Метрология, стандартизация и сертификация: Сборник методических указаний к выполнению лабораторных и практических работ

Камчатский государственный технический университет

КОЛЛЕДЖ

С.В. Алексейчук

М Е Т Р О Л О Г И Я, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ Сборник методических указаний к выполнению лабораторных и практических работ для студентов специальностей 2014 «Техническое обслуживание и ремонт радиоэлектронной техники в рыбной отрасли», 1804 «Эксплуатация транспортного электрооборудования и автоматики»

Петропавловск-Камчатский 2004

УДК 620.186 ББК 34.40 А47

Алексейчук С.И. А47

Метрология, стандартизация и сертификация: Сборник методических указаний к выполнению лабораторных и практических работ. – Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2004. – 84 с. Сборник методических указаний к выполнению лабораторных работ по дисциплине “Метрология, стандартизация и сертификация” составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования для студентов специальностей 2014 «Техническое обслуживание и ремонт радиоэлектронной техники в рыбной отрасли», 1804 «Эксплуатация транспортного электрооборудования и автоматики». Рекомендовано к изданию решением ученого совета КамчатГТУ (протокол № 8 от 23 апреля 2004 г.)

УДК 620.186 ББК 34.40

© КамчатГТУ, 2004 © Алексейчук С.И., 2004

СОДЕРЖАНИЕ Стр. 4

Введение……………………………………………………………….. Лабораторная работа № 1 «Определение точности обработки деталей на настроенном станке статистическим методом»……………………………….

5

Лабораторная работа № 2 «Выбор средств измерений, составление блока концевых мер и поверка мерительного инструмента»…………………………….

13

Лабораторная работа № 3 «Электроизмерительные приборы. Определение и классификация измерений и средств измерений»…..………………………….

21

Лабораторная работа № 4 «Принцип действия электроизмерительных приборов»…..……. Практическая работа №1 «Обработка результатов многократных измерений»…………..

31

Практическая работа №2 «Классы точности ния»…………………………..

46 52

средств

измере-

Практическая работа №3 «Допуски и посадки гладких цилиндрических соединений»……..

56

Практическая работа №4 «Единая система док»…………………………….

62 допусков

и

поса-

Практическая работа №5 «Допуски на отклонения формы и расположения. Шероховатость поверхности»…………………………………………………

69

Литература……………………………………………………………..

83

ВВЕДЕНИЕ Измерения являются одним из важнейших путей познания природы человеком. Они дают количественную характеристику окружающего мира, раскрывая человеку действующие в природе закономерности. Математика, механика, физика стали именоваться точными науками только потому, что благодаря измерениям получили возможность устанавливать точные количественные отношения, выражающие объективные законы природы. Все отрасти техники – от строительной механики до ядерной энергетики – не могли бы существовать без развернутой системы измерений, определяющих как все технологические процессы, контроль и управление ими, так и свойства и качество выпускаемой продукции. Дисциплина “Метрология, стандартизация и сертификация” является важной составной частью цикла общеинженерных дисциплин. Внедрение международных стандартов ИСО, постоянно повышающиеся требования к качеству продукции и услуг, обуславливают необходимость подготовки специалистов, которые могли бы понимать принципы системы качества, обладающие широким научно-техническим кругозором. Целью данного курса является ознакомление студентов с государственной и международной системами стандартизации и сертификации, основами электро –и радиоизмерений, а также с требованиями практики, определяющими надежность и необходимость применения стандартов в учебной, научной и инженерной деятельности. Стандартизация должна быть использована на всех стадиях жизни различных судовых систем. При изготовлении, а также при эксплуатации каждой детали необходимо выявлять полученные в результате обработки и эксплуатации размеры, форму поверхности и другие качественные показатели. Величина действительного размера должна быть выявлена измерением, и это измерение нужно выполнять с необходимой точностью, или, как принято говорить, с допустимой погрешностью. Применение непроверенных средств измерений, имеющих отклонения точностных характеристик от номинальных значений, может привести к ошибочному заключению об исправности прибора. Это означает, что для измерения параметров различных физических величин следует применять такое средство (инструмент, прибор) и выполнять приемы измерения так тщательно, чтобы погрешность этого измерения оказалась не больше допустимой, иначе качество детали будет оценено неправильно. Может оказаться, что годная деталь из-за большой погрешности измерения будет браком или, наоборот, испорченная деталь будет объявлена годной.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЧНОСТИ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ НА НАСТРОЕННОМ СТАНКЕ СТАТИСТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ 1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Рассчитать данные, необходимые для построения кривой нормального распределения, сопоставить проведенные исследования графически и определить, насколько полученная кривая распределения фактических размеров приближается к теоретической кривой нормального распределения. Методами математической статистики следует определить: меру рассеивания, средний арифметический размер, среднее квадратическое отклонение, вероятность брака в процентах. 2. ОБОРУДОВАНИЕ, ИНСТРУМЕНТ Рабочий чертеж детали, партия обработанных деталей (100 штук), измерительный инструмент - миниметр со стойкой, горизонтальный оптиметр, концевые меры. 3. ЗАДАНИЕ Контроль одного и того же размера у всех деталей контрольной партии, обработанных при одной наладке станка без смены и переналадки инструментов. Анализ полученных размеров методами математической статистики. 4. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Точность обработки деталей тесно связана с качеством машиностроительной продукции. В настоящее время, в связи с внедрением международных стандартов ИСО вопросы точности приобретают особую значимость. Размеры двух любых одинаковых деталей, взятых из одной партии, различны. Измеряя детали из одной партии, изготовленные в одинаковых условиях, можно установить максимальное значение разности их размеров. Величина этого значения называется полем рассеивания размеров. Она характеризует точность выбранного метода обработки для данных производственных условий. Появление того или иного размера у очередной изготовляемой детали является случайным событием, а значение самого размера будет случайной величиной. Неточность обработки поверхностей обрабатываемых заготовок является результатом влияния различных факторов, которые вызывают погрешности. Основными источниками появления отклонений от заданных размеров и формы изделий (погрешностей) являются: - неточность изготовления оборудования, приспособлений для обработки, инструментов и степень их изношенности; - неоднородность заготовок по размерам, форме, механическим, электрическим, химическим свойствам;

