Контрольная работа по "Метрология". 2

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ	4
ЗАДАЧА 1	6
ЗАДАЧА 2	14
ЗАДАЧА 3	16
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ	25

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Метрология, стандартизация, сертификация являются главными инструментами обеспечения качества продукции, работ и услуг – важного аспекта коммерческой деятельности.

Метрология – это учение об измерениях, способах обеспечения их единства и путях приобретения нужной точности. Ключевое положение метрологии – измерение. Согласно ГОСТ 16263–70 измерение – это нахождение значения физической величины с помощью специальных технических средств опытным путем.

Основные задачи метрологии:

• разработка общей теории измерений;
• верности измерений;
• обеспечение целостности измерений;
• разработка путей измерений, а также методов установления точности и определение единиц физических величин.

Стандартизация – деятельность, которая устремлена на определение и разработку требований, норм и правил, гарантирующая право потребителя на покупку товаров за устраивающую его цену, должного качества, а также право на благоустроенность и безопасность труда.

Единой задачей стандартизации является охрана интересов потребителей в вопросах качества услуг и продукции. Беря за основу Закон Российской Федерации «О стандартизации», стандартизация имеет такие задачи и цели, как:

• безвредность работ, услуг и продукции для жизни и здоровья человека, а также для окружающей среды;
• безопасность различных предприятий, организаций и других объектов с учетом возможности возникновения чрезвычайных ситуаций;
• обеспечение возможности замены продукции, а также ее технической и информационной совместимости;
• качество работ, услуг и продукции с учетом уровня достигнутого прогресса техники, технологий и науки;
• бережное отношение ко всем имеющимся ресурсам;
• целостность измерений.

Сертификация – это установление соответствующими сертифицирующими органами обеспечения требуемой уверенности, что продукция, услуга или процесс соответствуют определенному стандарту или другому нормативному документу. Сертифицирующими органами может являться лицо или орган, признанные независимыми ни от поставщика, ни от покупателя.

Сертификация сориентирована на достижении следующих целей:

• оказание помощи потребителям в грамотном выборе продукции или услуги;
• защита потребителя от некачественной продукции изготовителя;
• установление безопасности (опасности) продукции, работы или услуг для жизни и здоровья человека, окружающей среды;
• свидетельствование о качестве продукции, услуги или работы, о которых заявил изготовитель или исполнитель;
• организация условий для комфортной деятельности организаций и предпринимателя на едином товарном рынке РФ, а также для принятия участия в международной торговле и международном научно—техническом сотрудничестве.[4]

 

ЗАДАЧА 1.

 Построение схем полей  допусков для трех посадок

Дано гладкое цилиндрическое сопряжение Ø25 мм. Выполнить расчеты для трех посадок , ,

1. Характеристика и расчет посадки Ø25

Данное  сопряжение выполнено в системе отверстия. Причем отверстие по 7му квалитету, вал – по 6му квалитету точности, т.е. посадка комбинированная, по степени подвижности посадка с зазором, основная.

1. Находим предельные отклонения по стандарту ГОСТ 25347-82 (СТ СЭВ 144-75) [2]

Ø25= Ø25

Верхнее отклонение отверстия ES=+0,021 мм, нижнее отклонение отверстия EI=0; верхнее отклонение вала es=-0.007 мм, нижнее отклонение валаei=-0.020 мм.

2. Определяем предельные размеры отверстия и вала по формулам:

Dmax=Dном+ES,  Dmin=Dном+EI

dmax=dном+es,  dmin=dном+ei

Dmax=25,000+0,021=25,021 мм,  Dmin=25,000 мм

dmax=25,000-0,007=24,993 мм,  dmin=25,000-0,020=24,980 мм

3. В соответствии с требованиями стандарта [3] строим схему полей допусков (рисунок 1)
4. Находим наибольший и наименьший зазоры

Smax=Dmax-dmin,  Smin=Dmin-dmax

или

Smax=|ES|+|ei|,  Smin=|EI|+|es|

Smax=Dmax-dmin=|ES|+|ei|=21+20=41 мкм

Smin=Dmin-dmax=|EI|+|es|=0+7=7 мкм

5. Определяем допуск отверстия и допуск вала через предельные размеры

TD=Dmax-Dmin,  Td=dmax-dmin

или через отклонения:

TD=ES-EI=21-0=21 мкм

Td=es-ei=-7-(-20)=13 мкм

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 – Схема полей допусков посадки Ø25

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2 – Пример применения и обозначения посадки

 

6. Проводим проверку правильности расчетов по величине допуска посадки TDd:
1. Определяем допуск посадки

TDd=TD+Td

TDd=TD+Td=21+13=34 мкм

2. Определяем допуск зазора

TS=Smax-Smin

TS=Smax-Smin=41-7=34мкм

TDd=TS,34=34

Значит, расчеты выполнены правильно.

