Нормирование точности и технические измерения

п—1

TA = J2Tn

i—t

где Т. - допуск і-го звена; п - число звеньев цепи (вклю чая замыкающее).

Простейшая размерная цепь образуется двумя деталями и имеет три звена: охватывающее (отверстие), охватываемое (вал) и замыкающее (зазор или натяг). При нормировании та­ кая размерная цепь реализуется как посадка. Многолетний опыт создания и эксплуатации изделий привел к разработке

давно выполнены.

стандартных посадок, расчеты зазоров и натягов Ув которых

Выбор параметров базируется на глубоких знаниях кон ­ струкции и работы проектируемого изделия в целом и со­

ставных его частей. В условиях большинства реш аемых задач

ворительное функционирование изделия, решение сводится к

достоинств и нед статков (положительного и отрицательного,

выборе шений.РВыбор реш ений при нормировании параметров осу­

ществляется путем:

- принятия по аналогии; - принятия на основе результатов научных исследований.

В ситуациях, когда приходится принимать большое коли ­ чество решений, можно использовать оба метода в разны х со­ отношениях.

В табл. 1.2 и 1.3 представлены преимущ ества и недостатки каждого из рассматриваемых вариантов:

41

-нормирования по аналогии с известными реш ениями (в литературе «метод прецедентов», «метод аналогов»);

-нормирования по результатам исследований (в литерату­ ре «расчетный метод»).

Таблица 1.2 Вариант 1 (решение задачи по аналогии)

ный выбор аналога приведет к назначению неудачных норм со всеми вы текаю щ ими последствиями.

Исследовательский метод нормирования предельных зна­ чений параметров при его корректном использовании гаран­ тирует правильность реш ения и заданный уровень качества изделия. Однако исследования как теоретические, так и экс­ периментальные, требуют значительных затрат времени и труда, применения экспериментального оборудования, вы чис­ лительной техники и т.д.

42

2

МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ

2.1. К лассиф икация измерений

Под измерением некоторого свойства можно понимать по­ лучение оценки этого свойства при сопоставлении изм еря­

емой величины с единицей, воспроизводимой мерой (непо­

И змерение физической величины (ФВ) —совокупностьУопе­

раций по применению технического средства, хранящ его еди­ ницу ФВ, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей и по­ лучение значения этой величины .

Можно пр дставить однократное преобразование или цепочку преобразований измеряемой ФВ в иную величину, но конеч­ ной целью преобразования является получение числа (рис. 2.1). Измерительное преобразование всегда осуществляется с использованием некоторого физического закона или эффекта, который рассматриваю т как принцип, положенный в основу измерительного преобразования (принцип измерения). Под принципом измерений понимают физическое явление или эф­ фект, положенное в основу измерений.

44

Рис. 2.1. Измерение как преобразование измеряемой физической величины в число

фекта), измерение массы взвеш иванием на пруж инныУх весах (определение искомой массы по пропорциональной ей силе

Как примеры можно рассмотреть измерение температуры с

помощью термопары (использование термоэлектрического эф­

Видом измерений названа часть области измерений, име­

устройствуРеотображения измерительной информации приме­ няемого средства измерений. Формально без учета погреш но­ сти прямые измерения могут быть описаны вы раж ением

Q = x,

где Q - измеряемая величина; х - результат измерения. Косвенное измерение - определение искомого значения

ФВ на основании результатов прямы х измерений других ФВ, функционально связанных с искомой величиной.

45

При косвенных изм ерениях искомое значение величины рассчитывают на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым из­ мерениям . Ф ормальная запись такого измерения

ляется необходимость обработки результатов вне прибора (на

бумаге, с помощью калькулятора или компьютера), в противо­ положность прямы м измерениям, при которых приборУвыда­ ет готовый результат. Классическими примерамиТкосвенных

измерений можно считать нахождение значения угла тре­ угольника по измеренным длинам сторон, Нопределение пло­

щ ади треугольника или другой геометрической фигуры и т.п.

Один из наиболее часто встречаю щ ихся случаев применения

косвенных измерений - определение плотности материала твер­

зических величин классифицируется в соответствии с одно­ родностью или неоднородностью измеряемых величин. На

которыхРосущ ествляется измерение нескольких одноименных величин, например, длин L x, Ь2, Lg и т.д. Подобные измере­ ния выполняю т на специальны х устройствах (измерительных установках) для одновременного измерения ряда геометриче­ ских параметров деталей.

