Метрология - Учебное пособие для заочников. Учебное пособие для бакалавров и специалистов заочной формы обучения Издательство Иркутского государственного технического университета
 Скачать 2.76 Mb.
|
|
4. Средства измерений. Средства измерений и их классификация. Эталоны. Передача размеров единиц от эталонов к рабочим средствам измерений. Поверочные схемы. Поверка и калибровка средств измерений. Погрешности средств измерения 12 абсолютная, относительная и приведенная. Классы точности. 4.2. Меры. Измерительные приборы. Измерительные преобразователи. Измерительные установки и системы [26, 27, 29, 32]. Средства измерения подразделяются на образцовые и рабочие [26, 27, 29, 35]. Образцовые предназначены для передачи единицы физической величины другим средствам измерений, рабочие – для технических измерений. Сущность разделения средств измерений на образцовые и рабочие состоит не в конструкции и не в точности, а в их назначении. В поверочных схемах оговариваются порядок и методика передачи единиц измерения в зависимости от метрологических характеристик средств измерения. Поверочная схема может быть государственной, ведомственной, локальной. Государственная устанавливает передачу информации о размере единицы в масштабах страны возглавляется государственными или специальными эталонами. Ведомственная поверочная схема уточняет требования государственной схемы применительно к специфике данного ведомства возглавляется рабочими эталонами или исходными образцовыми средствами. Локальная поверочная схема уточняет требования государственной схемы применительно к условиям предприятия возглавляется исходным образцовым средством. Эталон это техническое устройство, обеспечивающее воспроизведение и (или) хранение единицы физической величины с целью передачи ее размера рабочему средству измерения. Эталоны единиц классифицируют по ряду признаков. Например, поточности воспроизведения единиц и подчиненности различаются первичные (исходные) и вторичные эталоны. К вторичным относятся эталоны-копии, эталоны сравнения и рабочие эталоны. Поверкой называется проверка соответствия метрологических характеристик нормами установление на этой основе пригодности средств измерений к применению. Контроль средств измерения на предмет их пригодности к применению осуществляется двумя основными видами поверкой и калибровкой. Калибровка средства измерения это совокупность операций, выполняемых калибровочной лабораторией для определения и подтверждения действительных значений метрологических характеристики (или) пригодности средства измерений к применению в сферах, не подлежащих государственному метрологическому контролю в соответствии с установленными требованиями. Поверка обязательна для средств измерений, применяемых в сферах, подлежащих государственному метрологическому контролю (ГМК) и надзору, калибровка же процедура добровольная, поскольку относится к средствам измерения, не подлежащим ГМК. 13 Средства измерения по функциональному назначению делят на меры, измерительные преобразователи, измерительные приборы, измерительные системы и измерительные установки. Характеристики свойств средств измерений, оказывающих влияние на результаты измерений и их точность, называются метрологическими характеристиками. К метрологическим характеристикам относятся цена деления шкалы, пределы измерений, диапазон показаний, диапазон измерений, чувствительность измерительного устройства и погрешности средств измерения. Различают абсолютную, относительную и приведенную погрешности. Обобщенной метрологической характеристикой средства измерения является класс точности, определяемый пределами допускаемых погрешностей, влияющими на точность результатов измерения [27, 29]. По зависимости от измеряемой величины погрешности средства измерений разделяют на аддитивные и мультипликативные. Аддитивные суммируемые) погрешности не зависят от измеряемой величины. Мультипликативные (умножаемые) погрешности изменяются пропорционально измеряемой величине. Могут быть составляющие, имеющие более сложную зависимость от измеряемой величины, например, так называемые погрешности от нелинейности статической характеристики преобразователя. На практике часто возникает задача определения результирующей суммарной) погрешности по известным значениям составляющих этой погрешности. Результирующую погрешность определяют по правилу суммирования случайных величин. Это правило основано на известных положениях теории вероятности. Темы теоретических вопросов 1. Метрологические характеристики средств измерений. 