методы и средства измерений шероховатости поверхностей. Курсовая_методы_и_средства_определения_шероховатости_3_1. Сравнительный анализ методов и средств измерения шероховатостей поверхностей

• Название: Сравнительный анализ методов и средств измерения шероховатостей поверхностей
• Анкор: методы и средства измерений шероховатости поверхностей
• Дата: 22.06.2022
• Размер: 1.37 Mb.
• Имя файла: Курсовая_методы_и_средства_определения_шероховатости_3_1.docx
• Тип: Курсовая; #611036
• страница: 1 из 6

ИНСТИТУТ МЕЖДУНАРОДНОГО И ДИСТАНЦИОННОГО ОБРАЗОВАНИЯ
КАФЕДРА УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ И СТАНДАРТИЗАЦИИ

КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине: Методы и средства измерений , испытаний и контроля

Тема: «Сравнительный анализ методов и средств измерения шероховатостей поверхностей »

Выполнил:

Студент группы УЗ-19



Горелов Иван Александрович
Проверил:

Кандидат наук , Доцент
Юров Владимир Михайлович
Королёв

2021

Содержание

Введение 4

1. Теоретические основы измерения шероховатости поверхностей 6

1.1 Определение и характеристики шероховатости 6

1.3 Классификация средств измерений 11

1.3 Классификация методов измерения 15

2. Методы и средства определения шероховатости поверхностей 18

2.1 Требования к образцам шероховатости 18

2.2 Методы определения шероховатости 22

2.3 Средства определения шероховатости 24

3. Сравнение определения шероховатости поверхностей различными методами 33

3.1 Описание способа и объекта исследования шероховатости 33

3.2 Проведение исследования двумя методами 34

Заключение 40

Список использованной литературы 41

Введение

Шероховатость поверхности — совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами на базовой длине. Измеряется в микрометрах (мкм). Шероховатость относится к микрогеометрии твёрдого тела и определяет его важнейшие эксплуатационные свойства. Прежде всего износостойкость от истирания, прочность, плотность (герметичность) соединений, химическая стойкость, внешний вид, что обуславливает актуальность выбранной темы курсовой работы.

Тема представляет теоретический и практический интересы, потому что в современном мире, в условиях постоянно развивающегося технологического прогресса, качество и количество продукции также постоянно повышается. А как уже и говорилось выше, шероховатость определяет важнейшие эксплуатационные свойства твердого тела. Поэтому специалисты в области стандартизации, сертификации и управления качеством должны владеть необходимыми знаниями о методах и средствах контроля характеристик продукции, поскольку инструментальный контроль позволяет наиболее объективно подтвердить соответствие объекта предъявляемым требованиям.

Целью данной курсовой работы является анализ методов и средств измерений шероховатости поверхности.

Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:

1) проанализировать теоретические основы измерения шероховатости поверхностей;

2) изучить основные методы и средства измерения шероховатости поверхностей;

3) провести на практике измерение шероховатости несколькими методами для их сравнения.

Объектом исследования данной курсовой работы является шероховатость поверхности. Предметом – методы и средства определения шероховатости поверхности.

Курсовая работа имеет следующую структуру: введение, 3 главы, заключение, список использованной литературы.

1. Теоретические основы измерения шероховатости поверхностей

1.1 Определение и характеристики шероховатости

Любая, обработанная даже тщательнейшим образом поверхность детали, не может быть полностью идеально ровной. Значение гладкости и ровности поверхности детали в любом случае будет отличаться от заданного чертежом значения, т.е. от номинального значения. При этом, отклонение может быть либо макрогеометрическим, либо микрогеометрическим. Макро геометрические отклонения могут быть охарактеризованы волнистостью детали и несоответствием форме. Микрогеометрические отклонения, в свою очередь, определяются не чем иным, кроме шероховатости поверхности.

Шероховатость – это совокупность микронеровностей появляющихся на поверхностях готовых изделий или деталей. При этом шаг неровности, принимаемый в качестве шероховатости, должен быть очень мал, относительно базовой длины всей поверхности [14].

Вообще, принято выделять три вида шероховатости объекта:

1) Исходная шероховатость – возникающая в результате технологической обработки изделия различными абразивами.

2) Эксплуатационная шероховатость – это приобретаемая в процессе эксплуатации шероховатость в результате износа и рабочего трения.

3) Равновесная шероховатость – это вид эксплуатационной шероховатости, который можно воспроизвести в стационарных условиях трения.

Параметры шероховатости определены в ГОСТ 2789–73 «Шероховатость поверхности. Термины и определения» [1], принято шесть параметров в качестве критериев для оценки шероховатости, из которых три характеризуют высоту неровности (вертикальные параметры) и три-шаговые размеры неровностей (горизонтальные параметры) (рис. 1.1).

Вертикальные параметры:

• 
  Ra – среднее арифметическое отклонение профиля;
  
• 
  Rz – высота неровностей профиля по десяти точкам;
  
• 
  Rmax – наибольшая высота неровностей профиля.
  

Горизонтальные параметры:

• 
  Sm – средний шаг неровностей;
  
• 
  S – средний шаг местных выступов профиля;
  
• 
  tp – относительная опорная длина профиля.
  

Рисунок 1.1 – Параметры шероховатости
Средним арифметическим отклонением профиля Ra называется среднее арифметическое из абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины [14]:


Нормируется величина Ra от 0,008 до 100 мкм.

Высотой неровностей профиля по десяти точкам Rz называется сумма средних абсолютных значений высот пяти наибольших выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины [14]:



где, ypmi – высота i-гo наибольшего выступа профиля; yumi – глубииа i-й наибольшей впадины профиля.

