Вариант 4. Метрология, стандартизация и
Скачать 0.79 Mb.
|
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Дальневосточный государственный университет путей сообщения» Кафедра «Транспортно- технологические комплексы» МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ Контрольная работа по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация» Руководитель разработки (подпись) (И.О. Фамилия) Разработчик (подпись) (И.О. Фамилия) (шифр) (дата) Задание 1. Расчет абсолютной, относительной и приведенной погрешностей измерительного прибора. Для каждого средства измерения (вольтметра) рассчитайте значения абсолютной, относительной и приведенной погрешности. Исходные данные.
Решение. 1. Абсолютная погрешность - погрешность результата измерения, которая выражается в единицах измеряемой физической величины и определяется по формуле: ∆ Хизм = |Хизм - Хд| (1) где Хизм – результат измерения; Хд – действительное значение измеряемой физической величины. 2. Относительная погрешность – погрешность результата измере- ния, определяется как отношение абсолютной погрешности измерения - Δ к действительному д х или измеренному значению х, измеряемой величины и как правило, выражается в процентах: δ = (2) 3. Приведенная погрешность– это значение, вычисляемое как от- ношение значения абсолютной погрешности к нормирующему значе- нию: γ = (3) где ХN– нормирующее значение, которое равно конечному значению из диапазона измерений, так как нулевое значение располагается на краю шкалы измерения. Прибор I 1. Абсолютную погрешность определим по формуле (1): ∆ Хизм = |101,0 – 101,3| = 0,3 В 2. Относительную погрешность определим по формуле (2): δ = = 0,3 % 3. Приведенную погрешность определим по формуле (3): γ = = 0,25 % Прибор II 1. Абсолютную погрешность определим по формуле (1): ∆ Хизм = |100,0 – 101,3| = 1,3 В 2. Относительную погрешность определим по формуле (2): δ = = 1,3 % 3. Приведенную погрешность определим по формуле (3): γ = = 1,1 % Ответ: Прибор I: ∆ Хизм = 0,3 В; δ = 0,3 %; γ = 0,25 % Прибор II: ∆ Хизм = 1,3 В; δ = 1,3 %; γ = 1,1 % Задание 2. Класс точности прибора, приведенная погрешность. Определить абсолютную погрешность прибора. Записать результат измерения. Исходные данные.
Решение. Класс точности прибора задан числом без кружка, следовательно, приве- денная погрешность, выраженная в процентах, во всех точках шкалы не должна превышать по модулю класса точности, то есть γ = ±2,5 %. Выразим абсолютную погрешность через формулу приведенной по- грешности (3): ∆ = = = ± 3,5 В Действительное значение выразим из формул абсолютной погрешности (1): Xд = (80,0 ± 3,5) В Ответ: Действительное значение находится в диапазоне: Xд = (80,0 ± 3,5) В Задание 3. Класс точности прибора, относительная погрешность. Определить абсолютную погрешность прибора. Записать результат измерения. Исходные данные.
Решение. Класс точности вольтметра задан числом в кружке, следовательно, относительная погрешность, выраженная в процентах, во всех точках шкалы не должна превышать по модулю класса точности, т.е. |δ| ≤ 2,5 %. Выразим абсолютную погрешность через относительную погрешность (формула (2)): ∆ = = ± 2,0 В Ответ: Результат измерения напряжения: U = (80 ± 2) В Задание 4. Класс точности прибора, относительная погрешность. Определить абсолютную погрешность прибора. Записать результат измерения. Исходные данные.
Решение. Класс точности вольтметра задан в виде двух чисел, разделенных косой чертой. Следовательно, относительная погрешность, выраженная в процентах, во всех точках шкалы должна удовлетворять следующему соотношению: δ ± , % (4) где a = 1,5– мультипликативная составляющая суммарной погрешности; b = 1,0 – аддитивная составляющая суммарной погрешности; Xк – больший (по модулю) из пределов измерений прибора; X– показание прибора. δU ± = ± 1,75 % Выразим абсолютную погрешность через относительную (формула (2)): ∆U= = ± 0,7 В Ответ: Результат измерения напряжения: U = (40,0 ± 0,7) В Задание 5 Обработка результатов многократных прямых измерений. Проведены n равноточных измерений физической величины. Результаты измерений распределены нормально, дисперсия неизвестна. Оцените доверительный интервал истинного значения для вероятности Р = 0,95 (tР = 2,45). Исходные данные.