7. Сведения о применяемости посадки и пример применения.

Посадки - «движения». Установлены только при относительно высоких точностях изготовления деталей (валы 4-6-го квалитетов, отверстия 5-7-го квалитетов) и в диапазоне этих точностей характеризуется минимальными по сравнению с другими посадками гарантированными зазорами. Применяется для особо точных и точных подвижных соединений, в которых требуется обеспечить плавность и точность перемещений (чаще всего возвратно-поступательных) и ограничить зазор во избежание нарушения соосности, возникновения ударов (при реверсивных движениях) или для сохранения герметичности. При вращательном движении деталей эти посадки обычно не применяются за исключением подшипников особо точных механизмов при малых нагрузках на вал и незначительных отклонений рабочей температуры от нормальной. В неподвижных соединениях применяется для обеспечения легкой установки деталей при достаточно точной фиксации.[8ч1; 9ч1]

Посадка H7/g6 – предпочтительная. В системе вала ей соответствует посадка G7/h6. Примеры применения: шпиндели точных станков и делительных головок в направляющих, поршни в цилиндрах индикаторов, ползуны в направляющих долбежных станков, клапанные шпиндели в направляющих втулках, клапанные коромысла на осях в механизме распределения двигателей (рисунок 2), передвижные шестерни на валах коробок передач, шпиндель в направляющей втулке прибора Роквелла и др.

2. Характеристика и расчет посадки Ø25

Данное  сопряжение выполнено в системе вала. Причем отверстие по 6му квалитету, вал – по 5му квалитету точности, т.е. посадка комбинированная, по степени подвижности – переходная.

1. Находим предельные отклонения по стандарту ГОСТ 25347-82 (СТ СЭВ 144-75) [2]

Ø25 = Ø25

Верхнее отклонение отверстия ES=+0,0065 мм, нижнее отклонение отверстия EI=-0,0065 мм; верхнее отклонение вала es=0, нижнее отклонение вала ei=-0.0090 мм.

2. Определяем предельные размеры отверстия и вала по формулам:

Dmax=Dном+ES,  Dmin=Dном+EI

dmax=dном+es,  dmin=dном+ei

Dmax=25,0000+0,0065=25,0065 мм,  Dmin=25,0000-0,0065=24,9935 мм

dmax=25,0000 мм,  dmin=25,0000-0,0090=24,9910 мм

3. В соответствии с требованиями стандарта [3] строим схему полей допусков (рисунок3)

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3 – Схема полей допусков посадки Ø25

4. Находим наибольшие значения натяга и зазора

Smax=Dmax-dmin,  Nmax=dmax-Dmin

или

Smax=|ES|+|ei|,  Nmax=|es|+|EI|

Smax=Dmax-dmin=|ES|+|ei|=6,5+9=15,5мкм

Nmax=|es|+|EI|=0+6,5=6,5мкм

5. Определяем допуск отверстия и допуск вала через предельные размеры

TD=Dmax-Dmin,  Td=dmax-dmin

или через отклонения:

TD=ES-EI=6,5-(-6,5)=13мкм

Td=es-ei =0-(-9)=9мкм

6. Проводим проверку правильности расчетов:
1. Определяем допуск посадки

TDd=TD+Td

TDd=TD+Td=13+9=22мкм

2. Определяем допуск переходной посадки

TNS=Nmax+Smax

TNS=Nmax+Smax=6,5+15,5=22мкм

TDd=TNS,22=22

Значит, расчеты выполнены правильно.

7. Сведения о применяемости посадки и пример применения

Посадки ; - «плотные». Для этих посадок более вероятно получение зазора, но возможны и небольшие натяги (до половины допуска вала), поэтому при сборке и разборке необходимо предусматривать применение усилий; обычно достаточно использования деревянного молотка. Плотные посадки применяются в том случае, если при центрировании деталей допускаются небольшие зазоры или требуется обеспечить легкую сборку, при необходимости в частых сборках и разборках, например для сменных деталей.[8ч1; 9ч1]

Посадки повышенной точности ; : подшипниковый щит в станине электрических машин высокой точности, конусная втулка в подшипнике передней бабки токарных станков, подвижная пиноль задней бабки токарных станков (с подбором).