- отклонения от установленных режимов обработки (скорость, глубина резания и т.д.); - упругие деформации деталей оборудования, приспособлений, режущих инструментов и изготовляемых деталей; - несовершенство методов измерения; - влияние внешних факторов, таких как температура, давление, влажность, вибрации фундамента и др., приводящие к изменению размеров и свойств обрабатываемых деталей; - человеческий фактор. Если влияние всех факторов в процессе обработки заготовок одинаково и ни один из них не является преобладающим, получение точного, наперед заданного размера в данный момент времени при изготовлении данной партии заготовок не может быть обеспечено. Однако при этом представляется возможным установить наиболее вероятный ожидаемый размер заготовок в данной партии. Многочисленными измерениями деталей, изготовленных по разным технологическим процессам (на станках, автоматах, полуавтоматах и др.), установлено, что наиболее вероятным будет распределение размеров обрабатываемых заготовок в данной партии по закону нормального распределения случайных величин (этот закон выражен кривыми колоколообразного вида, называемыми кривыРисунок 1 Кривая распределения ми Гаусса, см. рисунок 1). Гаусса

Характерными особенностями закона нормального распределения случайных величин является то, что центром распределения случайных величин является их среднее значение, что появление случайных величин с одинаковыми отклонениями от среднего, но с разными знаками (в «+» и в «-»), равновероятно. Чем меньше и чем больше значение случайных величин, тем реже они встречаются. Изучение причин (факторов), вызывающих погрешности при обработке заготовок на металлорежущих станках, позволило установить связь между этими причинами и величинами погрешностей и таким образом управлять погрешностями, снижая их при необходимости до очень малых величин. В результате совокупного действия всех факторов возникает так называемая результирующая погрешность, определяющая отступление от заданного размера. Погрешности в пределах данной совокупности размеров разделяют на две группы: случайные и систематические.

