практические задания (1). Занятие 1 выбор средств измерений свободных линейных размеров
 Скачать 1.2 Mb.
|
|
4 5 Практическое занятие № 1 ВЫБОР СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ СВОБОДНЫХ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ Технические средства, используемые при измерениях и имеющие нормированные метрологические характеристики, называются средства- ми измерения. Измерительные средства в зависимости от измеряемых размеров и допускаемых погрешностей измерения рекомендуется выбирать по табл. 1–4. Допускается использовать более точные средства измере- ния, кроме указанных в табл. 1. Таблица 1 Универсальные средства измерения размеров с неуказанными допусками Условие измерения Обозна- чения для табл. 2–4 Наименование измери- тельного средства и способ его применения Цена деле- ния, мм Диапазон измере- ния, мм Класс концевых мер дли- ны Температур- ный режим 1 Линейки измеритель- ные металлические. ГОСТ 427–75 1,0 0–500 – – 2 Штангенциркули. ГОСТ 166–80 0,1 0–630 – – 3 Штангенциркули. ГОСТ 166–80 0,05 0–250 – – 4 Микрометры. ГОСТ 6507–78 0,01 0–500 – – 5 0,01 6–100 4 5 Индикаторные нутро- меры. ГОСТ 868–82 100–500 4 3 6 Штангенглубиномеры. ГОСТ 162–80 0,05 0–400 – – 7 Глубиномеры микро- метрические. ГОСТ 7470–78 0,01 0–150 – 5 8 Глубиномеры индика- торные. ГОСТ 7661–67 0,01 0–100 – 5 В табл. 2–4 на пересечении вертикальной колонки (квалитет) и горизонтальной строки (номинальные размеры) находится поле, в котором в виде дроби указан в числителе предел допускаемой погрешности измерения в микрометрах (мкм), а в знаменателе – услов- ные обозначения измерительных средств из табл. 1. Таблица 2 Выбор универсальных средств для измерения наружных размеров Номинальные размеры, мм Квалитет 12 Квалитеты 13, 14 Квалитеты 15, 16 Квалитет 17 Свыше 1–3 4 50 3 100 2 150 2 150 » 3–6 4 50 3 100 2 200 2 ; 1 500 » 6–30 3 100 2 200 2 300 2 ; 1 500 » 30–120 2 150 2 250 2 ; 1 400 2 ; 1 800 » 120–315 4 ; 2 200 4 ; 2 300 4 ; 2 ; 1 600 4 ; 2 ; 1 1000 » 315–500 4 ; 2 300 4 ; 2 ; 1 500 4 ; 2 ; 1 1000 4 ; 2 ; 1 1500 Таблица 3 Выбор универсальных средств для измерения внутренних размеров Номинальные размеры, мм Квалитет 12 Квалитеты 13, 14 Квалитеты 15, 16 Квалитет 17 Свыше 1–3 – – – – » 3–6 – – – – » 6–30 5 100 2 200 2 300 2 ; 1 500 » 30–120 3 150 2 250 2 400 2 ; 1 800 » 120–315 2 200 2 300 2 ; 1 600 2 ; 1 1000 » 315–500 2 300 2 ; 1 500 2 ; 1 1000 2 ; 1 1500 Примечание. Точность измерения внутренних размеров от 1 до 6 мм обеспечива- ется технологически размерами режущего инструмента. Контроль в случае необходи- мости можно проводить калибрами или специальными измерительными средствами. 6 7 Таблица 4 Выбор универсальных средств для измерения глубин и уступов Номинальные размеры, мм Квалитет 12 Квалитеты 13, 14 Квалитеты 15, 16 Квалитет 17 Свыше 1–3 8 ; 7 50 6 100 6 ; 2 150 6 ; 2 150 » 3–6 8 ; 7 50 6 100 6 ; 2 200 2 ; 1 500 » 6–30 6 100 6 ; 2 200 6 ; 2 300 2 ; 1 500 » 30–120 6 ; 2 150 6 ; 2 250 6 ; 2 400 2 ; 1 800 » 120–315 6 200 6 300 1 600 1 1000 » 315–500 6 300 1 500 1 1000 1 1500 Пример Выбрать средство измерения для контроля длины изделия для из- мерения наружного размера 13 110 , где в виде дроби указан в числителе размер измеряемого изделия в мм, а в знаменателе – квалитет. Решение По табл. 2 определяем в поле на пересечении номинального раз- мера и квалитета предел допускаемой погрешности измерения в мик- рометрах (мкм), указанный в числителе, и средство измерения – в зна- менателе. Предел допускаемой погрешности измерения равняется 250 мкм, и средство измерения, определяемое по табл. 1, – штанген- циркули