2. Эталоны. Разновидности. 3. Классификация рабочих средств измерений поточности. Поверка и калибровка средств измерений. 5. Поверочные схемы. 6. Классификация средств измерений по функциональному назначению. 7. Погрешности средств измерения. 8. Классы точности приборов. Назначение и обозначение. 9. Аддитивные и мультипликативные погрешности средств измерений. 10. Суммирование погрешностей измерения. 5. Основы стандартизации 5.1. Сущность стандартизации и ее задачи. Основополагающие документы по стандартизации. Развитие и состояние стандартизации в РФ. 5.2. Государственная система стандартизации. Ведомственная служба стандартизации. Государственный контроль и ведомственный надзор за введением и соблюдением стандартов. Категории и виды стандартов. 14 Научно-технические принципы стандартизации. Комплексная и опережающая стандартизация. Ряды предпочтительных чисел. 5.3. Международная стандартизация. Международные организации по стандартизации. 5.4. Методические основы стандартизации. Система предпочтительных чисел. Принципы стандартизации. Методы стандартизации. Унификация, систематизация, типизация, агрегатирование. Комплексная стандартизация. Опережающая стандартизация. 5.5. Межотраслевые системы государственных стандартов (ЕСКД, ЕСТД, ЕСТПП и т. д. Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Назначение и выполняемые функции. Классификация стандартов, входящих в ЕСКД. Виды изделий. Виды конструкторских документов. Стадии разработки. Эксплуатационные и ремонтные документы (ГОСТ 2.601 2006 – ГОСТ 2.605–68*, ГОСТ 2.608 78*, ГОСТ 2.610 2006). Основные требования к графическими текстовым документам. [26, 27, 29, 32]. Под стандартизацией понимается плановая деятельность по установлению обязательных правил, норм, требований, выполнение которых обеспечивает экономически оптимальное качество продукции, повышение производительности труда и эффективности использования материальных ценностей при соблюдении требований безопасности. Нормативно- технический документ по стандартизации, устанавливающий комплекс норм, правил, требований к объекту стандартизации и утвержденный компетентным на то органом, является стандартом. Государственная система стандартизации (ГСС) устанавливает порядок проведения работ по стандартизации в РФ. ГСС базируется на основных принципах оптимальности, динамизма, системности. Созданы службы стандартизации в отраслях народного хозяйства и на предприятиях. Целесообразность разработки каждого стандарта обосновывается потребностями промышленности и ожидаемым техническими экономическим эффектом. В нашей стране руководство деятельностью ведомственных (отраслевых) служб стандартизации и стандартизацией в государственном масштабе осуществляет Ростехрегулирование. В области международной стандартизации работают различные международные и региональные организации наиболее представительной является Международная организация по стандартизации (ИСО). Ее высшим органом является Генеральная Ассамблея. Органами ИСО являются комитеты совета, технические комитеты и центральный секретариат. Являясь одной из важнейших категорий стандартизации, взаимозаменяемость предлагает комплекс научно-технических исходных положений, выполнение которых от проектирования до эксплуатации и ремонта обеспечивает взаимозаменяемость на уровне деталей, сборочных единиц и 15 механизмов. Взаимозаменяемость может быть геометрической и функциональной, полной и неполной, внутренней и внешней. Уровень взаимозаменяемости производства характеризуется отношением трудоемкости изготовления взаимозаменяемых деталей и частей к общей трудоемкости изготовления изделия. Наибольшее распространение в мировой практике получила геометрическая взаимозаменяемость. В стандартах это нашло отражение в виде общих норм, распространяющихся на все отрасли в машиностроении. Основой для их разработки служат стандарты наряды предпочтительных чисел и ряды нормальных линейных размеров. Единая система допусков и порядок для гладких цилиндрических и плоских соединений (ЕСДП), а также ряды отклонений и допусков для гладких и плоских соединений предусмотрены ГОСТ 25346 89. Поля допусков и рекомендуемые посадки регламентируются ГОСТ 25348 82*, 25347 82* и 25349 89. Своеобразной формой комплексной стандартизации является стандартизация межотраслевых систем. Разработаны такие крупные межотраслевые системы, как единая система конструкторской документации (ЕСКД), единая система технологической документации (ЕСТД), единая система технологической подготовки и производства (ЕСТПП) и др. ЕСКД комплекс государственных стандартов, устанавливающих взаимосвязанные правила и положения по порядку разработки, оформления и обращения конструкторской документации. Стандарты на конструкторскую документацию включают общие положения, классификацию и обозначение изделий в конструкторских документах и общие правила выполнения эксплутационной и ремонтной документации. Темы теоретических вопросов 1. Основные задачи государственной системы стандартизации РФ. Объекты стандартизации. 