3. Характеристика и расчет посадки Ø25

Данное  сопряжение выполнено в системе отверстия (предпочтительной является система отверстия, т.к. сокращается номенклатура режущего и измерительного инструмента). Причем отверстие по 8му квалитету, вал – по 6му квалитету точности, т.е. посадка комбинированная из разных квалитетов, по степени подвижности посадка с зазором, основная.

1. Находим предельные отклонения по стандарту ГОСТ 25347-82 (СТ СЭВ 144-75) [2]

Ø25 = Ø25

Верхнее отклонение отверстия ES=+0,033 мм, нижнее отклонение отверстия EI=0; верхнее отклонение вала es=0, нижнее отклонение вала ei=-0.013 мм.

2. Определяем предельные размеры отверстия и вала по формулам:

Dmax=Dном+ES,  Dmin=Dном+EI

dmax=dном+es,  dmin=dном+ei

Dmax=25,000+0,033=25,033 мм,  Dmin=25,000 мм

dmax=25,000 мм,  dmin=25,000-0,013=24,987 мм

3. В соответствии с требованиями стандарта [3] строим схему полей допусков (рисунок4)
4. Находим наибольший и наименьший зазоры

Smax=Dmax-dmin,  Smin=Dmin-dmax

или

Smax=|ES|+|ei|,  Smin=|EI|+|es|

Smax=Dmax-dmin=|ES|+|ei|=33+13=46мкм

Smin=Dmin-dmax=|EI|+|es|=0+0=0мкм

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 4 – Схема полей допусков посадки Ø25

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 5 – Пример применения и обозначения посадки

5. Определяем допуск отверстия и допуск вала через предельные размеры

TD=Dmax-Dmin,  Td=dmax-dmin

или через отклонения:

TD=ES-EI=33-0=33мкм

Td=es-ei=0-(-13)=13 мкм

6. Проводим проверку правильности расчетов по величине допуска посадки TDd:
1. Определяем допуск посадки

TDd=TD+Td

TDd=TD+Td=33+13=46мкм

2. Определяем допуск зазора

TS=Smax-Smin

TS=Smax-Smin=46-0=46мкм

TDd=TS,46=46

Значит, расчеты выполнены правильно.

7. Сведения о применяемости посадки и пример применения

Посадка - «скользящие». Наименьший зазор в посадках равен нулю. Установлены во всем диапазоне точностей сопрягаемых размеров (4-12-й квалитеты). Скользящие посадки часто применяются для неподвижных соединений с дополнительным креплением при необходимости их частой разборки (сменные детали).

В подвижных соединениях скользящие посадки служат для медленных перемещений деталей обычно в продольном направлении; для точного направления при возвратно-поступательном движении; для соединений, детали которых должны легко передвигаться или проворачиваться относительно друг друга при настройке, регулировке или затяжке в рабочее положение.[8ч1; 9ч1]

Область применения посадки : узел сбрасывателя (рисунок 5), подшипники скольжения.

 

ЗАДАЧА 2.Выбор средств измерения

1. Дано: вал Ø24h8, отверстие Ø130D9, длина вала 12h10.

Выбрать средства измерения для проведения измерений данных размеров при экспериментальных исследованиях.

Расчеты выполняем по второй методике как наиболее точной.

1. По ГОСТ 25347-82 (СТ СЭВ 144-75) определяем значения отклонений для заданных размеров

d=24h8=24

D=130D9=130

e=12h10=12

2. Находим значение допусков

Td=es-ei=0-(-33)=33 мкм

TD=ES-EI=245-145=100мкм

Te=es-ei=0-(-58)=58 мкм

3. По таблице 1 [10, 11] определяем процентные соотношения погрешности измерения, допуска и ∆

для Ø24h8=25%; ≤25; ∆≤8,25 мкм.

для Ø130D9 =25%; ≤25; ∆≤25 мкм.

для 12h10 =20%; ≤20; ∆≤11.6 мкм.

4. Выбираем средства измерения из условия

∆≤∆

Для вала – скоба рычажная, C=0.002, ∆=±3,5.

Для отверстия – нутромер микрометрический «ИМИКРО», «ТЕСА», C=0.01, ∆=±15.

Для длины вала – микрометр 1 класса (нормальной точности), C=0.01, ∆=±8.

5. Определяем метрологические характеристики выбранных средств измерения и заносим в таблицу 2.1 [10, 11, 14].