Систематическими называют погрешности, постоянные по величине и знаку или изменяющиеся по определенному закону в зависимости от характера неслучайных факторов. К такого рода погрешностям относятся: погрешности формы обрабатываемой заготовки, зависящие от жесткости системы СПИД, погрешности, связанные с износом инструмента, погрешности настройки станка. Случайными называются непостоянные по величине и знаку погрешности, которые возникают при изготовлении или измерении и принимают то или иное числовое значение в зависимости от случайно действующих причин. Характерным их признаком является вариация значений, принимаемых ими в повторных опытах. Эти погрешности вызываются множеством случайно изменяющихся факторов, таких как припуск на обработку, механические свойства материала, сила резания, различная точность установки деталей на измерительную позицию и т.д., но в общем случае ни один из этих факторов не является доминирующим. Случайные погрешности изготовления проявляются в рассеянии размеров деталей (однотипные детали имеют в одном и том же сечении различные размеры). Основными характеристиками распределения случайной погрешности являются: средний размер X и среднее квадратическое отклонение σ (сигма) (понятие среднего размера относится к любому параметру - диаметру, длине, угловому размеру, отклонению от параллельности, плоскостности, перпендикулярности, соосности и т.д.). Среднее арифметическое значение размеров характеризуют центр, вокруг которого группируются размеры при данном методе обработки. Среднее квадратическое отклонение σ является количественной характеристикой рассеивания размеров при обработке, и поэтому по значению величины σ оценивают точность технологического процесса. Чем круче будет кривая, тем меньше значение σ и, следовательно, точнее будет технологический процесс. Средний размер Lср определяют по формуле: L1 + L 2 + L3 + ... + Ln n Lср = ,

где L1 , L2 ,L3 ... Ln - размеры отдельных заготовок или деталей; n - общее число заготовок или деталей в партии. Среднее квадратичное отклонение σср определяют по формуле: ( L1 − Lcp) 2 + ( L2 − Lcp ) 2 + ... + ( Ln − Lcp ) 2 n .

σср = Для выявления закономерностей погрешностей, возникающих при обработке заготовок, пользуются методами математической статистики. Измерив все заготовки партии, их разбивают на группы с одинаковыми размерами или отклонениями (в пределах определенного интервала) и результаты заносят на координатную плоскость, откладывая по оси ординат число за-

готовок с одинаковыми размерами (частота случаев - частость), а по оси абсцисс - их размеры или отклонения. После соединения точек получают ломаную линию, близкую при достаточно большом числе измерений к кривой фактического распределения. Разность между наибольшими и наименьшими размерами, полученными при измерении, определяют величину рассеивания размеров, которая не должна быть больше допуска на размер. Если величина рассеивания размеров выходит за пределы допуска, то это свидетельствует о том, что погрешности обработки больше допускаемых и, следовательно, имеет место брак. 5. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 5.1. Обмер деталей партии по наружному диаметру и внесение результатов замеров в графы 1, 2 и 3 таблицы 2 или использование готовых данных из граф 1, 2 и 3 таблицы 1. Использование готовых данных: четные варианты В порядке анализа точности обработки деталей по наружной цилиндрической поверхности ∅12 (d max= 12 мм, d min = 11,93 мм, допуск Т = 0,07 мм) на автомате обработана партия деталей в количестве 100 шт. и произведены замеры исследуемого размера. Детали этой партии обработаны при одной настройке станка без смены и переналадки инструмента. Контролируемый размер измеряли микрометром и результаты измерений распределили по размерным группам с интервалом в 0,01 мм. Таких групп 11. нечетные варианты В порядке анализа точности обработки деталей по наружной цилиндрической поверхности ∅20 (d max= 20 мм, d min = 19,916 мм, допуск Т =0,084 мм) на автомате обработана партия деталей в количестве 100 шт. и произведены замеры исследуемого размера. Детали этой партии обработаны при одной настройке станка без смены и переналадки инструмента. Контролируемый размер измеряли микрометром и результаты измерений распределили по размерным группам с интервалом в 0,01 мм. Таких групп 11. 5.2. Обработка данных, заполнение граф 4-8 таблицы 2. 5.3. Определяем меру рассеяния: Мр=d max - d min; и сравниваем полученное значение с величиной допуска размера (определяем тем самым наличие в партии деталей брак). 5.4. Определяем среднее арифметическое значение размера каждой группы. Результаты расчета вносим в графу 4 таблицы 2.

Средний арифметический размер всех деталей партии определяем по фор-

∑ (d ⋅ m ) ∑m . icp . гр .

i

i муле: dср= В этой формуле числителем является сумма данных графы 2 таблицы 2, а знаменателем - размер партии деталей, т.е. сумма данных графы 3 этой же таблицы.