Совместные измерения - проводимые одновременно из­ мерения двух или нескольких неодноименных величин для

46

определения зависимости между ними. Под совместными из­ мерениями обычно подразумевают измерения нескольких не­ одноименных величин (X, У, Z и т.д.) без последующего поиска связывающих их зависимостей. Примерами таких измерений могут быть комплексные измерения электрических, силовых и термодинамических параметров электродвигателя, измере­ ния параметров движения и состояния транспортного средства (скорость, запас горючего, температура двигателя и др.).

Для отображения результатов, получаемых при измерени­

Абсолютное измерение - измерение, основанное на п р я ­ мых измерениях одной или нескольких основных величин и (или) использовании значений физических констант. Н апри­ мер, измерение силы F = m -g основано на измерении основной

ны к одноименной величине,риграющей роль единицы, или

измерение изменения величины по отношению к одноимен­ ной величине, пр н маемой за исходную. Примерами таких

ны одного и того же размера, результат которого получен из нескольких следующих друг за другом измерений, т.е. состо­ ящее из ряда однократных измерений.

В зависимости от поставленной цели число повторных и з­ мерений может колебаться в ш ироких пределах (от двух изм е­ рений до нескольких десятков и даже сотен). М ногократные измерения проводят или для «страховки» от грубых погреш ­ ностей (в таком случае достаточно трех—пяти измерений), или для последующей математической обработки результатов

47

(с последующими расчетами средних значений, статистиче­ ской оценкой отклонений и других параметров и характери­ стик)» М ногократные измерения называю т такж е «измерения

с многократ ными наблю дениями» .

Статическое измерение - измерение ФВ, принимаемой в соответствии с конкретной измерительной задачей за неиз­ менную на протяж ении времени измерения.

Динамическое измерение - измерение изменяю щ ейся по размеру ФВ.

Динамические измерения наиболее логично рассматривать в зависимости от скорости получения средством Уизмерения входного сигнала измерительной информации. ПриТизмерении

сти его преобразования в измерительной цепи, и результаты фиксируются без динамических искажений. При измерении

в статическом режиме (или квазистатическом режиме) ско­ рость изменения входного сигнала несоизмеримоНниже скоро­

оно несоизмеримо медленнее измерений электронными термо­ метрами.

величины, выполненных различаю щ имися по точности сред­ ствами измерений и (или) в разны х условиях.

Оценка равноточности и неравноточности результатов изм е­ рений зависит от выбранных значений предельных расхож де­ ний точности в сериях измерений. Допустимые расхождения оценок устанавливаю т в зависимости от задачи измерения. Равноточными называю т серии измерений 1 и 2, для которых

48

оценки погрешностей Аг и Д2 можно считать практически оди­

наковыми

Ді и Л 2 ,

а к неравноточным относят серии с различаю щ имися погреш ­ ностями

Серии измерений считают равнорассеянными или неравно­ рассеянными по практическому совпадению или различию оценок случайных составляющих погрешностей измерений

По планируемой точности измерения делят на технические и метрологические. Общепринятой трактовки такого разделе­

Именно такие измерения наиболее часто осуществляются в производстве, откуда и пр из шло их название.

М етрологические ерения выполняют с максимально

нения измеряемой физической величины с ее единицей в со­ ответствии с реализованным принципом измерений. Метод измерений обычно обусловлен конструкцией средств измере­ ний (СИ).

Ф актически единственное принципиальное различие мето­ дов измерений в рамках стандартных терминов, это деление

49

их на две следующие разновидности, широко используемые в метрологической практике:

-метод непосредственной оценки;

-метод сравнения с мерой.

Различия меж ду этими двумя методами измерений заклю ­

чаю тся в том, что метод непосредственной оценки реализуют с помощью приборов без дополнительного применения мер, а метод сравнения с мерой предусматривает обязательное использование овеществленной меры, которая в явном виде

котором значение величины определяют непосредственно по

Суть метода непосредственной оценки, как любого метода измерения состоит в сравнении измеряемой величины с ме­ рой, принятой за единицу, но в этом случае мера «заложена»

измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизво­ димой мерой.

Метод характеризуется тем, что прибор ф актически исполь­

стоянного тока прибором-компенсатором путем сравнения с известной ЭДС нормального элемента.

Ф ормально метод сравнения с мерой может быть описан следующим вы ражением:

50