен 40,7 мм, так как к
нулевому штриху нониуса с левой стороны ближе всего
находится штрих основной шкалы с цифрой 4, что означает
4 см, т.е. 40 мм, а точно совпадает с делением основной шкалы
7-й штрих нониуса. Поскольку величина отсчета на этом
нониусе 0,1 мм, то дробное значение размера равно 0,7 мм.
Рис. 1.8. Отсчет по шкале и нониусу
Величина отсчета по нониусу (неправильно её называть
ценой деления нониуса) у нас в стране принята равной 0,1 и 0,05
мм. Ранее использовался отсчет 0,02 мм, но исследования
показали, что погрешность отсчета у них не меньше, чем у
отсчета, в 0,05 мм. Вполне возможно, что в дальнейшем
откажутся и от отсчета в 0,05 мм, так как погрешность
измерения значительно больше, чем величина отсчета.
Номенклатура штангенинструментов весьма
разнообразна и зависит от тех элементов, с которыми связаны
линейки и нониус, и которые контактируют с измеряемой
деталью. Наибольшее распространение получили
штангенциркули, штангенглубиномеры и штангенрейсмусы.
В принципе штангенциркуль можно (рис. 1.9)
представить себе как линейку 1 (штанга) со шкалой с делениями
через 1мм, имеющую неподвижные измерительные губки,
рабочие поверхности которых перпендикулярны линейке. По
линейке перемещается рамка 2, на которой находится вторая
пара измерительных губок. На рамке 2 находится нониус 4.
Наружный измеряемый размер определяется между плоскими
рабочими поверхностями (небольшой ширины) нижних
измерительных губок.
Рис. 1.9 Штангенциркуль типа ШЦ – 1
Микрометры гладкие. Микрометр – измерительное средство с
корпусом в виде скобы и двухточечной схемой измерения, в
котором перемещение одной из точек определяется с помощью
резьбовой пары – винта и гайки.
Известно, что если повернуть винт на один оборот, когда
гайка неподвижна, то он переместится вдоль оси на величину,
равную шагу резьбы. Поэтому, если отсчитывать полные
обороты винта, можно определить осевое смещение. На этом
принципе и построен микрометр, но в него введены
дополнительные устройства, которые позволяют отсчитывать не
только целые, но и дробные части поворота винта.
В скобе 7 (рис. 1.10, а, в) находится неподвижная пятка 1,
которая воспроизводит неподвижную точку, и гайка 5 резьбовой
пары, закрепленная в стебле 2. Винт 3, несущий вторую
Рис. 1.10. Микрометр гладкий: а – схема микрометра 0 – 25
мм; б – отсчет по шкале на стебле и барабане; в – общий вид
микрометра 25 – 50 мм
измерительную точку, скреплен с барабаном 4, на корпусе
которого находится стабилизирующее устройство 6,
обеспечивающее контакт измерительной поверхности винта 3 с
определенным усилием. На стебле 2 вдоль оси проведена
сплошная линия 8 (рис. 1.10, б), которая используется для
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]