Решение. Определяем значение измеренной длины: = = ·(263+268+273+…+267) = = 266 Н где n – количество измерений; – значения единичных измерений. Определяем среднеквадратическое отклонение результатов наблюдений: σ = = 3,4 Н Средняя квадратическая погрешность результата измерений равна = = = 0,375 Определим промах. Выстраиваем измерения в порядке возрастания: 261, 263, 264, 265, 266, 267, 267, 268, 273. Используя вариационный критерий Диксона, определим промах. Проверим наибольшее число в измерениях: r11= = = 0,416 Как следует из табличных данных rрасч = 0,512 (при n = 9, Р = 0,95), следовательно, значение 273 Н не является промахом. Доверительный интервал результата измерения получается равным = 2,3 0,375 = 1 Н где - коэффициент распределения Стьюдента, зависящий от Р = 0,95 и числа измерений n = 9. Ответ: Результат записывается в виде F= (266 1) Н, = 0,95. Задание 6. Обработка результатов однократных измерений. При измерении физической величины количество вещества прибор показывает Хси. Среднее квадратическое отклонение (СКО) показаний σ. Систематическая погрешность измерения ∆сист. Укажите доверительные границы для истинного значения количества вещества с вероятностью Р. Исходные данные.
Решение. Находим истинное значение физической величины, учитывая систематическую погрешность: = 2 - 0,1 = 1,9 А где – показание прибора; ∆сист – систематическая погрешность измерения. Доверительный интервал результата измерения равен: где - коэффициент распределения Стьюдента, зависящий от Р и числа измерений n. Определим доверительные границы измерения, при доверительной вероятности Р = 0,99 и числе измерений n – 1 = 2 = ± 3,2 Ответ: Результат измерения равен X = (2,0 ± 3,2) А при Р = 0,99 Задание 7. Расчет посадки с зазором. В заданном соединении определить вид посадки и систему, в которой назначена посадка. 1. Определить предельные отклонения отверстия. 2. Определить предельные отклонения вала. 3. Построить схему полей допусков. 4. Определить наибольший и наименьший (предельные) размер отверстия и вала. 5. Определить характер посадки. Поставить на чертеже соединений обозначение заданных посадок, а на чертежах деталей – обозначения заданных полей допусков. Размеры проставить тремя способами. Исходные данные. Посадка с зазором Ø 25 Решение. Посадка образована в системе отверстия, так как основное отклонение (нижнее отклонение отверстия EI) равно 0. Найдем предельные отклонения для указанного вала согласно ГОСТ 25347-82. «Основные нормы взаимозаменяемости. ЕСДП Поля допусков и рекомендуемые посадки», соответствующие квалитету IT 6 и диапазону номинальных размеров «24…30 мм», согласно таблице 7. Для вала: Ø 25 e6 Верхнее отклонение es = –0,040 мм = –40 мкм Нижнее отклонение ei = –0,053 мм = –53 мкм Допуск для вала: Тd = es – ei = –0,040 – (–0,053) = 0,013 мм Максимальный диаметр dmax = d + es = 25 – 0,040 = 24,960 мм Минимальный диаметр dmin = d + ei = 25 – 0,053 = 24,947 мм Найдем предельные отклонения для указанного отверстия согласно ГОСТ 25347-82. «Основные нормы взаимозаменяемости. ЕСДП Поля допусков и рекомендуемые посадки», соответствующие квалитету IT 7 и диапазону номинальных размеров «24…30 мм», согласно таблице 8. Для отверстия: Ø 25 H7 Верхнее отклонение ES = +0,021 мм = + 21 мкм Нижнее отклонение EI = 0 мм = 0 мкм Допуск для отверстия: TD = ES – EI = 0,021 – 0 = 0,021 мм Максимальный диаметр Dmax = D + ES = 25 + 0,021 = 25,021 мм Минимальный диаметр Dmin = D + EI = 25 + 0 = 25,000 мм Посадка с зазором– посадка, при которой всегда образуется зазор в соединении, т.е. наименьший предельный размер отверстия больше наибольшего предельного размера вала или равен ему. При графическом изображении поле допуска отверстия расположено над полем допуска вала Максимальный зазор Smaх = ES – ei = 0,021 – (–0,053) = 0,074 мм Минимальный зазор Smin = EI – es = 0 – (–0,040) = 0,040 мм Допуск посадки TS = TD + Тd = 0,021 + 0,013 = 0,034 мм TS = Smaх – Smin = 0,074 – 0,040 = 0,034 мм Схема полей допусков соединения Ø 25 Эскиз соединения Ø 25 Задание 8. Расчет посадки с натягом. В заданном соединении определить вид посадки и систему, в которой назначена посадка. 