Лабораторная работа 1 Тема выбор методов и средств измерений линейных размеров студент группы Проверил

• Название: Лабораторная работа 1 Тема выбор методов и средств измерений линейных размеров студент группы Проверил
• Дата: 21.03.2022
• Размер: 333 Kb.
• Имя файла: 1.doc
• Тип: Лабораторная работа; #407078
• страница: 1 из 5

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Владимирский государственный университет

имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых
Кафедра - Управление качеством и техническое регулирование
Лабораторная работа №1


Тема: ВЫБОР МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ
Выполнил:

студент группы

Проверил:

к.т.н., доцент Арефьев Е.В.

Владимир 2015

Цель работы:

• учебная ‒ получить навыки работы с нормативными документами для выбора методов и средств измерений линейных размеров;

• практическая ‒ выбрать для измерения линейных размеров детали, выданной руководителем в соответствии с номером подгруппы, соответствующие универсальные измерительные средства и ука­зать их метрологические характеристики.

1. Общие сведения
1.1 Условия, определяющие выбор измерительных средств
В отраслях машиностроения и приборостроения, а также при ремон­те до 70...80% всех видов измерений составляют линейные измерения. Любой линейный размер может быть измерен различными измерительны­ми средствами, обеспечивающими разную точность измерения. В каждом конкретном случае точность измерения зависит от принципа действия, конструкции и точности изготовления измерительного прибора, а также от условий его настройки и применения.

Требуемая точность измерения может быть получена только при правильном выборе средств, условий и методики измерения, качественной подготовке их к работе и правильному их использованию.

Выбор средств измерения осуществляют с учетом метрологических и экономических факторов. При выполнении производственных измере­ний в первую очередь учитывают следующие метрологические характери­стики приборов: пределы измерений, измерительное усилие, диапазон по­казаний шкалы, цену деления, чувствительность, погрешность измерения. При этом следует помнить, что показателем точности приборов, изме­ряющих линейные размеры, является предельная абсолютная погрешность измерения, которая выражается в микрометрах. К экономическим показа­телям относятся: стоимость и надежность измерительных средств; метод измерения; время, затрачиваемое на установку, настройку и сам процесс измерения; а также необходимая квалификация контролера и оператора.

Выбор средств измерения зависит от характера и массовости произ­водства (годовой программы выпуска).

Например, в массовом производстве с отработанным технологиче­ским процессом, включая контрольные операции, используют высокопро­изводительные механизированные и автоматизированные средства измерения и контроля. Универсальные измерительные средства применяются преимущественно для наладки оборудования.

В серийном производстве основными средствами контроля должны быть жесткие предельные калибры, шаблоны, специальные контрольные приспособления. Возможно применение универсальных средств измерения.

В мелкосерийном и индивидуальном производствах основными яв­ляются универсальные средства измерения, поскольку другие организаци­онно и экономически применять невыгодно: неэффективно будут исполь­зоваться специальные контрольные приспособления или потребуется большое количество калибров различных типов размеров.

При выборе и назначении средств измерения необходимо одновре­менно стремиться к более жесткому ограничению действительных разме­ров предельными размерами, предписанными стандартами, и к возможно большему расширению производственных допусков, остающихся за выче­том погрешности измерения.

В практике метрологического обеспечения производства существует правило "средство измерения должно быть оптимальным", т.е. одинаково нецелесообразно назначать излишне точный прибор и прибор с малой точностью. В первом случае это обусловлено экономическими потерями, вызванными использованием более дорогих, как правило, СИ, требующих более дорогих методик и средств их поверки (калибровки). Во втором случае потери будут создаваться более высоким уровнем брака.

Правильность выбора измерительного средства определяется отно­шением величины погрешности измерения, к величине допуска на обра­ботку в процентах, поскольку действительный размер - это размер, уста­новленный измерением с допустимой погрешностью.

Выбор измерительных средств с учетом допускаемых погрешностей измерений до 500 мм регламентирует ГОСТ 8.051-81. Допускаемые значе­ния случайной погрешности измерения приняты при доверительной веро­ятности 0,954 (±2σ, где σ - среднее квадратическое отклонение погрешно­сти измерения), исходя из предположения, что закон распределения по­грешностей - нормальный. Случайная составляющая может быть умень­шена за счет многократности наблюдений, при которых она уменьшается в раз, где n - число наблюдений.

Значения предельных погрешностей измерений выбираемых средств измерений (СИ) приведены в РД 50-98-86. Для оценки пригодности выби­раемого средства измерения сопоставляют величину наибольшей предель­ной погрешности измерения СИ со случайной составляющей погрешности измерения. Если наибольшая предельная погрешность измерения выбран­ного средства измерения не превышает случайной составляющей погрешности измерения при оценке годности данного размера, то данное средст­во можно применить для заданного измерения.
1.2. Нормальные условия измерений
Реальные условия выполнения линейных измерений, как правило, не совпадают с нормальными условиями, которые должны обеспечиваться с целью исключения дополнительных погрешностей.

