Пример. При проектировании вала диаметром 100 мм оценено, что отклонения его размеров для условий эксплуатации должны соответствовать h6(100-0,022). В соответствии с ГОСТом 8.051 - 81 устанавливают, что для размера вала 100 мм и допуска IТ=0,022 мм допускаемая погрешность измерения dизм = 0,006 мм.

В соответствии с табл. 3.5 устанавливают, что для Aмет(s) = 16% и неизвестной точности технологического процесса m = 5,0 и с = 0,25IТ, т. е. среди годных деталей может оказаться до 5,0 % неправильно принятых деталей с предельными отклонениями +0,0055 и -0,0275 мм.

 dизм/2 с

 Приемочные границы

а) б) в)

Рис.3.7. Варианты расположения приемочных границ по отношению к полю допуска

Если полученные данные не повлияют на эксплуатационные показатели вала, то на чертежах указывают первоначально выбранный квалитет. В противном случае назначают более точный квалитет или другое поле допуска в этом квалитете.

Второй способ. Приемочные границы смещают внутрь относительно предельных размеров.

При введении производственного допуска могут быть два варианта в зависимости от того, известна или неизвестна точность технологического процесса.

Вариант 1. При назначении предельных размеров точность технологического процесса неизвестна. В соответствии с ГОСТом 8.051—81 предельные размеры изменяются на половину допускаемой погрешности измерения (рис. 3.7, б). Для примера, рассмотренного выше, диаметр .

Вариант 2. При назначении предельных размеров точность технологического процесса известна. В этом случае предельные размеры уменьшают на значение параметра с (рис. 3.7, в).

Предположим, что для рассмотренного выше примера IТ/sтех = 4 (при изготовлении имеется 4,5% брака по обеим границам): Aмет(s) = 16%, с/IT = 0,1; c = 0,0022 мм.

С учетом данных диаметр вала принимают .

3.6.3.2. Выбор изметительных средств для других параметров [27]

Выбор измерительного средства определяется допуском на измерение, который зависит от допуска на конролируемый параметр. При отсутствии рекомендаций в НТД допуск на измерение принимают

dизм = 0,33Т , (3.14)

где Т – допуск на контролируемый параметр.

Например, для измерения отклонений формы и расположения допустимую абсолютную погрешность измерения искомого средства измерения определяют по выражению

 , (3.15)

где dизм - абсолютная погрешность измерения точности формы или расположения, которая не должны быть больше 0,33Тф (здесь Тф - заданный допуск формы или расположения);

Di - абсолютные погрешности n звеньев измерительного канала.

Приведенная погрешность средства измерения определяется как

 ,

где XN - нормирующий параметр, в качестве которого может служить диапазон измерений выбранного средства измерения.

Пример. Выбрать средство измерений для контроля отклонения от круглости вала ¯ 86h9(-0,087) c допуском круглости 0,025 мм. Измеряемую деталь 6 (рис. 3.8) устанавливают в призму 2 с углом раскрытия a и ощупывают наконечником измерительной головки 3, закрепленной в стойке 4, в направлении биссектрисы угла призмы. Измерительной головкой 5, тип которой необходимо выбрать, фиксируют максимальное изменение показаний DА за один оборот контролируемой детали 6. При этом отклонение от круглости определяют как Dкр = DА/Fп, где Fп – коэффициент, зависящий от количества неровностей на периметре контролируемой детали и угла раскрытия призмы (Fп - величина табулированная).

Таким образом, для регистрации допуска круглости, равного 25 мкм, должно быть выбрано измерительное средство, имеющее погрешность не более 3,5 мкм. Такими средствами могут быть головки рычажно-зубчатые типа 1ИТ с ценой деления 0,001 и 0,002 мм и пределом измерения ±0,050 мм с настройкой по концевым мерам длины. Предельная погрешность измерения рычажно-зубчатыми головками для диапазона размеров 80 - 120 мм не превышает 2,5 мкм.

Исходными данными для выбора средств теплофизических измерений являются указанные в конструкторской (технологической) документации наименьшие и наибольшие размеры физической величины или допуск (например, задание условий: "температура стенки может изменяться в диапазоне от +400 до +800 Со или "давление в трубопроводе не должно превышать 15+0,2 МПа").

Допуск относительно номинального размера может располагаться односторонне, симметрично и асимметрично. Его расположение относительно номинального размера на выбор СИ не влияет. Действительные размеры измеряемой величины могут изменяться по различному закону.

В соответствии с исходными данными определяют допускаемые знания основной абсолютной, относительной или приведенной погрешностей средства измерения (или измерительной системы); назначают требования к габаритным размерам, массе, соединительным элементам, особенностям конструкции данного средства измерения; рассчитывают значения нижнего и верхнего пределов (диапазона) рабочей шкалы средства измерений.

Примечание. Основной называют погрешность средства измерения, используемого в нормальных условиях. Приведенной погрешностью измерительного прибора называют отношение абсолютной погрешности к нормирующему значению

, где в качестве ХN может быть выбран предел или диапазон измерения, длина шкалы. Относительная погрешность прибора определяется зависимостью

, где Хд – действительное значение измеряемой величины.