по ГОСТ 166–80 с ценой деления 0,1 мм и диапазоном измере- ния для наружных размеров 0–630 мм. Задание Выбрать средство измерения для контроля размеров изделия, ис- пользуя данные табл. 5, где в виде дроби указан в числителе размер измеряемого изделия, мм, а в знаменателе – квалитет. Таблица 5 Выбор средств измерений Вариант Наружный размер Внутренний размер Размер глубин и уступов 1 13 111 17 433 17 24 2 12 23 16 282 15 9 , 4 3 14 5 14 35 14 8 , 1 4 15 3 , 1 12 12 12 9 , 2 5 17 7 , 3 14 14 13 4 , 5 6 16 19 15 84 16 7 7 13 49 17 144 17 61 8 12 134 16 367 15 302 9 14 373 13 138 14 369 10 15 227 12 87 12 218 11 17 102 15 17 13 42 12 16 4 , 9 17 86 16 16 13 13 2 , 4 16 291 17 7 , 3 14 12 6 , 1 14 467 17 2 , 2 15 14 1 , 2 12 308 15 1 , 5 16 15 8 , 5 13 92 14 23 17 17 13 15 5 , 27 12 66 8 9 Окончание табл. 5 Вариант Наружный размер Внутренний размер Размер глубин и уступов 18 16 64 17 13 13 237 19 13 198 17 183 16 417 20 12 397 16 457 17 343 21 12 211 14 172 15 121 22 14 93 12 49 14 73 23 15 23 13 16 12 15 24 17 9 , 5 15 53 13 7 , 4 25 17 3 , 2 17 134 16 9 , 1 26 16 1 , 4 17 8 17 2 , 3 27 13 12 16 31 15 29 28 12 46 14 195 14 37 29 14 142 12 391 12 278 30 16 327 13 14 13 407 31 17 264 15 247 12 2 32 15 81 17 42 14 4 33 13 1 , 9 14 324 16 12 34 12 3 , 3 12 201 17 98 35 14 7 , 2 15 71 16 204 Практическое занятие № 2 ВЫБОР СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ Расчет погрешности при выборе методов и средств измерений выполняют в соответствии с требованиями ГОСТ 26433.0–85. Методы и средства измерений принимаем в соответствии с харак- тером объекта и измеряемых параметров из условия , мет мет x x G d G ¦ где мет ¦ Gx – расчетная суммарная погрешность принимаемого метода и средства измерения; мет x G – предельная погрешность измерения. Вычисляем расчетную погрешность измерения по одной из формул: ¦ ¦ ¦ ¸ ¸ ¹ · ¨ ¨ © § T G G r p u q q q p p x K x K x 1 2 1 2 2 мет или , 5 , 2 5 , 2 1 2 1 2 2 мет мет ¦ ¦ ¦ ¦ ¸¸ ¹ · ¨¨ © § V V V G r p u q q q p p x K x K x x где p x G – случайные составляющие погрешности; q x T – систематичес- с- кие составляющие погрешности; p x V – средние квадратические слу- чайные составляющие погрешности; q x V – средние квадратические систематические составляющие погрешности; r p 2 , 1 – число слу- чайных составляющих погрешностей; u q 2 , 1 – число системати- ческих составляющих погрешностей; q p K K , – коэффициенты, учиты- вающие характер зависимости между суммарной и каждой из состав- ляющих погрешностей измерения. При расчете по указанным формулам принимаем, что составляю- щие погрешности независимы между собой или слабо коррелированы. 10 11 Предельную погрешность мет х G определяем из условия , мет х K x ' d G ¦ где х ' – допуск измеряемого геометрического параметра, установлен- ный нормативно-технической документацией на объект измерения; K – коэффициент, зависящий от цели измерений и характера объекта. Для измерений, выполняемых в процессе и при контроле точнос- ти изготовления и установки элементов, а также при контроле точнос- ти разбивочных работ принимаем K = 0,2. Для измерений, выполняе- мых в процессе производства разбивочных работ, K = 0,4. Действительная погрешность мет s x G выполненных измерений не должна превышать ее предельного значения. Для случаев, когда процесс измерения состоит из большого числа отдельных операций, на основе принципа равных влияний определяем среднее значение составляющих погрешностей q p x , G по формуле , 2 мет , u r x x q p G G ∑ где r – число случайных составляющих погрешностей; u – число систе- матических составляющих погрешностей. Выделяем