Таблица 1 Исходные данные Четные варианты ЧисНо Интервалы ло мер размеров детаразмерв группе лей в ной d i, мм группе mi, группы шт 1 11,91-11,92 1 2 11,92-11,93 2 3 11,93-11,94 8 4 11,94-11,95 13 5 11,95-11,96 15 6 11,96-11,97 17 7 11,97-11,98 19 8 11,98-11,99 14 9 11,99-12,00 8 10 12,0-12,01 2 11 12,01-12,02 1

Нечетные варианты Число Но Интервалы детамер размеров в груплей в групразмер- пе пе mi, шт ной d i, мм гру ппы 1 19,89- 19,90 1 2 19,90-19,91 2 3 19,91-19,92 8 4 19,92-19,93 12 5 19,93-19,94 16 6 19,94-19,95 17 7 19,95-19,96 20 8 19,96-19,97 13 9 19,97-19,98 7 10 19,98-19,99 1 11 19,99-20,00 1

5.5. Определяем среднее квадратичное отклонение:

∑ σ=

(d icp.гр. − d ср ) 2 ⋅ mi

∑m

i

,

где числителем дроби под корнем является сумма данных, приведенных в графе 8 таблицы 2. 5.6. Построение графиков фактического и нормального распределения. Определяем координаты пяти характерных точек нормального распределения (см. таблицу 3). Таблица 3

Номер Xi, мм Yi, мм точки Y1=0 1 Х1= -3σ 2 Y2=0,24/σ Х2= -σ 3 Х3=0 Y3=Ymax=0,4/σ 4 Y4=0,24/σ Х4=σ Y5=0 5 Х5=3σ При построении этой кривой абсциссы точек (х1 и др.) откладывают на оси x, считая, что началом координат является точка 0, соответствующая среднеарифметическому размеру dср. 5.7. Определение вероятности возникновения брака при обработке, а также процента выхода годных деталей. Брак имеет место, если поле рассеивания размеров детали (Мр, рассчитанный в п.5.3.) больше допуска размера детали Тd. Сначала по формулам таблицы устанавливаем значения вспомогательных величин Z1 и Z2 , используя данные о предельных размерах готовой детали dmax и dmin, которые устанавливаем по рабочему чертежу детали, затем по таблице 5 по известным значениям Z1 и Z2 определяем функции Ф1 и Ф2. Для отрицательных значений Z берем Ф(-Z)= Ф(Z). В заключение вычисляем величину возможного исправимого брака Рисп и неисправимого Рне и делаем заключение о проценте годных деталей. Таблица 4 Вид брака

Определение Zi

Исправимый

Z1 = (dmax - dср)/σ

Неисправимый

Z2 )/σ

Рисп=(0,5Ф1)100% = (dmin - dср Рне исп=(0,5-Ф2) 100%

КРИВАЯ НОРМАЛЬНОГО И ФАКТИЧЕСКОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ Частость mi, мм Y, мм

Определение Р

di, мм x,

мм

Таблица 2 Исходные данные

Расчетные данные

Число Интер№ разв валы размеров деталей мерной группе mi, в группе di, группы штук мм

1

2

3

Отклонение ПроизвеСредний размер дение данных среднего размера ное группы по графам 3 и 4 группы от средне- средн арифметиче- групп di ср. гр. го (в инского mi, мм тервале) го di ср. гр - d ского di ср. гр , ср. мм ср.)2

4

5

6

6. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА 6.1. Наименование, цель работы. 6.2. Задание. 6.3. Обработка результатов измерений партии деталей. 6.4. Расчет данных и заполнение таблицы. 6.5. Построение графиков фактического и нормального распределения. 6.6. Заключение о проценте годных деталей. 6.7. Выводы о качестве наладки станка и рекомендации по ее улучшению. 7. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ. 7.1. Что такое истинное значение физической величины; действительное значение физической величины; погрешность измерения? 7.2. Назовите причины возникновения погрешностей. 7.3. Что такое систематическая погрешность? 7.4. Что такое случайная погрешность? 7.5. Назовите основные характеристики распределения случайных величин. 7.6. Как классифицируются погрешности, в зависимости от характера проявления; по способу выражения; по зависимости абсолютной погрешности от значений измеряемой величины; по влиянию внешних условий; в зависимости от места возникновения и т.д. Значение функции Ф(z) Таблица 5 Z

Ф(z)

Z

Ф(z)

Z

Ф(z)

Z

Ф(z)

1

2

3

4

5

6

7

8

0,82 0,84 39 0,86 0,88 95 0,90 51

0,29

1,30 1,35 32 1,40 1,45 15 1,50 92

0,40

2,10 2,20 1 2,30 2,40 1 2,50 3

0,482

0, 0,52 0,54 1985 0, 0,56 0,58 2054 0, 0,60 2123 0,21 90 0,22 57 0,23 0,62 0,64 24 0,23 0,66 0,68 89 0,24 0,70 54 0,25