2. Категории и виды стандартов. 3. Стандартизация технической документации. Основные положения о комплексных межотраслевых системах стандартов (ЕСКД, ЕСТД, ЕСТПП и др. 4. Научно-технические принципы стандартизации. 5. Органы и службы стандартизации РФ, отраслей народного хозяйства, организаций и учреждений. 6. Комплексная и опережающая стандартизации. 7. Виды стандартов ЕСКД. 8. Построение рядов предпочтительных чисел. 9. Методы стандартизации. 10. Унификация, типизация, агрегатирование. 16 6. Единая система допусков посадок гладких соединений 6.1. Содержание понятий размеры номинальные, действительные, предельные допуски поле допуска предельные отклонения, зазор, натяг, допуск посадки. Системы отверстия и вала выбор системы. 6.2. Квалитеты; единица допуска. Основные отклонения. Правила обозначения на чертежах предельных отклонений, полей допусков и посадок. [27, 29]. Номинальный размер размер, который указывают на чертеже на основании инженерных расчетов относительно этого размера отсчитываются отклонения. Действительный размер размер установленный измерением с допустимой погрешностью. Предельные размеры два предельно допустимых размера (наибольший и наименьший, между которыми должен находиться или которым может быть равен действительный размер годной детали. Отклонение (верхнее и нижнее) это алгебраическая разность между предельным размером (наибольшим или наименьшими соответствующим номинальным размером. Допуск разность между наибольшими наименьшим предельными размерами или абсолютная величина алгебраической разности между верхними нижним отклонениями. Поле допуска отличается от допуска тем, что оно определяет не только величину, но и расположение этого допуска относительно номинального размера. Правила нанесения предельных отклонений установлены ГОСТ 2.307 68*. Характер соединения деталей называется посадкой. Подвижные соединения характеризуются наличием зазора, неподвижные наличием натяга. Разновидностью неподвижных посадок являются переходные, при которых после сборки может получиться либо натяг, либо зазор. Таблицы допусков и посадок составлены в системе отверстия ив системе вала. В системе отверстия приданных размерах и точности соединения нужную посадку получают изменением предельных размеров вала, не меняя при этом предельных размеров основной детали отверстия рис. 1). Термин отверстие служит для обозначения внутренних (охватывающих) элементов детали термин вал для обозначения наружных охватываемых) элементов детали. В системе вала основной деталью является вал, нужную посадку получают изменением предельных размеров отверстий (рис. 1). Системы отверстия и вала формально равноправны. Однако система отверстия является предпочтительной как более экономичная. Это обусловливается меньшим количеством типоразмеров необходимого инструмента валы обрабатываются одними тем же резцом или шлифовальным кругом, тогда как отверстия режущим инструментом определенного диаметра (зенкерами, развертками, протяжками). 17 Рис. 1. Системы отверстия и вала Квалитеты (степени точности) ступени градации значений допусков системы. Для гладких соединений ГОСТ 25346 89 устанавливает 21 квалитет, которым присвоены номера (в порядке понижения точности) от 01 до 19. Стандартный допуск того или иного квалитета обозначается сочетанием букв IT и номера квалитета (например, IT01, IT5, IT14 и т. д. Единица допуска множитель в формулах допусков системы, являющийся функцией номинального размера. Единицу допуска для гладких соединений определяют последующим зависимостям ИСО и ЕСДП для размеров до 500 мм 0,001D; D 0,45 i 3 для размеров свыше 500 до 10 000 мм I = 0,004D + 2,1 (где D в мм i или I в мкм D среднегеометрический размер интервала размеров, 2 1 D D D . Здесь и D 2 крайние размеры интервала. Например, в ГОСТ 25346 89 диапазон размеров до 10000 мм разбит на 26 интервалов. Допуски могут рассматриваться как произведение единицы допуска на коэффициента, называемый числом единиц допуска Таили Та Посадки различного характера в