Метрологические характеристики средств измерений

Все средства измерений, независимо от их конкретного исполнения, обладают рядом общих свойств, необходимых для выполнения ими их функционального назначения. Технические характеристики, описывающие эти свойства и оказывающие влияние на результаты и на погрешности измерений, называются метрологическими характеристиками. Комплекс нормируемых метрологических характеристик устанавливается таким образом, чтобы с их помощью можно было оценить погрешность измерений, осуществляемых в известных рабочих условиях эксплуатации посредством отдельных средств измерений или совокупности средств измерений, например автоматических измерительных систем.

Одной из основных метрологических характеристик измерительных преобразователей является статическая характеристика преобразования (иначе называемая функцией преобразования или градуировочной характеристикой). Она устанавливает зависим информативного параметра у выходного сигнала измерительного преобразователя от информативного параметра х входного сигнала.

Статическая характеристика нормируется путем задания в форме уравнения, графика или таблицы. Понятие статической характеристики применимо и к измерительным приборам, если под независимой переменной х понимать значение измеряемой величины или информативного параметра входного сигнала, а под зависимой величиной y – показание прибора.

Если статическая характеристика преобразования линейна, т.е. , то коэффициент К называется чувствительностью измерительного прибора (преобразователя). В противном случае под чувствительностью следует понимать производную от статической характеристики.

Важной характеристикой шкальных измерительных приборов является цена деления, т.е. то изменение измеряемой величины, которому соответствует перемещение указателя на одно деление шкалы. Если чувствительность постоянна в каждой точке диапазона измерения, то шкала называется равномерной. При неравномерной шкале нормируется наименьшая цена деления шкалы измерительных приборов. У цифровых приборов шкалы в явном виде нет, и на них вместо цены деления указывается цена единицы младшего разряда числа в показании прибора.

Важнейшей метрологической характеристикой средств измерений является погрешность.

Прямые однократные. Здесь процедура измерения регламентируется зарание, стем чтобы при точности СИ и условиях измерения погрешность не превзошла определенных значений. Результат измерения записывается виде x=xc+дельта, xc – результат зафиксированный СИ, дельта – суммарная погрешность измерения определяемая калассом точности и методической погрешностью.

обработка результатов прямых много кратных

_ср=(x₁+x₂+…+x_n)/n – среднее арифметическое

- квадратичное отклонение: сигма = корень из{ [сыммы (хi-xср)^2]/n-1}

- среднеквадратичное отклонение: предыдущее делить на n

- результат измерения: xo=xср+- сигма.

21

Дельта y=корень из{(df/dx1)^2*дельтаX1^2+..} – абсолютная погрешность

Сигма = дельта y/y

23

В некоторых случаях оказывается, что результат одного измерения резко отличается от результатов других измерений, выполненных при тех же контролируемых условиях. В этом случае говорят о грубой погрешности (промахе измерения). Причиной могут послужить ошибка оператора, возникновение сильной кратковременной помехи, толчок, нарушение электрического контакта и т. д. Такой результат, содержащий грубую погрешность необходимо выявить, исключить и не учитывать при дальнейшей статистической обработке результатов измерений.

1.

Взаимозаменяемость изделий и их частей или других видов продукции, называют их свойство равноценно заменять при использовании любой из множеств экземпляров изделий, их частей или иной продукции другим однотипным экземпляром.

- Виды взаимозаменяемости:

1. Полная.

2. Неполная или ограниченная.

3. Внешняя (покупные изделия) и внутренняя (шарики в подшипнике).

4. Функциональная (геометрические, электрические и другие параметры, влияющие на эксплуатационные показатели машин).

- Виды неполной взаимозаменяемости:

1. Групповая или селективная сборка.

2. Сборка по методу регулирования.

3. 3.Сборка методом пригонки.

Полная взаимозаменяемость – когда детали, узлы при сборке не требуют дополнительного подбора, подгонки, регулирования, применение компенсаторов.

Не полная – когда детали, узлы при сборке требуют дополнительного подбора, подгонки, регулирования, применения компенсаторов.