Таблица 2.1 - Метрологические характеристики приборов

Тип детали	Размеры с буквенным обозначением посадки	Предельные отклонения, мм		Допуск, мкм	Характеристика измерительного средства					±∆
		верхнее	нижнее		Наименование	Пределы		Цена деления, мм	±∆
						показаний по шкале, мм	измерений прибора, мм
вал	24h8	0	-0.033	33	Скоба рычажная	±0,08	0-25	0,002	±3,5	±8,25
Отверс-тие	130D9	+0.245	+0.145	100	Нутромер микрометрический «ИМИКРО», «ТЕСА»	0-0,5 за 1 оборот барабана	100-300	0,01	±15	±25
длина вала	12h10	0	-0.058	58	Микрометр 1 класса (нормальной точности)	0-0,5 за 1 оборот барабана	0-25	0,01	±8	±11,6

 

 

 

ЗАДАЧА 3. Ответить на вопрос: Три группы средств измерения. Классификация

3.1. Средства измерений и их характеристики

В научной литературе средства технических измерений делят на три большие группы. Это: меры, калибры и универсальные средства измерения, к которым относятся измерительные приборы, контрольно—измерительные приборы (КИП), и системы.

• Мера представляет собой такое средство измерений, которое предназначается для воспроизведения физической величины положенного размера. К мерам относятся плоскопараллельные меры длины (плитка) и угловые меры.
• Калибры представляют собой некие устройства, предназначение которых заключается в использовании для контролирования и поиска в нужных границах размеров, взаиморасположения поверхностей и формы деталей. Как правило, они подразделяются на: гладкие предельные калибры (скобы и пробки), а также резьбовые калибры, к которым относятся резьбовые кольца или скобы, резьбовые пробки и т. п.
• Измерительный прибор, представленный в виде устройства, вырабатывающего сигнал измерительной информации в форме, понятной для восприятия наблюдателей.
• Измерительная система, понимаемая как некая совокупность средств измерений и неких вспомогательных устройств, которые соединяются между собой каналами связи. Она предназначена для производства сигналов информации измерений в некой форме, которая подходит для автоматической обработки, а также для трансляции и применения в автоматических системах управления.
• Универсальные средства измерения, предназначение которых находится в использовании для определения действительных размеров. Любое универсальное измерительное средство характеризуется назначением, принципом действия, т. е физическим принципом, положенным в основу его построения, особенностями конструкции и метрологическими характеристиками.

При контрольном измерении угловых и линейных показателей применяют прямые измерения, реже встречаются относительные, косвенные или совокупные измерения. В научной литературе среди прямых методов измерений выделяют, как правило, следующие:

• метод непосредственной оценки, представляющий собой такой метод, при котором значение величины определяют по отсчетному устройству измерительного прибора;
• метод сравнения с мерой, под которым понимается метод, при котором данную величину возможно сравнить с величиной, воспроизводимой мерой;
• метод дополнения, под которым обычно подразумевается метод, когда значение полученной величины дополняется мерой этой же величины с тем, чтобы на используемый прибор для сравнения действовала их сумма, равная заранее заданному значению;
• дифференциальный метод, который характеризуется измерением разности между данной величиной и известной величиной, воспроизводимой мерой. Метод дает результат с достаточно высоким показателем точности при применении грубых средств измерения;
• нулевой метод, который, по сути, аналогичен дифференциальному, но разность между данной величиной и мерой сводится к нулю. Причем нулевой метод обладает определенным преимуществом, поскольку мера может быть во много раз меньше измеряемой величины;
• метод замещения, представляющий собой сравнительный метод с мерой, в которой измеряемую величину заменяют известной величиной, которая воспроизводится мерой. Вспомним о том, что существуют и нестандартизованные методы. В эту группу, как правило, включают следующие:

-метод противопоставления, подразумевающий под собой такой метод, при котором данная величина, а также величина, воспроизводимая мерой, в одно и то же время действуют на прибор сравнения;

-метод совпадений, характеризующийся как метод, при котором разность между сравниваемыми величинами измеряют, используя совпадение меток на шкалах или периодических сигналов.[15]

3.2. Классификация средств измерения

Средство измерения (СИ) – это техническое средство или совокупность средств, применяющееся для осуществления измерений и обладающее нормированными метрологическими характеристиками. При помощи средств измерения физическая величина может быть не только обнаружена, но и измерена.

Средства измерения классифицируются по следующим критериям:

• по способам конструктивной реализации;
• по метрологическому предназначению.

По способам конструктивной реализации средства измерения делятся на:

• меры величины;
• измерительные преобразователи;
• измерительные приборы;
• измерительные установки;
• измерительные системы.