системе отверстия или вала получают изменением расположения поля допуска сопрягаемой детали. Это расположение определяется основным отклонением, за которое из двух предельных принимают ближайшее к нулевой линии. Основные отклонения обозначают буквами латинского алфавита (заглавными для отверстий, строчными для валов. Числовые значения основных отклонений не зависят от квалитета, но изменяются от интервала к интервалу номинальных размеров. Условные обозначения любых отдельных полей допусков состоят из сочетания буквы (основное отклонение) и номера квалитета величина допуска, например, h5, На и т. п. Основные правила указания допусков и посадок на чертежах регламентированы ГОСТ 2.307 68*. Общие допуски. Предельные отклонения линейных и угловых размеров с неуказанными допусками. Основные правила назначения общих допусков размеров установлены в ГОСТ 30893.1 2002 (ИСО 2768-1 89). Общий допуск размера предельные отклонения (допуски) линейных и угловых размеров, указанные на чертеже или в других технических докумен- Поля допусков валов Поле допуска основного вала Поля допусков отверстий - 0 Поле допуска основного отверстия - 0 d НС d НС 18 тах общей записью и применяемые в тех случаях, когда предельные отклонения (допуски) не указаны индивидуально у соответствующих размеров. Общие допуски установлены по четырем классам точности точный f, средний m, грубый сочень грубый v. Указание общих допусков дается в виде ссылки на чертеже, например, для класса точности средний Общие допуски по ГОСТ 30893.1 – m» или ГОСТ 30893.1 – m». Темы теоретических вопросов 1. Взаимозаменяемость. Основные понятия о размерах и сопряжениях. 2. Понятия о посадках. Допуски посадки. 3. Система отверстия и система вала. 4. Квалитеты и единица допуска в ЕСДП. 5. Основные отклонения. Правила общее и специальное. 6. Образование поля допуска и посадок в ЕСДП. 7. Назначение посадок по видам с зазором, натягом, переходные. 8. Расчет вероятности получения натягов и зазоров в переходных посадках. 9. Условные обозначения на чертежах посадок и отклонений размеров. 10. Общие допуски. Предельные отклонения линейных и угловых размеров с неуказанными допусками. 7. Система допусков и посадок подшипников качения. Измерение линейных размеров 7.1. Допуски и посадки подшипников качения. 7.2. Средства измерения линейных размеров. Однозначные и многозначные меры. Калибры. Универсальные средства измерений механические, оптические, пневматические, электрические. Штриховые средства измерений, оснащенные нониусом, микрометрические, рычажно- механические. Выбор средств измерений поточности. Допуски и отклонения размеров, формы, точности вращения и зазоров ненагруженных подшипников регламентирует ГОСТ 25256 82. Все типы подшипников качения делят на классы в порядке повышения точности Х 6; 5; 4; 2; Т. Класс точности проставляется через тире перед условным обозначением подшипника, например, 5 208, 6 36205. Нулевой класс в обозначении не указывают. В подшипниках качения оба кольца принимают в качестве основных деталей системы допусков. Наружное кольцо имеет допуск, направленный, как у основного вала, в тело. Внутреннее кольцо является основной деталью в системе отверстия, но поле допуска на диаметр отверстия расположено в минус от нулевой линии. Это позволяет получить из основных отклонений для переходных посадок ряд посадок с небольшими гарантированными натягами. Посадку выбирают отдельно для каждого кольца по таблицам ГОСТ 3325 85 * в зависимости отвращения или неподвижности кольца, вида 19 нагружения, режима работы, а также размеров и типа подшипника. Установлено три вида нагружения местное, циркуляционное и колебательное. Посадки следует выбирать так, чтобы циркуляционно нагруженное кольцо подшипника было смонтировано с натягом, исключающим возможность проскальзывания этого кольца по посадочной поверхности. Посадка назначается по интенсивности нагрузки 3 2 1 r k k k b F P , где F r – радиальная нагрузка на подшипник, кН; b – рабочая ширина посадочного местам динамический коэффициент посадки (при нагрузке суме- ренными толчками и вибрациями k 1 = 1,0; при сильных ударах и вибрациях k 1 = 1,8); k 2 коэффициент, учитывающий снижение посадочного натяга при полом вале или тонкостенном корпусе k 2 1, при сплошном вале и толстостенном корпусе k 2 = 1); k 3 – коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки (F r ) между рядами роликов в двухрядных конических роликоподшипниках или между сдвоенными шарикоподшипниками при наличии осевой силы F a на опору. На местно