Нормальные условия выполнения линейных измерений регламенти­рует ГОСТ 8.050-73: температура окружающей среды 20°С; атмосферное давление 101324,72Па (760 мм рт.ст.); относительная влажность воздуха 58% и др., по которым приводятся допускаемые от них отклонения.
2. Методика выбора средств измерения
Для выбора средств измерения применяют три методики:
2.1. Приближенная
Данная методика широко применяется при ориентировочном выборе средств измерения, при проведении метрологического контроля и экспер­тизы нормативно-технической и конструкторской и технологической до­кументации.

2.1.1. Определяется допуск размера детали.

Допуск размера детали (Т_дет) выбирается в зависимости от заданно­го квалитета точности по ГОСТ 25347-81 и ГОСТ 25346-81.

2.1.2. Рассчитывается допускаемая погрешность измерения: Допускаемая погрешность измерения принимается 25% от величины допуска на размер, то есть

σ_изм = 0,25 · Т_дет

2.1.3. Рассчитывается случайная составляющая допускаемой погрешности измерения.

Допускаемая погрешность измерения в целом является комплексной погрешностью и включает погрешность измерительных средств, погреш­ность метода измерений и ряд других погрешностей, зависящих от темпе­ратуры, базирования, измерительного усилия и пр. Наилучшее соотноше­ние между погрешностью самого средства измерения σ_си и остальными погрешностями σ_доп будет при σ_си≈σ_доп.

Допускаемые погрешности измерения σ_изм определяют случайные и неучтенные систематические составляющие погрешности измерения. При этом случайная составляющая погрешности измерения σ_си должна быть на 25...30% ниже, чем σ_изм (т.е. σ_си = 0,7 σ_изм). В этом случае оптимальное значение коэффициента

К = σ_си / σ_изм = 0,7

при σ_изм = . Обычно выбирают К = 0,6...0,8 .
Случайную составляющую можно выявить практически при всех видах измерений. Однако эту часть погрешности иногда принимают за всю предельную погрешность измерения. Ограничивать неучтенную сис­тематическую погрешность измерения не представляется возможным, по­скольку для ее непосредственного определения необходимо иметь рабочие эталоны, что особенно при точных измерениях практически сделать не­возможно.

2.1.4. По справочным таблицам выбирается средство измерения в зависимости от детали (вал или отверстие).

Выбор измерительного средства заключается в том, чтобы наиболь­шая предельная погрешность ± , являющаяся нормированным метрологическим показателем данного измерительного средства, не пре­вышала случайной составляющей допускаемой погрешности измерения, т.е. при этом должно выполняться условие: ± ≤ (0,6 … 0,8) σ_изм.

2.1.5. В метрологическую карту (прил.1) заносятся метрологические
характеристики выбранного средства измерения.

2.2. Расчетная
Данная методика применяется при выборе средств измерения для единичного и мелкосерийного производства, для экспериментальных ис­следований, для измерения выборки при статистическом методе контроля, для повторной перепроверки деталей, забракованных контрольными авто­матами.

2.2.1. Определяется допуск размера детали.

Допуск размера детали (Т_дет) выбирается в зависимости от заданно­го квалитета точности по ГОСТ 25347-81 и ГОСТ 25346-81.

2.2.2. Определяется расчетная допускаемая погрешность измерения.
При расчете по данной методике необходимо пользоваться таблицей процентного соотношения допускаемой погрешности измерения и допус­ков деталей для различных квалитетов точности (табл. 1).

Процентное соотношение допускаемой погрешности измерения в зависимости от точности объекта измерения

Таблица 1

Квалитет точности объекта измерения по ГОСТ 25347-81	Предельная погрешность измерения, % от допуска
Валы 5-го квалитета	35
Отверстия и валы 6-го и 7-го квалитетов Отверстия 5-го квалитета	30
Отверстия 8-го и 9-го квалитетов Валы 8-го квалитета	25
Отверстия 10-16-го квалитетов Валы 9-16-го квалитетов	20

В соответствии с табл.1, определяют расчетную допускаемую по­грешность измерения из выражения

100% ≤ табличной величины
2.2.3. Рассчитывается случайная составляющая допускаемой по­грешности измерения (аналогично п. 2.1.3.)

2.2.4. По справочным таблицам выбирается средство измерения в за­висимости от детали (вал или отверстие) при условии

± ≤ (0,6 … 0,8) σ_{изм .расч.}

2.2.5.В метрологическую карту (прил.1) заносятся метрологические характеристики выбранного средства измерения.

2.3. Табличная
Табличная методика рекомендуется для выбора средств измерения при серийном, крупносерийном и массовом производстве, если предусмотрены измерения, а не контроль с применением калибров.

2.3.1. Определяется допуск размера детали.