Нормируется величина Rz от 0,025 до 1000 мкм.

Наибольшей высотой неровностей профиля Rmax называется расстояние между линией выступов профиля и линией впадин профиля в пределах базовой длины.

Нормируется величина Rmax от 0,025 до 1000 мкм.

Средним шагом неровностей профиля Sm называется среднее арифметическое значение шага неровностей профиля в пределах базовой длины [14]:


Другими словами, под средним шагом неровностей понимается среднее арифметическое значение длин отрезков средней линии, пересекающих профиль в трех соседних точках и ограниченных двумя крайними точками.

Нормируется величина Sm от 0,002 до 12,5 мм.

Средним шагом местных выступов профиля S называется среднее значение шага местных выступов профиля в пределах базовой длины [14]:

Другими словами, под этим параметром понимается среднее арифметическое значение длины отрезков средней линии между проекциями на нее двух наивысших точек соседних выступов профиля.

Нормируется величина S от 0,002 до 12,5 мм.

Относительной опорной длиной профиля tp называется отношение сумм длин отрезков в пределах базовой длины, отсекаемых на заданном уровне р в материале профиля линии, эквидистантной средней линии, к базовой длине [14]:


Нормируется величина tp от 10 до 90%.

Значение р – уровень сечения профиля задается в процентах от Rmax величинами от 5 до 90%. Если указано, что t₃₀ 60%, то это означает, что при отсечении профиля поверхностных неровностей, отступая от вершины на 30% от Rmax не менее 60% сечения должно проходить по материалу и не более 40% по воздуху.

В зависимости от назначения детали на чертеже указывается обычно один вертикальный и один горизонтальный параметр. Наиболее часто в качестве параметра используются Ra и Rz без указания горизонтальных параметров. В большинстве случаев этих параметров вполне достаточно.

При нормировании шероховатости поверхности предпочтительным является параметр Ra, который более информативно, чем Rz и Rmax, характеризует неровности профиля. Параметры Rz и Rmax, нормируют в тех случаях, когда по функциональным требованиям необходимо ограничить полную высоту неровностей профиля, а также когда прямой контроль параметра с помощью профилометров или образцов сравнения не представляется возможным, например для поверхностей, имеющих малые размеры или сложную конфигурацию (режущие кромки инструментов, детали часов и др.).

Для ответственных поверхностей проводится нормирование не только высотных параметров, но и шаговых Sm, S и параметра tp, так как они обеспечивают некоторые функциональные свойства деталей и соединений (табл. 1.1) [1].
Таблица 1.1 – Эксплуатационные свойства поверхности и обеспечивающая их номенклатура параметров шероховатости

Эксплуатационное свойство поверхности	Параметры шероховат
Износоустойчивость при всех видах трения	Ra (Rz), направление неровностей
Виброустойчивость	Ra (Rz), Sm, S, направление неровностей
Контактная жесткость	Ra (Rz), tp
Прочность соединения	Ra (Rz)
Прочность конструкции при циклических нагрузках	Rmax, Sm, S, направление неровностей
Герметичность соединений	Ra (Rz), Rmax, tp

Параметр tp содержит наибольшую информацию о высотных свойствах профиля (комплексно характеризует высоту и форму неровностей профиля) и позволяет судить о фактической площади контакта при контактировании поверхностей на заданном уровне сечения p.

В дополнении к количественным параметрам в некоторых случаях целесообразно нормировать направление неровностей, например, в связи с направлением относительного перемещения трущихся сопряжённых поверхностей или струи жидкости и газа относительно поверхности, а также для обеспечения необходимой виброустойчивости и прочности при циклических нагрузках.

Правильное решение, принимаемое при выборе параметров шероховатости поверхности деталей, а также при выборе методов обработки, обеспечивающих получение поверхностей с заданной шероховатостью, оказывает серьёзное влияние на качество конструкции, её технологичность и позволяет установить наиболее экономичные методы изготовления деталей.

Для обеспечения условий взаимозаменяемости назначение шероховатости сопряжённых поверхностей может производиться в зависимости от точности сопряжения (выбранной посадки) и точности обработки (выбранного квалитета).

Следует отметить, что приведенный материал по шероховатости поверхности основан на ГОСТ 2789–73 [1], который несколько устарел, так как за прошедшее время разработаны международные стандарты, содержащие много дополнительных параметров, характеризующих шероховатость и текстуру поверхности.

Это объясняется несколькими причинами. Разработана большая группа высокоточых приборов, позволяющих измерять самые незначительные отклонения и дефекты поверхности. Большинство современных приборов снабжены программным обеспечением, позволяющим вычислять различные параметры поверхности. И, наконец, самое важное. Проведены многочисленные эксперименты, показывающие связь исходной шероховатости поверхности и дальнейшие функциональные свойства соединений.

Например, как известно, 20 лет назад двигатели внутреннего сгорания (и автомобили) требовали достаточно длительной обкатки после изготовления. В этом требовании было заложено некоторое противоречие. Цилиндр двигателя изготавливался хонингованием и его поверхность имела достаточно малую шероховатость. После обкатки его шероховатость сильно изменялась. Это относится ко всем посадкам скольжения, качения (шарикоподшипники) и т.п. Но эксперименты показали, что, если параметры текстуры и шероховатости поверхности назначать в соответствии с результатами серьезных экспериментов, полученные детали и соединения не требуют предварительной обкатки и долго сохраняют заданные параметры шероховатости.