нагруженное кольцо назначается посадка с зазором. При такой посадке устраняется заклинивание тел качения, а кольцо под действием толчков и вибраций поворачивается по посадочной поверхности, и износ беговой дорожки происходит равномерно. Для измерения линейных размеров используют меры (неразделенные и разделенные штриховые, калибры (средства альтернативной оценки) и универсальные средства. Годность деталей с допусками от IT6 до IT17, особенно в массовом и крупносерийном производстве, часто проверяют предельными калибрами. Комплект рабочих предельных калибров состоит из проходного калибра ПР) и непроходного (НЕ. Рабочие калибры предназначены для контроля изделий в процессе их изготовления. К механическим средствам измерения относятся штриховые инструменты, оснащенные нониусом (штангенциркуль, штангенглубиномер, штангенрейсмас), микрометрические, рычажно-механические, рычажно- зубчатые и др. Механические и оптические приборы, а также калибры используются при пассивном контроле размеров. Пневматические и электрические приборы используются при автоматизированном контроле размеров детали, в том числе для активного контроля размеров при механической обработке деталей. Выбор средств измерений из перечисленных определяется его метрологическими характеристиками ценой деления шкалы, пределом измерений, диапазоном показаний, диапазоном измерений, чувствительностью измерительного прибора, измерительным усилием, пределами основных и дополнительных погрешностей. 20 Для выбора средств и методов измерений линейных размеров от 1 до 500 мм при приемке изделий ГОСТ 8.051 81 устанавливает допускаемые погрешности измерений ( изм ) в зависимости от допуска на изготовление изделия IT по квалитетам и номинальному измеряемому размеру. Погрешности измерения являются наибольшими погрешностями измерений, включающими в себя все составляющие, зависящие от измерительных средств, установленных мер, температурных деформаций, базирования и т. д. Темы теоретических вопросов 1. В чем состоит и чем вызвано своеобразие задания допусков на присоединительные размеры подшипников качения 2. Схемы полей допусков на кольцах подшипников качения различных классов. 3. Выбор посадок подшипников качения навалив корпус. 4. Обозначение посадок подшипников качения на чертежах. 5. Контроль деталей калибрами. Области применения. 6. Схемы расположения полей допусков калибров и контр-калибров относительно поля допуска проверяемой детали. 7. Классификация технических средств для измерения линейных размеров. 8. Принцип действия и конструкция механических средств измерений линейных размеров. 9. Принцип действия и схема устройств оптических средств измерений линейных размеров. 10. Выбор средств измерений поточности. Шероховатость поверхности. Допуски формы, ориентации, месторасположения и биения 8.1. Шероховатость поверхности ГОСТ 2789 73 * ). Работоспособность детали и требования к состоянию ее рабочих поверхностей. Стандарты, термины и определения. Параметры шероховатости. Выбор и оценка параметров шероховатости и их числовых значений. Обозначение шероховатости поверхностей (ГОСТ 2.309–73*). Средства измерений шероховатости и их метрологические характеристики. 8.2. Геометрические характеристики изделий. Отклонения формы, ориентации, месторасположения и биения. Геометрический допуск. Номинальные и реальные (действительные) поверхности, профили. Базы. Допуски формы. Допуски ориентации. Допуски месторасположения. Допуски биения. Схемы и средства измерений отклонения. Допуски максимума и минимума материала (ГОСТ Р 53090–2008) , выступающие допуски, допуски нежестких деталей (ГОСТ Р 53089–2008). Обозначения допусков на чертежах. Общие допуски. Допуски формы и расположения поверхностей, неуказанные индивидуально ГОСТ 30893.2 2002 (ИСО 2768-2 1989). 21 Общий допуск формы и расположения поверхностей допуск, указываемый на чертеже или в других технических документах общей записью и применяемый в тех случаях, когда допуск формы и расположения не указан индивидуально для соответствующего элемента детали. Общие допуски назначаются поданному стандарту по классам точности – Н, K, L. Ссылка на общие допуски формы и расположения поверхностей должна содержать обозначение стандарта, класс точности общих допусков формы и расположения. Например, Общие допуски формы и расположения ГОСТ К. Работоспособность детали зависит от состояния ее поверхности, важнейшей характеристикой которой является шероховатость. Количественные характеристики шероховатости определяются на базовой длине |