Меры величины – это средства измерения определенного фиксированного размера, многократно используемые для измерения. Выделяют:

• однозначные меры;
• многозначные меры;
• наборы мер.

Некоторое количество мер, технически представляющее собой единое устройство, в рамках которого возможно по—разному комбинировать имеющиеся меры, называют магазином мер.

Объект измерения сравнивается с мерой посредством компараторов (технических приспособлений). Например, компаратором являются рычажные весы.

К однозначным мерам принадлежат стандартные образцы (СО). Различают два вида стандартных образцов:

• стандартные образцы состава;
• стандартные образцы свойств.

Стандартный образец состава или материала – это образец с фиксированными значениями величин, количественно отражающих содержание в веществе или материале всех его составных частей.

Стандартный образец свойств вещества или материала – это образец с фиксированными значениями величин, отражающих свойства вещества или материала (физические, биологические и др.).

Каждый стандартный образец в обязательном порядке должен пройти метрологическую аттестацию в органах метрологической службы, прежде чем начнет использоваться.

Стандартные образцы могут применяться на разных уровнях и в разных сферах. Выделяют:

• межгосударственные СО;
• государственные СО;
• отраслевые СО;
• СО организации (предприятия).

Измерительные преобразователи (ИП) – это средства измерения, выражающие измеряемую величину через другую величину или преобразующие ее в сигнал измерительной информации, который в дальнейшем можно обрабатывать, преобразовывать и хранить. Измерительные преобразователи могут преобразовывать измеряемую величину по—разному. Выделяют:

• аналоговые преобразователи (АП);
• цифроаналоговые преобразователи (ЦАП);
• аналого—цифровые преобразователи (АЦП). Измерительные преобразователи могут занимать различные позиции в цепи измерения. Выделяют:
• первичные измерительные преобразователи, которые непосредственно контактируют с объектом измерения;
• промежуточные измерительные преобразователи, которые располагаются после первичных преобразователей. Первичный измерительный преобразователь технически обособлен, от него поступают в измерительную цепь сигналы, содержащие измерительную информацию. Первичный измерительный преобразователь является датчиком. Конструктивно датчик может быть расположен довольно далеко от следующего промежуточного средства измерения, которое должно принимать его сигналы.

Обязательными свойствами измерительного преобразователя являются нормированные метрологические свойства и вхождение в цепь измерения.

Измерительный прибор – это средство измерения, посредством которого получается значение физической величины, принадлежащее фиксированному диапазону. В конструкции прибора обычно присутствует устройство, преобразующее измеряемую величину с ее индикациями в оптимально удобную для понимания форму. Для вывода измерительной информации в конструкции прибора используется, например, шкала со стрелкой или цифроуказатель, посредством которых и осуществляется регистрация значения измеряемой величины. В некоторых случаях измерительный прибор синхронизируют с компьютером, и тогда вывод измерительной информации производится на дисплей.

В соответствии с методом определения значения измеряемой величины выделяют:

• измерительные приборы прямого действия;
• измерительные приборы сравнения.

Измерительные приборы прямого действия – это приборы, посредством которых можно получить значение измеряемой величины непосредственно на отсчетном устройстве.

Измерительный прибор сравнения – это прибор, посредством которого значение измеряемой величины получается при помощи сравнения с известной величиной, соответствующей ее мере.

Измерительные приборы могут осуществлять индикацию измеряемой величины по—разному. Выделяют:

• показывающие измерительные приборы;
• регистрирующие измерительные приборы.

Разница между ними в том, что с помощью показывающего измерительного прибора можно только считывать значения измеряемой величины, а конструкция регистрирующего измерительного прибора позволяет еще и фиксировать результаты измерения, например посредством диаграммы или нанесения на какой—либо носитель информации.

Отсчетное устройство – конструктивно обособленная часть средства измерений, которая предназначена для отсчета показаний. Отсчетное устройство может быть представлено шкалой, указателем, дисплеем и др. Отсчетные устройства делятся на:

• шкальные отсчетные устройства;
• цифровые отсчетные устройства;
• регистрирующие отсчетные устройства. Шкальные отсчетные устройства включают в себя шкалу и указатель.

Шкала – это система отметок и соответствующих им последовательных числовых значений измеряемой величины. Главные характеристики шкалы:

• количество делений на шкале;
• длина деления;
• цена деления;
• диапазон показаний;
• диапазон измерений;
• пределы измерений.

Деление шкалы – это расстояние от одной отметки шкалы до соседней отметки.

Длина деления – это расстояние от одной осевой до следующей по воображаемой линии, которая проходит через центры самых маленьких отметок данной шкалы.