1. Определить предельные отклонения отверстия. 2. Определить предельные отклонения вала. 3. Построить схему полей допусков. 4. Определить наибольший и наименьший (предельные) размер отверстия и вала. 5. Определить характер посадки. Поставить на чертеже соединений обозначение заданных посадок, а на чертежах деталей – обозначения заданных полей допусков. Размеры проставить тремя способами. Исходные данные. Посадка с натягом Ø 42 Решение. Посадка образована в системе отверстия, так как основное отклонение (нижнее отклонение отверстия EI) равно 0. Найдем предельные отклонения для указанного вала согласно ГОСТ 25347-82. «Основные нормы взаимозаменяемости. ЕСДП Поля допусков и рекомендуемые посадки», соответствующие квалитету IT 6 и диапазону номинальных размеров «40…50 мм», согласно таблице 7. Для вала: Ø 42 u6 Верхнее отклонение es = +0,086 мм = +86 мкм Нижнее отклонение ei = +0,070 мм = +70 мкм Допуск для вала: Тd = es – ei = 0,086 – 0,070 = 0,016 мм Максимальный диаметр dmax = d + es = 42 + 0,086 = 42,086 мм Минимальный диаметр dmin = d + ei = 42 + 0,070 = 42,070 мм Найдем предельные отклонения для указанного отверстия согласно ГОСТ 25347-82. «Основные нормы взаимозаменяемости. ЕСДП Поля допусков и рекомендуемые посадки», соответствующие квалитету IT 7 и диапазону номинальных размеров «40…50 мм», согласно таблице 8. Для отверстия: Ø 42 H7 Верхнее отклонение ES = +0,025 мм = + 25 мкм Нижнее отклонение EI = 0 мм = 0 мкм Допуск для отверстия: TD = ES – EI = 0,025 – 0 = 0,025 мм Максимальный диаметр Dmax = D + ES = 42 + 0,025 = 42,025 мм Минимальный диаметр Dmin = D + EI = 42 + 0 = 42,000 мм Посадка с натягом – посадка, при которой всегда образуется натяг в соединении, т.е. наибольший предельный размер отверстия меньше наименьшего предельного размера вала или равен ему. При графическом изображении поле допуска отверстия расположено под полем допуска вала. Максимальный натяг Nmaх = es – EI = 0,086 – 0 = 0,086 мм Минимальный натяг Nmin = ei – ES = 0,070 – 0,025 = 0,045 мм Допуск посадки TN = TD + Тd = 0,025 + 0,016 = 0,041 мм TN = Nmaх – Nmin = 0,086 – 0,045 = 0,041 мм Схема полей допусков соединения Ø 42 Эскиз соединения Ø 42 Задание 9. Расчет посадки с дополнительным креплением. В заданном соединении определить вид посадки и систему, в которой назначена посадка. 1. Определить предельные отклонения отверстия. 2. Определить предельные отклонения вала. 3. Построить схему полей допусков. 4. Определить наибольший и наименьший (предельные) размер отверстия и вала. 5. Определить характер посадки. Поставить на чертеже соединений обозначение заданных посадок, а на чертежах деталей – обозначения заданных полей допусков. Размеры проставить тремя способами. Исходные данные. Посадка переходная Ø 70 Решение. Посадка образована в системе отверстия, так как основное отклонение (нижнее отклонение отверстия EI) равно 0. Найдем предельные отклонения для указанного вала согласно ГОСТ 25347-82. «Основные нормы взаимозаменяемости. ЕСДП Поля допусков и рекомендуемые посадки», соответствующие квалитету IT 6 и диапазону номинальных размеров «65…80 мм», согласно таблице 7. Для вала: Ø 70 m6 Верхнее отклонение es = +0,030 мм = +30 мкм Нижнее отклонение ei = +0,011 мм = +11 мкм Допуск для вала: Тd = es – ei = 0,030 – 0,011 = 0,019 мм Максимальный диаметр dmax = d + es = 70 + 0,030 = 70,030 мм Минимальный диаметр dmin = d + ei = 70 + 0,011 = 70,011 мм Найдем предельные отклонения для указанного отверстия согласно ГОСТ 25347-82. «Основные нормы взаимозаменяемости. ЕСДП Поля допусков и рекомендуемые посадки», соответствующие квалитету IT 7 и диапазону номинальных размеров «65…80 мм», согласно таблице 8. Для отверстия: Ø 70 H7 Верхнее отклонение ES = +0,030 мм = +30 мкм Нижнее отклонение