Допуск на измерение необходимо принимать по формуле (3.14).

Нижний предел рабочей части шкалы (диапазона) средства измерения (измерительной системы)

Нди < Пmin - dизм ,

где Нди – значение нижнего предела рабочей части шкалы (диапазона);

Пmin - наименьшее значение измеряемой величины.

Верхний предел рабочей части величины

Вди > Пmax + dизм ,

где Пmax - наибольшее предельное значение измеряемой величины.

Выбор пределов (Нди и Вди) рабочей части шкалы средства измерения вызван необходимостью исключить возможное внесение в результаты измерения ошибок в случае, когда истинные значения измеряемой величины близки к граничным значениям рабочей части шкалы.

Предварительный выбор средства измерения производят по расчетным значениям допустимой погрешности измерения dизм, относительной d и основной приведенной g погрешностей прибора, а окончательный - с учетом области значений влияющих величин, габаритных размеров, массы, стоимости, особенностей эксплуатации, электромагнитной совместимости с окружающей средой и др.

Для проведения измерений в условиях, когда значения влияющих величин отличаются от установленных в нормативных документах на средства измерения конкретного вида, необходимо нормировать функции влияния, т.е. указывать зависимости показаний средств измерений от влияющих параметров и на основе этого вносить поправки в показания средства измерения или применять корректирующие устройства.

Примеры выбора средств изменений

Пример 1. Определить верхний предел измерения и основную приведенную погрешность датчика для измерения тяги газотурбинного двигателя (ГТД) Р = (1,6±0,1) кН.

Решение. Наибольшая и наименьшая предельные тяги Рmax = 1,6 + 0,1 = 1,7 кН; Рmin =1,6 – 0,1 = 1,5 кН; допуск Т = 1,7 – 1,5 = 0,2 кН; основная допустимая абсолютная погрешность датчика (допуск на измерение) dизм = 0,33Т = 0,33×0,2 = 0,066 кН; нижний предел рабочей части шкалы Нди < 1,5 - 0,066 = 1,434 кН; верхний предел рабочей части шкалы Вди > 1,7 + 0,066 = 1.766 кН.

Выбираем датчик усилий с верхним пределом измерения Вди = 2 кН.

Нормирующее значение для определения основной приведенной погрешности датчика принимаем ХN.= 2,0 кН.

Определяем предел допускаемой основной приведенной погрешности датчика . Ближайшим меньшим значением этой погрешности по отношению к найденному является g = 2%.

Пример 2. Определить основную приведенную погрешность и пределы измерения виброакселерометра для измерения виброускорения а = 50±2 м/с2.

Решение. Наибольшее предельное значение виброускорения аmax = 50 + 2 = 52 м/c2; наименьшее его значение аmin = 50 –2 = 48 м/c2; допуск Т = 52 – 48 = 4 м/с2; основная допустимая абсолютная погрешность виброакселерометра (допуск на измерение) dизм = 0,33Т = 0,33×4 = 1,32 м/с2; нижний предел рабочей части шкалы Нди < 48 – 1,32 = 46,68 м/с2; верхний предел Вди > 52 + 1,32 = 53,32 м/с2.

В соответствии с данными по Нди и Вди выбираем виброакселерометр с верхним пределом измерения 100м/с2.

Основная приведенная погрешность этого прибора .

Измерительный преобразователь прибора для измерения ускорения ударного импульса должен выбираться с учетом соотношения , где fp – указанная в паспорте на прибор резонансная частота измерительного преобразователя, Гц; tи – длительность измеряемого ударного импульса, с.

Пример 3. Определить пределы измерения и класс точности вольтметра для измерения напряжения питания бортовой сети самолета V =27±2,7 В.

Решение. Наибольшее предельное напряжение Vmax = 27 + 2,7 = 29,7 В; наименьшее Vmin = 27 – 2,7 = 24,3 В; допуск Т = 29,7 – 24,3 = 5,4 В; основная допустимая абсолютная погрешность вольтметра (допуск на измерение) dизм = 0,33Т = 0,33×5,4 = 1,78 В; нижний предел рабочей части шкалы Нди < 24,3 – 1,78 = 22,52 В; верхний предел Вди > 27,9 + 1,78 = 31,48 В.

В соответствии с данными по Нди и Вди выбираем вольтметр с верхним пределом измерения 40 В.

Основная приведенная погрешность этого прибора .

Найденному значению g соответствует класс точности 5.

3.7. Обеспечение единства измерений

Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ) - комплекс установленных стандартами взаимоувязанных правил, положений, требований и норм, определяющих организацию и методику проведения работ по оценке и обеспечению точности измерений.

3.7.1. Единство измерений

Единство измерений - состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин и погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью.

Правовой основой обеспечения единства измерений служит законодательная метрология, которая представляет собой свод государственных актов и нормативно-технических документов различного уровня, регламентирующих метрологические правила, требования и нормы.

Технической основой ГСИ являются:

1. Система (совокупность) государственных эталонов единиц и шкал физических величин - эталонная база страны.

2. Система передачи размеров единиц и шкал физических величин от эталонов ко всем СИ с помощью эталонов и других средств поверки.