0,29 0,30

0,41

8

32 0,32 0,32 0,33 0,33

0,493

0,43

0,31 1,55 1,60 94 1,65 1,70 52 1,75 05

0,489

8

65

59

0,486

0,491

0,42

0,31 06 0,92 0,94 12 0,96 0,98 64 1,00 15

0,41

0,43 0,44 0,45 0,45

2,60 2,70 3 2,80 2,90 5 3,00 4

0,495 0,496 0,497 0,498

65

99

13

80

0,498

0,45

0,34

0,25

1

54

65

17 1

2

3

4

5

6

7

8

0,72 0,74 42 0,76 0,78 03 0,80 64

0,26

1,05 1,10 31 1,15 1,20 43 1,25 49

0,35

1,80 1,85 41 1,90 1,95 78 2,00 13

0,46

3,20 3,40 31 3,60 3,80 66 4,00 4,50 84 5,00 928

0,499

0,27 0,27

0,36 0,37

44

49 44

72

0,499 0,499 0,499 0,499

0,47

0,39

0,28 81

0,47 0,47

0,38

0,28 23

0,46

968 0,499 997 0,499 9997

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 ВЫБОР СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ. СОСТАВЛЕНИЕ БЛОКОВ КОНЦЕВЫХ МЕР И ПОВЕРКА МЕРИТЕЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА 1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Освоение техники составления блоков из наименьшего числа единичных плиток, отработка навыков притирки плиток на молекулярный контакт, проверка точности показаний микрометра на собранном блоке и на отдельных мерах. Ознакомиться с конструкцией нониусных инструментов. Освоить технику измерения ими. 2. ОБОРУДОВАНИЕ, ИНСТРУМЕНТ. Набор плоскопараллельных концевых мер, микрометр, штангенциркуль, ветошь, спирт, вата или марля (бязь). 3. ЗАДАНИЕ 1.Составить блок концевых мер заданного размера с притиркой плиток на молекулярный контакт. 2. Проверить точность показаний микрометра. 3. Измерить блок концевых мер штангенциркулем. 4. Дать заключение о годности инструментов. 4. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Метрология – это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Измерение - нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. Единица физической величины - физическая величина фиксированного размера, принятая по согласованию в качестве основы для качественного оценивания физических величин той же породы. Измерения производят с целью установления действительных размеров изделий и соответствия их требованиям чертежа. Процесс получения и обработки информации об объекте (параметрах детали, механизма и т.д.) с целью определения его годности или необходимости воздействия на факторы, влияющие на объект, называются контролем. Детали машин и других изделий ограничены замкнутыми поверхностями, состоящими обычно из цилиндрических, конических и иных участков. Необходимо различать номинальные геометрические поверхности, имеющие предписанные чертежом формы и размеры, и реальные действительные поверхности и размеры, полученные в результате обработки или видоизмененные в процессе эксплуатации, величины которых определены путем измерения с допустимой погрешностью. Точность размера характеризуется основным отклонением (полем допуска) и квалитетом. Рассмотрим для примера поле допуска отверстия и вала при посадке с зазором (рисунок 1).

Рисунок 1 – СХЕМА ПОЛЕЙ ДОПУСКОВ ПОСАДКИ С ЗАЗОРОМ

Рассмотрим на схеме: Номинальный размер Dн, dн - размер: который служит началом отсчета отклонений и относительно которого определяют предельные размеры. D max Dmin - наибольший и наименьший предельные размеры. Сравнение действительного размера с предельными дает возможность судить о годности детали.

ES, es - алгебраическая разность между наибольшим предельным и номинальным размерами - верхнее предельное отклонение EI, ei - алгебраическая разность между наименьшим предельным и номинальными размерами - нижнее предельное отклонение. Допуск Т - называют разность между наибольшим и наименьшими допускаемыми значениями того или иного параметра. TD = Dmax - Dmin ; Td = dmax - dmin . Допуск размера - разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или абсолютное значение алгебраической разности между верхним и нижним отклонениями. Допуск всегда положителен. Он определяет допускаемое поле рассеяния действительных размеров годных деталей в партии: т.е. заданную точность изготовления. Для упрощения допуски изображают графически в виде полей допусков. Поле допуска - поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями. Основное отклонение - одно из двух отклонений (верхнее или нижнее), используемое для определения положения поля допуска относительно нулевой линии. Таким являются отклонение, ближайшее к нулевой линии. Поле допуска отверстия + 0 -