EI = 0 мм = 0 мкм Допуск для отверстия: TD = ES – EI = 0,030 – 0 = 0,030 мм Максимальный диаметр Dmax = D + ES = 70 + 0,030 = 70,030 мм Минимальный диаметр Dmin = D + EI = 70 + 0 = 70,000 мм Переходная посадка – посадка, при которой возможно получение как зазора, так и натяга в соединении, в зависимости от действительных размеров отверстия и вала. При графическом изображении поля допусков отверстия и вала перекрываются полностью или частично. Максимальный натяг Nmax(Smin) = es – ЕI = 0,030 – 0 = 0,030 мм Максимальный зазор Smaх(Nmin) = ES – ei = 0,030 – 0,011 = 0,019 мм Допуск посадки TS(TN) = TD + Тd = 0,030 + 0,019 = 0,049 мм TS(TN) = Nmaх + Smaх = 0,030 + 0,019 = 0,049 мм Схема полей допусков соединения Ø 70 Эскиз соединения Ø 70 Задание 10. В письменном виде ответить на теоретические вопросы, согласно своего варианта. Вариант № 4 1. Государственный метрологический контроль за средствами измерений. 2. Шкала интервалов. 3. Порядок проведения сертификации продукции. 1. Государственный метрологический контроль за средствами измерений. Поверка средств измерений — совокупность операций, выполняемых органами Государственной метрологической службы (органами ГМС) или другими уполномоченными на то органами и организациями с целью определения и подтверждения соответствия средств измерений установленным техническим требованиям. Закон "Об обеспечении единства измерений" устанавливает следующие виды государственного метрологического контроля: • Утверждение типа средств измерений; • Поверка средств измерений, в том числе эталонов; • Лицензирование деятельности юридических и физических лиц на право изготовления, ремонта, продажи и проката средств измерений. Государственный метрологический контроль и надзор (ГМК и Н) осуществляются только в сферах, установленных Законом. Поэтому разрабатываемые, производимые, поступающие по импорту и находящиеся в эксплуатации средства измерений делятся на две группы: • Предназначенные для применения и применяемые в сферах распространения ГМК и Н. Эти средства измерений признаются годными для применения после их испытаний и утверждения типа и последующих первичной и периодической поверок; • Не предназначенные для применения и не применяемые в сферах распространения ГМК и Н. За этими средствами измерений надзор со стороны государства (Госстандарта России) не проводится. Структурная схема утверждения типа и поверки средств измерений как вида государственного метрологического контроля. Система испытаний и утверждения типа средств измерений (далее Система) включает: • Испытания средств измерений с целью утверждения типа; • Принятие решения об утверждении типа, его государственную регистрацию и выдачу сертификата об утверждении типа; • Испытания средств измерений на соответствие утвержденному типу; • Признание утверждения типа или результатов испытаний типа, проведенных компетентными организациями зарубежных стран; • Информационное обслуживание потребителей измерительной техники, контрольно-надзорных органов и органов государственного управления. Организационно в Систему входят: • Научно-техническая комиссия по метрологии и измерительной технике (НТК) Госстандарта России; • Управление Госстандарта России; • Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы (ВНИИМС); • Государственные центры испытаний средств измерений; • Органы Государственной метрологической службы. 