Допуск размера детали (Т_ДЕТ) выбирается в зависимости от заданного квалитета точности по ГОСТ 25347-81 и ГОСТ 25346-81.

2.3.2. Определяется допускаемая погрешность измерения.

В основе табличной методики лежит ГОСТ 8.051-81 "Погрешности, допускаемые при измерении линейных размеров до 500 мм". Данный стандарт устанавливает значения допускаемых погрешностей измерения σ_изм в зависимости от допуска IT и 13 основных интервалов номинальных размеров для 2... 17-го квалитетов, которые приведены в данных методических указаниях в прил.2. Значение σ_изм определяют для любых значений допуска. При допусках, не соответствующих значениям, указанным в прил.2., допускаемая погрешность выбирается по ближайшему меньшему значению допуска для соответствующего размера.

2.3.3. Рассчитывается случайная составляющая допускаемая погрешность измерения (аналогично п. 2.1.3.)

4. 
   По справочным таблицам выбирается средство измерения в зависимости от детали (вал или отверстие) при условии
   

± ≤ (0,6 … 0,8) σ_изм.

4. 
   В метрологическую карту (прил.1) заносятся метрологические характеристики выбранного средства измерения.
   

Следует помнить, что наименования средств измерений выбираются из специальных таблиц предельных погрешностей измерений РД 50-98-86. Метрологические характеристики некоторых широко распространенных средств измерений приводятся в прил.З данных методических указаний.
3. Выбор метода измерений
Выбранное средство измерений линейных размеров, его конструк­ция определяют метод измерений.

Метод измерений представляет собой прием или совокупность приемов применения средств измерений и характеризуется совокупностью тех физических явлений, на которых основаны измерения.

По способу получения и характеру результатов измерения разделяют соответственно на прямые, косвенные, абсолютные и относительные. Данные виды измерений линейных размеров представлены в табл.2.

Таблица 2

Виды измерений линейных величин

Измерение	Определение	Примеры измерения
Прямое	Измерение, при котором искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных	Измерение глубины линейкой глубиномера штангенциркуля; диаметра вала - микрометром
Косвенное	Измерение, при котором искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подверженными прямым измерениям	Измерение среднего диаметра методом трех проволочек, устанавливаемых во впадины резьбы
Абсолютное	Измерение, основанное на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и (или) использовании значений физических констант	Измерение линейных размеров штангенциркулем, микрометром, глубиномером, на инструментальном микроскопе и т.д.
Относительное	Измерение отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или измерение величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную	Измерение диаметра отверстия индикаторным нутромером, настроенным по концевым мерам; диаметра вала – рычажной скобой

В производственных условиях наиболее широко применяются методы прямых измерений: метод непосредственной оценки и метод сравнения с мерой.

При методе непосредственной оценки значение измеряемой величины получают непосредственно по отсчетному устройству средства измерений, например штангенциркуля, микрометра и т.д. Кроме того, этот метод по характеру результата измерений является абсолютным, так как весь измеряемый параметр фиксируется непосредственно средством измерения.

Метод прост, не требует особых действий оператора и дополнительных вычислений. Особое внимание при измерениях этим методом уделяется используемым средствам измерений, так как они служат основными источниками погрешности измерений. Это обусловливает необходимость тщательного выбора средств измерений, обеспечивающих высокую точность. При методе сравнения с мерой измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. В литературе этот метод называется также относительным, так как средство измерения фиксирует лишь отклонение параметра от установочного значения.

Метод используют при проведении более точных измерений. Погрешность метода характеризуется в основном погрешностью используе­мой высокоточной меры.

Мера - средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера. Примерами используемых мер являются плоскопараллельные концевые меры и штриховые меры.

Метод сравнения с мерой при линейных измерениях реализуется в следующих разновидностях, среди которых различают:

• 
  дифференциальный метод;
  
• 
  метод совпадений.
  

Дифференциальный (нулевой) метод измерений - метод сравнения с мерой, в котором на измерительный прибор воздействует разность изме­ряемой величины и известной величины, воспроизводимой мерой. Так, диаметр отверстия измеряют индикаторным нутромером, предварительно настроенным на размер с помощью концевых мер длины. Наружные раз­меры измеряют рычажными и индикаторными скобами. Рычажные скобы имеют большую жесткость по сравнению с индикаторными и как следст­вие меньшую предельную погрешность измерения.

Метод совпадений - метод сравнения с мерой, в котором значение измеряемой величины оценивают, используя совпадение ее с величиной, воспроизводимой мерой (т. е. с фиксированной отметкой на шкале физи­ческой величины). К примеру, при измерении длины штангенциркулем, наблюдают совпадение отметок на шкалах штангенциркуля и нониуса.

Если рассмотренные методы прямых измерений не позволяют решить измерительную задачу, прибегают к косвенным измерениям, что значительно расширяет диапазон измеряемых величин и возможности измерений.