Нулевая линия Поле допуска вала

Рисунок 2 – СХЕМА РАСПОЛОЖЕНИЯ ПОЛЕЙ ДОПУСКОВ

Поля допуска определяются значениями допуска и его положением относительно номинального размера. При графическом изображении поле допуска заключено между двумя линиями, соответствующими верхнему и нижнему отклонениям относительно нулевой линии (рисунок 2). Нулевая линия - линия, соответствующая номинальному размеру, от которой откладывают отклонения размеров при графическом изображении полей и допусков посадок. Технические средства, имеющие нормированные метрологические свойства, называются средствами измерения. К основным метрологическим показателям средств измерения относятся: Цена деления шкалы - разность значений величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы.

Цена деления шкалы не является точностью прибора! Точность прибора определяется погрешностью и может быть больше или меньше цены деления. Интервал деления шкалы - расстояние между двумя соседними отметками шкалы. У большинства измерительных средств интервал деления составляет от 1 до 2,5 мм. Диапазон измерений - область значения измеряемой величины, в пределах которой нормированы допустимые погрешности средства измерений. Допускаемая погрешность измерительного средства Δ - наибольшая погрешность, при которой измерительное средство может быть допущено к применению. Определяют допускаемую погрешность измерительного средства по ГОСТ 8.051-81. Пределы измерений измерительного средства - наибольший и наименьший размеры, которые можно измерить данным средством. Пределы измерений по шкале - наибольшее и наименьшее значение размера, которое можно отсчитать непосредственно по шкале. При использовании средств измерения возникают погрешности измерения. Погрешность измерений Δизм. - это отклонение результата измерения Хi от истинного значения Хист: Δизм = Хi - Хист Предельные погрешности измерения Δ выявлены теоретическим и экспериментальным путем и опубликованы. Погрешности измерений, в зависимости от характера возникновения, подразделяют на систематические, случайные, прогрессирующие и грубые (промахи). Систематической называется такая погрешность, значение которой при повторных измерениях повторяется или закономерно изменяется. Эти погрешности либо увеличивают результат каждого измерения, либо уменьшают его на одну и ту же величину. Влияние систематических погрешностей можно устранить, если ликвидировать причины их появления или внести поправку в результат измерений, равный величине погрешности, но с обратным знаком. Например: это делается, если известно, что часы уходят вперед на 3 мин. Случайной называется погрешность измерения, принимающая при повторных измерениях одной и той же величины и в тех же условиях разные значения по величине и знаку. Случайные погрешности вызываются многочисленными случайными причинами: влиянием неодинаковости измерительного усилия, влияние зазора между деталями измерительного прибора, погрешностью при отсчете показаний прибора и др. Прогрессирующими являются медленно изменяющие во времени погрешности, их можно скорректировать только в данный момент времени, а далее они снова непредсказуемо изменяются. Характерны для случайных нестационарных процессов.

Грубой называется погрешность отдельного результата наблюдения, который резко отличается от ряда наблюдений. Используя критерии оценки грубых погрешностей этот результат (промах) отбрасывают при обработке результатов многократных измерений. ПЛОСКОПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ КОНЦЕВЫЕ МЕРЫ Для воспроизведения длины в промышленности широко используются концевые меры (плитки Иогансена). Плоскопараллельные концевые меры предназначены для проверки и настройки различных измерительных средств. Они имеют разные размеры и комплектуются в наборы непосредственного измерения линейных размеров, для поверки, настройки измерительных приборов, инструментов, станков и т.д. Плоскопараллельные концевые меры - меры, изготовленные в виде бруска прямоугольного сечения с двумя плоскими взаимно параллельными измерительными поверхностями. Благодаря способности к притираемости (т.е. к сцеплению), обусловленной действием межмолекулярных сил притяжения, концевые меры можно собирать в блоки нужных размеров, которые не распадаются при перемещениях. Рабочим размером концевой меры является длина перпендикуляра, опущенного из любой точки измерительной поверхности концевой меры на ее противоположную измерительную поверхность. Плоскопараллельные концевые меры подразделяются по точности изготовления, т.е. по величине допуска на изготовление, на три квалитета (01,0,1), а по точности аттестации рабочих размеров, т.е. по точности, с которой измерен размер самой плитки, на пять разрядов (1,2,3,4,5). Плиткам, у которых наиболее точно аттестованы размеры, присваивается 1-й разряд, а плитки 5-го разряда имеют более грубую аттестацию размера. При помощи плиток можно составлять наборы различных размеров, для чего несколько плиток притираются друг к другу и собираются в блоки из двух, трех, но не более четырех плиток. Блок концевых мер следует собирать из минимального количества мер, чтобы уменьшить число составляющих погрешностей измерений из-за неточностей каждой меры и их соединения. МИКРОМЕТРИЧЕСКИЕ ИНСТРУМЕНТЫ. Микрометрические измерительные инструменты основаны на использовании винтовой пары (винт-гайка), которая преобразовывает вращательное движение микровинта в поступательное. Большинство микрометрических приборов имеет винт с шагом, равным 0,5 мм, поэтому поворот винта в гайке на 360о вызывает его перемещение вдоль оси на 0,5 мм. Микрометры предназначены для измерения линейных размеров прямым абсолютно контактным методом.