Внешняя взаимозаменяемость – это взаимозаменяемость покупных и кооперируемых изделий по эксплуатационным показателям, по форме и размерам, присоединительных поверхностей.

Пример: Электрический двигатель по n (об/мин), N (кВт), d вала (мм).

Внутренняя взаимозаменяемость –это взаимозаменяемость деталей входящих в изделие.

Пример: Тела качения в подшипнике качения.

2.

Номинальный размер (D,d,L) – это размер, который служит началом отсчёта отклонений и относительно которого, определяются предельные размеры.

Номинальный размер для соединения 2-х деталей (вала с отверстием сопряжения), являющимся общим, он определяется расчётом.

Действительный размер – это размер, который определён измерением допускаемой погрешности.

Предельные размеры одной детали – это 2- а предельных размера между которого находится действительный размер годной детали.

Для вала: d min -

наименьший предельный размер вала.

Для отверстия: D max – наибольший предел отверстия.

D min – наименьший ……………..

Для упрощения обозначения применяют предельное отклонение: верхнее и нижнее.

Для вала: еS = (d min – d) – верхнее отклонение вала, еi = (d min – d) – нижнее …….

Для отверстия: ЕS = D max – D – верхнее предельное отклонение отверстия.

EI = D min – D – нижнее предельное отклонение отверстия.

D,d – номинальный размер отверстия и вала.

3.

Особо важное значение принцип предпочтительности имеет как принцип систематизации параметров и размеров машин, их частей и деталей, проводимой при унификации и стандартизации, Он основан на применении рядов предпочтительных чисел. Наиболее удобными являются геометрические прогрессии включающие сичло 1 и имеющие f=(10)^n. В соответствие с рекомендациями ИСО установлено 4 основных десятичных ряда предпочтительных чисел: фи=(10)^1/5=1.6 (R5); фи=(10)^1/10 (R10); R20; R40.

Ряды пред чисел нужно выбирать не только при стандартизации, но и при выборе номинальных значений параметров в процессе проектирования любых нестандартизованных машин, приборов и др. Только тогда можно согласовать между собой параметры и размеры изделий.

4.

Допуском называется разность между верхними и нижними предельными отклонениям.

T_A = D_max – D_min = ES – EI |  0;

T_B = d_max – d_min = es – ei |  0.

Допуск всегда положителен.

Верхнее номинальное отклонение – разность между наибольшим предельным размером и номинальным.

Нижнее номинальное отклонение – разность между наименьшим предельным размером и номинальным.

Действительное отклонение – разность между действительным размером и номинальным.

Формулы отклонений:

Для отверстия: ES = D_max – D_ном;

EI = D_min – D_ном;

Для вала: es = d_max – d_ном;

ei = d_min – d_ном.

Посадкой называется характер соединения двух деталей, определяемый величиной получающихся в этом соединении зазоров или натягов.

Посадка с гарантир Зазором (S) – это разность между размерами отверстия вала, если размер отверстия больше размера вала.

Smax = D max – d min – наибольший предельный зазор.

S min = D min – d max – наименьший предельный зазор.

Sср. =( S max + S min) /2

Натяг (N) – это разность между размерами вала и отверстия, если размер вала > размера отверстия до сборки.

N max = d max – D min – наибольший предельный натяг.

N min = d min – D max – наименьший предельный натяг.

N ср. = (N max + N min) /2

Переходна посадка – прикоторой возможно получение как зазора, так и натяга. (TS(TN)) –это сумма наибольшего зазора и наибольшего натяга. Допуск перех пос (TS(TN)) =S max + N max.

5.

Системы допусков и посадок- это закон-о построенная совакупность стандартных допусков и предельных отклонений размеров деталей, а также посадок, образованных валами и отверстиями, имеющие стандартные предельные отклонения.

Принципы:. Система отверстия СА и система вала СВ.

1) Система отверстия (СА) – такая система, в которой при постоянном номинальном размере и постоянных отклонениях основного отверстия различный характер посадок обеспечивается за счет изменения поля допуска вала.Основное отверстие (Н) – отверстие, нижнее отклонение которого равно нулю. Вал в данном случае – деталь сопрягаемая. Отверстие имеет неизменную величину, вал подгоняется.