те составляющие погрешности, которые легко могут быть уменьшены, увеличивая соответственно значения тех составляю- щих погрешностей, которые трудно обеспечить имеющимися метода- ми и средствами. Проверяем соблюдение условия, и в случае несоблюдения этого условия назначаем более точные средства или принимаем другой ме- тод измерения. Пример Выбрать средство измерения для контроля длины изделия, L = (3600 ± 2,0) мм ( х ' = 4 мм, ГОСТ 21779–82). Решение 1. Определяем предельную погрешность измерения мет x G : х K x ' G мет = 0,2 4,0 = 0,8 мм. 2. Для выполнения измерений применяем, например, 10-метро- вую металлическую рулетку 3-го класса точности ЗПК3-10АУТ/10 ГОСТ 7502–80. 3. В суммарную погрешность измерения длины изделия рулеткой входят составляющие погрешности: 1 x T – поверки рулетки; 2 x T – от погрешности измерения температуры окружающей среды; 3 x T – от колебания силы натяжения рулетки; 4 x T – снятия отсчетов по шкале рулетки на левом и правом краях изделия. Определяем значения этих погрешностей. 3.1. Погрешность 1 x T поверки рулетки в соответствии с ГОСТ 8.301–78 принимаем равной 0,2 мм. 3.2. Погрешность 2 x T от изменения температуры окружающей среды термометром с ценой деления 1 °С (погрешность измерения рав- на 0,5 °С) составляет t L x ' D T 2 = 3600 12,5 10 –6 0,5 | 0,22 мм. 3.3. Погрешность 3 x T от колебания силы натяжения рулетки со- ставляет 5 3 10 2 2 10 3600 ' T FE P L x = 0,09 | 0,1 мм, где 'P = 10Н – погрешность натяжения рулетки вручную; F = 2 мм 2 – площадь поперечного сечения рулетки; E = 2 10 5 Н/мм – модуль упру- гости материала рулетки. 3.4. Экспериментально установлено, что погрешность снятия от- счета по шкале рулетки не превышает 0,3 мм, при этом погрешность Gx 4 снятия отсчетов на левом и правом краях изделия составит 2 3 , 0 4 Tx | 0,4 мм. 4. Определяем расчетную суммарную погрешность измерения по формуле, учитывая, что 1 x T – систематическая погрешность, а Gx 2 , Gx 3 и Gx 4 – случайные: мм 5 , 26 , 0 2 1 2 4 2 3 2 2 мет 0 | T G G G G ¦ x x x x x 12 13 5. Данные метод и средство измерения могут быть приняты для выполнения измерений, так как расчетная суммарная погрешность из- мерения мет ¦ Gx = 0,5 мм меньше предельной мет x G = 0,8 мм, что соот- т- ветствует требованию. Задание По вышеописанному алгоритму произвести выбор средства изме- рения с учетом погрешности, используя данные в табл. 6. Таблица 6 Исходные данные Вариант L, мм 'x, мм D Δt, °С ΔP, H F, мм 2 Е, Н/мм 1 3150 r2,0 4 12,5 10 –6 0,2 7 2 2 10 5 2 6000 r4,0 8 12,5 10 –6 0,5 12 1,6 2 10 5 3 4000 r6,0 12 12,5 10 –6 1,0 10 3 2 10 5 4 2800 r1,0 2 12,5 10 –6 0,7 9 2,5 2 10 5 5 4500 r3,0 6 12,5 10 –6 0,3 11 1 2 10 5 6 6700 r5,0 10 12,5 10 –6 2,0 8 2 2 10 5 7 3150 r4,0 8 12,5 10 –6 0,4 12 1,6 2 10 5 8 6000 r6,0 12 12,5 10 –6 1,5 10 3 2 10 5 9 4000 r1,0 2 12,5 10 –6 0,7 9 2 2 10 5 10 2800 r3,0 6 12,5 10 –6 0,3 11 1,6 2 10 5 11 4500 r2,0 4 12,5 10 –6 2,0 7 3 2 10 5 12 3150 r4,0 8 12,5 10 –6 0,4 12 2,5 2 10 5 13 6700 r6,0 12 12,5 10 –6 1,5 8 1 2 10 5 14 3150 r1,0 2 12,5 10 –6 0,2 12 2 2 10 5 15 4000 r3,0 6 12,5 10 –6 0,5 10 1,6 2 10 5 16 2800 r5,0 10 12,5 10 –6 1,0 9 3 2 10 5 Окончание табл. 6 Вариант L, мм 'x, мм D Δt, °С ΔP, H F, мм 2 Е, Н/мм 17 6700 r4,0 8 12,5 10 –6 0,7 11 2 2 10 5 18 4500 r6,0 12 12,5 10 –6 0,3 7 1,6 2 10 5 19 4000 r1,0 2 12,5 10 –6 2,0 12 3 2 10 5 20 6000 r3,0 6 12,5 10 –6 0,4 7 2,5 2 10 5 21 6700 r2,0 4 12,5 10 –6 1,5 12 1 2 10 5 22 4000 r4,0 8 12,5 10 –6 0,7 10 2 2 10 5 22 4000 r4,0 8 12,5 10 –6 0,7 10 2 2 10 5 23 3150 r6,0 12 12,5 10 –6 0,3 9 1,6 2 10 5 24 6700 r1,0 2 12,5 10 –6 2,0 11 3 2 10 5 25 4000 