Приборостроительные заводы выпускают следующие микрометрические инструменты: - микрометры гладкие для измерения наружных размеров; - нутромеры для определения внутренних размеров; - глубиномеры и т.д. Измерительная сила у микрометров равна 500+ 200 сН. Отсчетное устройство микрометрических инструментов состоит из двух шкал: продольной и круговой. Продольная шкала имеет два ряда штрихов, расположенных по обе стороны горизонтальной линии и сдвинутых относительно друг друга на 0,5 мм. Оба ряда штрихов образуют, таким образом, одну продольную шкалу с ценой деления, равной шагу микрометра. Круговая шкала обычно имеет 50 делений (при шаге винта 0,5 мм). По продольной шкале отсчитывают целые миллиметры и 0,5 мм, а по круговой шкале - десятые и сотые доли миллиметра. Штангенинструменты являются универсальными измерительными средствами К штангенинструментам относятся: - штангенциркули, предназначенные для измерения внутренних и наружных размеров; - штангенглубиномеры, предназначенные для контроля глубины отверстий и пазов; - штангенрейсмасы, предназначенные для разметочных работ и определения высоты деталей. Отсчетным устройством в штангенинструментах является линейный нониус. Это приспособление позволяет отсчитывать дробные доли интервала делений основной шкалы штангенинструмента. Нониусы изготавливают с ценой деления 0,1 и 0,05 мм. При нулевом положении нулевые штрихи основной шкалы и шкалы нониуса совпадают. При этом последний штрих шкалы нониуса также совпадает со штрихом основной шкалы, определяющим длину l шкалы нониуса. При измерении шкала нониуса смещается относительно основной шалы, и по положению нулевого штриха шкалы нониуса определяют величину этого смещения, равную измеряемому размеру. Штангенциркули выпускают трех типов: с двухсторонним расположением губок для наружных и внутренних измерений и с линейкой для определения глубины, двусторонним расположением губок для измерения и для разметки (цена деления нониусов 0,05 или 0,1 мм); с односторонними губками для наружных и внутренних измерений с ценой деления нониуса 0,05 или 0,1 мм. Штангенциркули типа ШЦ - 1 выпускаются с пределами измерений 0 - 125 мм и с величиной отсчета по нониусу 0,1 мм. Штангенциркули типа ШЦ и ШЦШ выпускаются с различными пределами измерения (верхний предел до 2000 мм) с величиной отсчета по нониусу 0,05 мм или 0,1 мм. Погрешность показаний штангенциркулей с величиной отсчета по нониусу 0,05 мм не должна превышать + 0,05 мм, а с величиной отсчета 0,1 мм - + 0,1 мм.