2. Шкала интервалов. Во многих случаях нет возможности измерить сами величины наблюдаемых размеров, но возможно (если есть необходимость) измерять только отличия (разницы) между познаваемыми сопоставлением размерами. При этом используется так называемая шкала интервалов. На измерительной шкале интервалов фиксируются отличия сопоставляемых размеров. Эта форма отображения величин измеряемого является более совершенной, так как на шкале интервалов есть условные, но вполне определенные единицы измерений, что позволяет количественно (численно) охарактеризовать соотношение исследуемых размеров. Математическая запись сравнения между собой двух однородных размеров по их разнице имеет вид ∆Qi,j = Qi -Qj По шкале интервалов определяют такие соотношения размеров, как: равно (=), не равно (≠), больше (>), меньше (<), сумма (+), разница (-). Следовательно, здесь определено отношение порядка и эквивалентности не только между размерами характеристик качества, но и между расстояниями между ними на шкале измерений. Упорядоченные ряды, например, пяти разных размеров по их могут быть такими: ∆Q1,2 < ∆Q2,5 < ∆Q3,5 < ∆Q4,3 , или ∆Q4,3 > ∆Q3,5 > ∆Q2,5 > ∆Q1,2. Графическое построение шкалы интервалов рассматриваемых размеров показано на рис. 1. Рис.1. Схема построения шкалы интервалов В интервальной шкале Рюмера для измерения температуры в качестве реперной точки с нулевым значением показателя также принята температура таяния льда, а за интервал масштаба - температуры от таяния льда до температуры кипения воды. Однако этот интервал масштаба разделен не на 100 частей, как в системе Цельсия, а на 80 градаций (градусов). Шкала интервалов может иметь и несколько реперных точек, но в этом случае возникает проблема согласования единиц измерения размеров в пределах различных интервалов такой многореперной шкалы. Ввиду неопределенности или условности начала отсчета математические операции умножения и деления результатов измерений, полученных с помощью шкал интервалов, осуществить нельзя. Следовательно, по шкале интервалов нет возможности определить, во сколько раз один размер больше или меньше другого. 3. Порядок проведения сертификации продукции. Сертификация продукции включает следующие этапы: - подача заявки на сертификацию; - рассмотрение и принятие решения по заявке; - отбор, идентификацию образцов и их испытания; - оценку производства (если это предусмотрено схемой сертификации); - анализ полученных результатов и принятие решения о выдаче сертификата соответствия (об отказе в выдаче); - выдача сертификата соответствия; - осуществление инспекционного контроля за сертифицированной продукцией (если это предусмотрено схемой сертификации); - корректирующие мероприятия при нарушении соответствия продукции установленным требованиям и неправильном применении знака соответствия. Рассмотрим содержание каждого этапа. 1. Для проведения сертификации заявитель направляет заявку в соответствующий орган по сертификации. При отсутствии у заявителя информации о таком органе и порядке сертификации интересующей его продукции, он может получить ее в территориальном органе Госстандарта России или в Госстандарте России. При наличии нескольких органов по сертификации данной продукции заявитель в праве направить заявку в любой из них. При сертификации по схемам 6,9 и 10 изготовитель вместе с заявкой на проведение сертификации представляет в орган по сертификации заявку-декларацию. 2. Орган по сертификации рассматривает заявку и (не позднее 15 дней) сообщает заявителю решение. Решение по заявке содержит все основные условия сертификации: - указывается схема сертификации; - перечень необходимых документов (заключение санэпиднадзора, ветеринарной службы и т.д.); - перечень аккредитованных испытательных лабораторий; - перечень органов, которые могут провести сертификацию производства или системы качества (если это предусмотрено схемой сертификации). 3. Отбор образцов для испытаний осуществляет, как правило, испытательная лаборатория. Испытания проводятся на образцах, конструкция, состав и технология изготовления которых должны быть такими же, как у продукции, поставляемой потребителю (заказчику). Количество образцов, порядок их отбора и хранения устанавливаются в соответствии с нормативными или организационно-методическими документами по сертификации данной продукции и методиками испытаний. 4. В зависимости от схемы сертификации проводиться анализ состояния производства продукции (схемы 2а, 3а и 4а), сертификация производства и системы качества (схемы 5 и 6). 