r3,0 6 12,5 10 –6 0,4 8 2 2 10 5 26 6000 r5,0 10 12,5 10 –6 1,5 12 1,6 2 10 5 27 2800 r4,0 8 12,5 10 –6 0,3 10 3 2 10 5 28 4500 r6,0 12 12,5 10 –6 2,0 9 2,5 2 10 5 29 6700 r1,0 2 12,5 10 –6 0,4 11 1 2 10 5 30 6700 r3,0 6 12,5 10 –6 1,5 12 2 2 10 5 31 2800 r2,0 4 12,5 10 –6 0,7 7 1,6 2 10 5 32 4000 r4,0 8 12,5 10 –6 0,3 12 3 2 10 5 33 6000 r1,0 2 12,5 10 –6 2,0 10 3 2 10 5 34 4500 r3,0 6 12,5 10 –6 0,7 9 2,5 2 10 5 35 3150 r1,0 2 12,5 10 –6 0,3 9 1,6 2 10 5 14 15 Практическое занятие № 3 ОЦЕНКА ТОЧНОСТИ ПРОИЗВЕДЕННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ 1. Оценка точности измерений производится: до начала измерений путем обработки результатов специально выполненных наблюдений; после окончания измерений путем обработки результатов наблю- дений, выполненных в процессе этих измерений. 2. Для оценки точности измерений используются многократные наблюдения параметра в одном из установленных сечений (мест) или двойные наблюдения параметра в разных сечениях (местах) одного или нескольких объектов измерений. Общее число наблюдений М, необходимое для оценки точности результата измерений, составляет: для предварительной оценки – 20; для оценки точности выполненных измерений – не менее 6. Для уменьшения влияния систематических погрешностей на ре- зультат измерения наблюдения производятся в прямом и обратном на- правлениях, на разных участках шкалы отсчетного устройства, меняя установку и настройку прибора и соблюдая другие приемы, указанные в инструкции по эксплуатации на средства измерения. При этом долж- ны быть соблюдены условия равноточности наблюдений (выполнение наблюдений одним наблюдателем, тем же методом, с помощью одного и того же прибора и в одинаковых условиях). Перед началом наблюдений средства измерений следует выдер- живать на месте измерений до выравнивания температур этих средств и окружающей среды. 3. Оценка точности измерений производится путем определения действительной погрешности измерения мет s x G и сравнения ее с пре- дельной погрешностью мет x G В случаях, когда нормирована относительная погрешность изме- рения, определяется действительная относительная погрешность. 4. Действительная погрешность измерения при многократных на- блюдениях определяется по формуле , мет мет x s tS x G где мет x S – среднее квадратическое отклонение измерения; t – коэффи- циент (принимают по табл. 7). Таблица 7 Значения коэффициента t Значения t при М, равном Доверительные вероятности 20 10 8 6 0,95 2 2,3 2,4 2,6 0,99 2,5 3,2 3,5 4,0 Среднее квадратическое отклонение (СКО) измерения при много- кратных наблюдениях параметра определяется по формуле , 1 1 2 мет ¦ M m x x S M j j x где j x – результат наблюдения; x – результат измерения, полученный по многократным наблюдениям параметра (среднее арифметическое); М – число равноточных результатов наблюдений, выполняемых для предварительной оценки; m – число наблюдений параметра, выполняе- мых при контроле в данном сечении (месте). Если при измерениях используются средства и методы, для кото- рых из специально выполненных ранее измерений или из эксплуатаци- онной документации установлено среднее квадратическое отклонение наблюдения мет S , то действительная погрешность измерения опреде- ляется по формуле мет мет m S t x s G 5. Действительная погрешность результата измерения при двой- ных наблюдениях параметра в одном из установленных сечений (мес- тах) оценивается по формуле , мет мет мет x m s tS x x T G где мет m x T – абсолютное значение остаточной систематической погреш- ности, численное значение которой определено из обработки ряда двой- ных наблюдений. 16 17 |