ИЗМЕРЕНИЯ НОНИУСНЫМИ ИНСТРУМЕНТАМИ Для измерения штангенциркулем наружных размеров, деталь зажимается между внутренними измерительными поверхностями губок плотно, без качки. При измерении штангенциркулем внутренних размеров наружные измерительные поверхности губок приводятся в соприкосновение со стенками отверстия. Результат измерения читается непосредственно по шкале с нониусом так же, как и при измерении наружных размеров. При измерении размеров штангенциркулем к отсчету по нониусу прибавляют размер толщины двух губок, который промаркирован на инструменте. 5. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 5.1. Составить блок концевых мер заданного размера. Составление блока заключается в притирке между собой на молекулярный контакт концевых мер, выбранных путем расчета. Первая мера должна содержать тысячные доли миллиметра, вторая - сотые, и, если возможно, десятые в зависимости от имеющегося набора так, чтобы остаток представлял целое число или целое с десятыми долями (0,5 мм). Этот остаток показывается одной, двумя мерами. ПРИМЕР: Требуется _ 67,895 1,005 -------остаток 66,890 1,39 -------остаток 65,500 5,500 -------60,000

собрать блок 67,895 мм из набора мер из 103 плиток. - 1 мера - 2 мера - 3 мера - 4 мера

Таким образом, блок будет состоять из следующих мер: 1,005 + 1,390 + 5,500 + 60,000 = 67,895. 5.1.2. Перед притиркой очистить меры, протерев их вначале сухой мягкой тканью, затем тканью, смоченной в бензине. 5.1.3. Притереть меры. Притирку лучше начинать с мер малого размера, последовательно притирая к ним меры большего размера. При обнаружении забоин или пятен ржавчины на измерительных поверхностях, замените плитки другими, размеры дефектных плиток и характер дефекта покажите в отчете. 5.2. Проверить точность показаний микрометра.

5.2.1. Отрегулировать микрометр на нуль. 5.2.2. Микрометром, отрегулированным на нуль, проверить один раз показание микрометра на блоке концевых мер. Записать в табл.1 истинный размер блока и показание микрометра. Результат измерений должен сниматься со шкалы микрометра с точностью не выше 0,005 мм (т.е. половины цены делений барабана). Убрать с блока концевую меру меньшего размера, проверить показание микрометра на оставшемся блоке и записать в таблицу истинный размер оставшегося блока и показание микрометра. Далее повторить все до тех пор, пока не останется одна мера или размер блока не выйдет за пределы измерения данным микрометром. Погрешность измерения определяется как разность между показанием микрометра и истинным размером блока при каждой проверке: Δизм =xi - xист Таблица 1 Размер блока Х, мм

Показание микрометра Хi ,, мм

Предел допусПогрешность измере- каемой погрешности Δс.и, ния,Δизм , мкм мкм (табл.2)

За погрешность микрометра принимается наибольшая абсолютная погрешность измерений. 5.2.3. Дать заключение о годности микрометра для измерения по условию Δизм Мвр2. Под действием большего по величине момента подвижная часть поворачивается, но при этом катушка, ток которой создает больший момент, перемещается в более слабое магнитное поле, следовательно, индукция В1 убывает. Одновременно катушка, ток которой создает меньший момент, входит в более сильное магнитное поле, следовательно, индукция В2 возрастает. Таким образом, по мере поворота подвижной части более сильный вращающий момент убывает, а более слабый – возрастает. Значит, при некотором определенном положении подвижной части должно установиться равновесие моментов: Мвр1= Мвр2 или ω1S•B1(α) •I1 = ω2S•B2(α) •I2 I1 В 2( а ) =C В1( а ) , и значит, угол перемещения подвижной части магнитоТогда I 2

электрического логометра пропорционален отношению величин токов в катушI1 ках: α= f { I 2 }.

9. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ: 1. В чем заключается принцип действия приборов магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической, электростатической, термоэлектри-

ческой, выпрямительной, электронной систем? 2. Как делятся электроизмерительные приборы в зависимости от рода тока? 3. Каким образом осуществляется установка подвижной части прибора? 4. Расскажите устройство и принцип действия прибора магнитоэлектрической системы? 5. Может ли прибор магнитоэлектрической системы применяться в цепях переменного тока? Почему? 6. Как зависит угол отклонения подвижной части магнитоэлектрического прибора от тока, или приложенного напряжения? Равномерна ли шкала прибора? 7. Где применяются приборы магнитоэлектрической системы, их преимущества и недостатки? 8. Устройство и принцип действия электроизмерительных приборов электромагнитной системы. 9. Как зависит угол поворота подвижной части электромагнитного прибора от силы тока? Равномерна ли шкала электромагнитного прибора? 10. Достоинства и недостатки электромагнитных приборов, области применения. 11. Устройство и принцип действия электродинамического электроизмерительного прибора. 12. Ферродинамический ваттметр. 13. Устройство и принцип действия индукционного однофазного счетчика электрической энергии. 14. Логометры.