2) Система вала (СВ) – такая система, в которой при постоянном номинальном размере и постоянных отклонениях основного вала различный характер посадок обеспечивается за счет изменения поля допуска отверстия. Основной вал (h) – вал, верхнее отклонение которого равно нулю. Отверстие в данном случае – деталь сопрягаемая.Вал имеет неизменную величину, отверстие подгоняется.

Единица допуска (i) – это мера точности допуска. Определяется по формулам:

А). для размеров 1-500мм

i=0.45*(D)^1/3+0.001*D

б). для размеров 500 – 10,000мм

i=0.004*D+2.1

Где D – среднее геометрическое крайних размеров интервала.

D=(Dmax*Dmin)^1/2

Размеры от 1 до 10000мм разделены на три диапазона :

1-500мм; 500-3150мм;

3150-10000мм.

Первый диапазон разделён на 13-ть интервалов.

Второй диапазон разделён на 8-мь интервалов.

Третий диапазон разделён на 5-ть интервалов.

И того: 26 интервалов

Подразделение на интервалы: свыше 3 до 6; 6-10; 10-18; 18-30; 30-50 В каждом из этих интервалов допуск постоянен.

Квалитет мера точности.

Опр. Это совокупность допусков, которые характеризуются постоянной относительной точностью для всех номинальных размеров данного диапазона.

(ЕСДП) предусмотрены 19-ть квалитетов. Допуск определяется квалитетом.

01,0,1,2,3,4,5,6,…..16,17.

< 1мм – 15 квалитетов.

01,0,1,2,3,4,5……12,13.

Самые точные: 01,0.

Наименьшие точные: 16,17(12,13).

Допуск квалитета (IT) (5-17) определяется по формулае:

T=a*i

Где а – число единиц допуска не зависит от номинального размера, но зависит от номера квалитета.

Связь между (а) и номером квалитета.

Номер квалитета: 5,6,7,8,39,10,11,12,13,14,15,16,17.Число(а) – 7,10,16,25,40,64,100,160,250,400,640,1000,1600.

Допуски по квалитетам: 01,0,1,2,3,4,5,..

IT 01 = 0,3 + 0,008 ·D

IT 0 = 0.5 +0.012 · D

IT 1 = 0.8 + 0.020 ·D

IT2=(IT1*IT3)^1/2

И т.д

Помимо квалитета точность размера нормируют классами точности: точный; средний; грубый; очень грубый.

Соответственно ими обозначают допуски по этим классам: t₁; t₂; t₃; t₄.

Квалитету 12 соответствует классов точности (точный).

Квалитету 14 соответствует классов точности (средний).

Квалитету 16 соответствует классов точности (грубый).

Квалитету17 соответствует классов точности (очень грубый).

При переходе от одного квалитета к другому допуски возрастают на 60 %

Предпочтительные поля допусков: 10 для отв; 16 для валов. Для отв: H7 H8 H9 Yi7 E8 E9 H7 N7 P7. Для валов: h6 h7 h8 h9 h11 g6 f7 e8 d9 d11 s6 k6 n6 p6 r6 s6

6

Погрешность – отклонение реальных размеров от номинального. Точность определенных деталей хар-ся погрешностью размеров (допуск) и поверхности. Погрешность – отклонение формы, шереховатость. Классификация: 1) дельта D погрешность собственных размеров (отклонение нулевого порядка), 2) отклонения расположения поверхностей (1 порядка), 3) отклонение формы поверхности (2-ого порядка), 4) волнистость (3-его порядка), 5) шереховатость поверхности (4погрешность 4 порядка).

Отклонение формы – отклонение формы реальной поверхности от формы номинальной поверхности. Отклонением расположения называется отклонение реального расположения рассматриваемого элемента от его номинального расположения.

В основу нормирования и количественной оценки отклонений формы и расположения поверхностей положен принцип прилегающих прямых, поверхностей и профилей. Прилегающая прямая – прямая сопрягаемая с реальным профилем и расположена вне материала детали так, чтобы все размеры наибольше удаленной точки в пределах нормированного участка имела минимальное значение.