3. Система разработки, постановки на производство и выпуска в обращение рабочих СИ, обеспечивающих исследования, разработки, определение с требуемой точностью характеристик продукции, технологических процессов и других объектов.

4. Система государственных испытаний СИ (утверждение типа СИ), предназначенных для серийного или массового производства и ввоза из-за границы партиями.

5. Система государственной и ведомственной метрологической аттестации, поверки и калибровки СИ.

6. Система стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов.

7. Система стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов.

Различают децентрализованное и централизованное воспроизведение единиц.

При децентрализованном единицы воспроизводятся там, где выпол-няются измерения (м2 и др. производные физические величины).

При централизованном информация о единицах передаётся с места их централизованного хранения и воспроизведения. Оно осуществляется с помощью специальных технических средств, называемых эталонами.

Основные единицы (секунда, метр, килограмм, кельвин, кандела, ампер и моль) воспроизводятся только централизованно.

Эталон единицы величины - средство измерений, предназначенное для воспроизведения и хранения единицы величины (или кратных либо дольных значений единицы величины) с целью передачи ее размера другим средствам измерений данной величины.

От эталона единица величины передается разрядным эталонам, а от них – рабочим средствам измерений.

Эталоны классифицируют на первичные, вторичные и рабочие.

Первичный эталон - это эталон, воспроизводящий единицу физичской величины с наивысшей точностью, возможной в данной области измерений на современном уровне научно-технических достижений. Первичный эталон может быть национальным (государственным) и международным.

Государственный эталон единицы величины - эталон единицы величины, признанный решением уполномоченного на то государственного органа в качестве исходного на территории Российской Федерации.

Международные эталоны хранит и поддерживает Международное бюро мер и весов (МБМВ). Важнейшая задача деятельности МБМВ состоит в систематических международных сличениях национальных эталонов крупнейших метрологических лабораторий разных стран с международными эталонами, а также и между собой, что необходимо для обеспечения достоверности, точности и единства измерений как одного из условий международных экономических связей. Сличению подлежат как эталоны основных величин системы SI, так и производных. Установлены определенные периоды сличения. Например, эталоны метра и килограмма сличают каждые 25 лет, а электрические и световые эталоны - один раз в 3 года.

Первичному эталону соподчинены вторичные и рабочие (разрядные) эталоны. Размер воспроизводимой единицы вторичным эталоном сличается с государственным эталоном.

Вторичные эталоны (их иногда называют "эталоны-копии") могут утверждаться либо Госстандартом РФ, либо государственными научными метрологическими центрами, что связано с особенностями их использования.

Рабочие эталоны воспринимают размер единицы от вторичных эталонов и, в свою очередь, служат для передачи размера менее точному рабочему эталону (или эталону более низкого разряда) и рабочим средствам измерений.

Каждый эталон состоит из воспроизводящей части и приспособлений или устройств, обеспечивающих съём и передачу информации о размере единицы.

Стандартные образцы состава и свойств веществ и материалов – это образцы веществ и материалов, химический состав или физические свойства которых типичны для данной группы веществ (материалов), определены с необходимой точностью, отличаются высоким постоянством и удостоверены сертификатом. Они играют важную роль в обеспечении единства измерений.

Стандартные образцы используются для градуировки, поверки и калибровки химического состава и различных свойств материалов (механических, теплофизических, оптических и др.). Они могут применяться непосредственно для контроля качества сырья и промышленной продукции путем сличения. По существу стандартные образцы служат для поддержания единства измерений, т.е. являются средствами измерений.

Стандартные образцы подвергаются специальным испытаниям, по результатам которых они получают свидетельства (сертификат) и вносятся в государственный реестр стандартных образцов, а он, в свою очередь, является составной частью (разделом) Государственного реестра средств измерений.

Образцы состава и образцы свойств в зависимости от уровня утверж-дения подразделяются на: государственные, отраслевые и предприятий.

В России действует Государственная служба стандартных образцов (ГССО) в составе НПО ВНИИМ им Д.И. Менделеева.

Передача информации о размерах единиц. Правильность и точность заложенной в средства измерений информации о размере единиц устанавливается при утверждении типа средств измерений. Сохранность этой информации контролируется при первичной и всех последующих поверках средств измерений.

Использование для градуировки, аттестации и поверки средств измерений непосредственно государственных эталонов не допускается. Эти эталоны являются национальным достоянием, ценностями особой государственной важности.

По государственным эталонам устанавливаются значения физических величин вторичных эталонов. Среди вторичных эталонов различают: эталоны-свидетели, предназначенные для проверки сохранности государственного эталона и замены его в случае порчи или утраты; эталоны сравнения, применяемые для сличения эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличены друг с другом; эталоны-копии, используемые для передачи информации о размере рабочим эталонам.

На рис. 3.9 приведён один из вариантов схемы передачи информации о размере единицы от государственного эталона к средствам измерений, из которой видно, что от вторичных эталонов информацию о размере единицы получают нижестоящие эталоны (1-го, 2-го, 3-го и 4-го разрядов) и рабочие средства измерений.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12