5. Орган по сертификации после анализа протоколов испытаний, оценки производства, сертификации производства или системы качества, анализа других документов о соответствии продукции, осуществляет оценку соответствия продукции установленным требованиям. Результаты этой оценки отражают в заключение эксперта. На основании данного заключения орган по сертификации орган по сертификации принимает решение о выдаче сертификата. 6. Орган по сертификации оформляет сертификат и регистрирует его. Сертификат действителен только при наличии регистрационного номера. Продукция, на которую выдан сертификат, маркируется знаком соответствия, принятым в системе. Сам знак представляет сочетание РСТ и означает аббревиатуру названия стандарта — Р(оссийский) СТ(андарт). Он указывает на национальную принадлежность знака соответствия. Под знаком соответствия при обязательной сертификации проставляется буквенно-цифровой код ОС — две буквы и две цифры. Часто буквенные индексы кода (полностью или частично) отражают начальные буквы наименования сертифицируемого объекта: УО, УИ, УП — услуги общественного питания; ЛТ — текстиль; БП — посуда; ПП, ПО, ПР... — пищевые продукты и продовольственное сырье; ЛД — товары детского ассортимента; ЛК — кожевенно-обувные изделия. Иногда буквенный индекс не является аббревиатурой наименования объекта: ME — электрооборудование; АЮ, АЯ — расширенная область аккредитации. Например, под кодом АЯ46 значится Российский центр испытаний и сертификации — «Ростест— Москва». 7. Инспекционный контроль (ИК) за сертифицированной продукцией проводится (если это предусмотрено схемой сертификации) в течение всего срока действия сертификата и лицензии не реже одного раза в год в форме периодических и внеплановых проверок, включающих испытания образцов продукции, анализ состояния производства и пр. Цель инспекционного контроля, как это уже указывалось выше, — подтверждение соответствия реализуемой продукции установленным требованиям. 8. Корректирующие мероприятия проводятся при нарушении соответствия продукции установленным требованиям и неправильном применении знака соответствия. При проведении корректирующих мероприятий орган по сертификации: - приостанавливает действие сертификата; - информирует заинтересованных участников сертификации; - устанавливает срок выполнения корректирующих мероприятий; - контролирует выполнение изготовителем (продавцом) корректирующих мероприятий. Изготовитель (продавец): - определяет масштаб выявленных нарушений: количество произведенной с нарушениями продукции, модель, номер и размер партии; Библиографический список Основной 1. Димов, Ю. В. Метрология, стандартизация и сертификация: учеб. для вузов / Ю. В. Димов. - 3-е изд. - Санкт-Петербург : Питер, 2010. - 464 с. 2. Белоус, Т. В. Метрология, стандартизация, сертификация и взаимозаменяемость [Текст] : учеб. пособие / Т. В. Белоус, С. Г. Бочкарева ; ДВГУПС, Каф. "Транспортно-технологические комплексы". -Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2015. - 158 с. Нормативно-правовые документы: 1. Закон РФ «О стандартизации в Российской Федерации» от 29.06.2015 №162-ФЗ (с изменениями). 2. Закон РФ «Об обеспечении единства измерений» от 26.06.2008 №1 02-ФЗ (с изменениями). 3. Закон РФ «О техническом регулировании» от 27.12.2002 № 184-ФЗ (с изменениями). 4. Закон РФ «О пожарной безопасности» от 22.07.2008 №123-ФЗ (с изменениями). 5. Об организации работ по стандартизации, обеспечению единства измерений, сертификации продукции и услуг) (с изменениями на 27 ноября 2013 года). Постановление правительства РФ 12.02.1994 N100. 6. РМГ 29-2013 Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Основные термины и определения. 7. РМГ 83-2007 Государственная система обеспечения единства измерений. Шкалы измерений. Термины и определения. 8. ГОСТ 8.417-2002. Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин (утв. постановлением Госстандарта СССР от 08.02.1984 № 449). |