UNIVERZITET U ZENICI Akademska god. 2013/14

MAŠINSKI FAKULTET U ZENICI

SEMINARSKI RAD IZ MJERNE TEHNIKETema: Proizvodna mjerenja

STUDENT:

Said Čamo PREGLEDAO:

Br. Indeksa: T-233/10 r.prof.dr.sc. Samir Lemeš,

Rezime :Proizvodna mjerenja su zastupljena kako u proizvodnji običnih svakodnevnih

proizvoda široke potrošnje tako i proizvoda visokog nivoa obrade, pojedinačno

napravljenih za specijalne namjene, proizvoda koji su rezultat razvoja i primjene visokih tehnologija. Sva mjerenja u proizvodnji koja se vrše u navedenim oblastima doživjela su napredak jer su se promijenili uslovi i kriteriji koje moraju zadovoljavati proizvodi. Stalno sužavanje tolerancija diktiralo je i sasvim nove konstrukcije mjernih i kontrolnih uređaja i instrumenata , kao i način njihove primjene. . Važan dio mjernih uređaja i mjernih instrumenata su software-i koji sve veći broj uređaja i mjernih instrumenata ima kao neophodan sastavni dio. Ključne riječi: metrologija,tolerancije etaloni,greške,mjerne metode,rezultat mjerenja.

Uvod

Metrologija i njen značaj

Nauka o mjerenju ili metrologija je specijalizirani dio pojedinih prirodnih i tehničkih nauka koji se bavi metodama mjerenja fizikalnih veličina, razvojem i izradom mjernih uređaja, reprodukcijom i pohranjivanjem mjernih jedinica, te svim ostalim aktivnostima koje omogućavaju mjerenje i usavršavanje mjernih postupaka. Mjerenje predstavlja skup aktivnosti čiji je cilj dobivanje vrijednosti mjerne veličine (fizičke veličine). Značaj mjerenja kao praktične tehničke djelatnosti od prvenstvene je važnosti kako u svakodnevnom životu tako i u svim područjima privrede i nauke. Kuda god krenemo susrećemo se sa mjerenjem. U trgovinama se roba kupuje na komad, po dužini i težini, voda, električna energija i toplota se mjere, a posljedice toga se osjećaju i u našim ličnim finansijama. Količine aktivnih supstanci u medicini, mjerenja na uzorcima krvi, kao i efekti hirurškog lasera moraju biti precizni kako zdravlje pacijenta ne bi bilo ugroženo. Skoro da je nemoguće opisati bilo koju pojavu bez oslanjanja na mjerenje: mjeri se težina pisma, sobna temperatura, pritisak u gumama itd. Postoje različite djelatnosti koje direktno zavise od mjerenja. Pilot pažljivo određuje svoju visinu, pravac, potrošnju goriva i brzinu i druge parametre neophodne za sigurnost leta. Kontrolori kvaliteta živežnih namirnica mjere kvalitet hrane na osnovu sadržaja bakterija, masnoće, što je bitno za zdravlje ljudi. Značaj mjerenja kao praktične tehničke djelatnosti od prvenstvene je važnosti kako u svakodnevnom životu tako i u svim područjima privrede i nauke.

Metrologija je postala dio naše svakodnevnice. Kuda god se krene susreće se mjerenje. Pogledom na satočitava se vrijeme, u trgovini se kupuje roba na komad, po težini ili dužini, svi mediji kao voda, struja i toplota se mjere kako bi se naplatili ili kontrolirali, a efekti nekih pojava se uočavaju subjektivnim mjerilima. Čak je teško voditi i bilo koji razgovor u kom nema riječi koje su u vezi sa mjerenjem. Industrijska proizvodnja zahtijeva česta mjerenja. U tehničkoj dijagnostici se vrše mjerenja u cilju utvrđivanja stanja tehničkih sistema. Nakon konstrukcije novog proizvoda vrše se ispitivanja karakteristika prototipnog rješenja. Kontrola i mjerenje se

2

vrše u svrhu automatskog upravljanja procesima. Bez mjerenja se ne može zamisliti kontrola kvaliteta proizvoda kao uslova za njegovu prodaju.

Proizvodna mjerenja su zastupljena kako u proizvodnji običnih svakodnevnih proizvoda široke potrošnje tako i proizvoda visokog nivoa obrade, pojedinačno napravljenih za specijalne namjene, proizvoda koji su rezultat razvoja i primjene visokih tehnologija. Shodno proizvodu i procesu proizvodnje koriste se i odgovarajuća mjerna i kontrolna sredstva.

Današnja proizvodna mjerenja odnose se na:

Jedno, dvo i trokoordinatna mjerenja koja se vrše različitim mjernim sredstvima. Mjerenja oblika i površina radnih komada Mjerenja zupčanika Mjerenje i kontrola površina korištenjem raznih sredstava uključujući i nanotehnologije Geometrijska mjerenja koja se koriste za medicinske potrebe

3

Mjerne metode

Izravna mjerna metoda u kojoj se vrijednost mjerne veličine određuje izravno, bez mjerenja drugih veličina funkcijski povezanih sa mjernom veličinom.

Diferencijska mjerna metoda, metoda u kojoj se mjerena veličina uspoređuje s istovrsnom veličinom poznate vrijednosti, malo različitom od mjerene veličine, a mjeri se razlika tih dviju vrijednosti.

Posredna mjerna metoda, mjerni se rezultat dobiva izračunom dviju ili više izmjerenih veličina

Potpuna mjeriteljska informacija ( iskazivanje rezultata mjerenja) uključuje i podatke o mjernoj nesigurnosti.

Indirektna ili posredna metoda sastoji se u tome ,što se željena veličina dobija računskim,preko funkcionalne zavisnosti ,a varijable predstavljaju mjerene veličine. Tako se trigonometrijskom metodom mjerenja uglova (sl.1.3) mjera ugla dobija korištenjem trigonometrijskih funkcija,a mjere se ustvari dužine.

slika 1.3 indirektna metoda ( 1 )

Diferencijska metoda ili komparativna metoda se koristi na dva načina . Jedan je kada se mjereni predmet upoređuje sa etalonom (sl.1.4). Na taj način se u proizvodnji najčešće mjeri samo odstupanje od nominalne podešene mjere na instrumentu ili se direktno upoređuje sa graničnim mjerilima ili etalonom. Drugi način je kada se upoređuje ista mjera dobijena sa više,obično različitih instrumenata i metoda. Ovo se vrši kod vrlo tačnih mjerenja,obično kontrolisanja etalona i preciznih kontrolnika.

4

Slika 1.4( 1 )primjer diferencijske metode

Imamo jos i kompenzacionu metodu mjerenja ona je kombinacija dviju kombinacija nulte i metode skretanja. Mjerni pribor se prije početka mjerenja reguliše (podešava) naprimjer na graničnim mjerkama tako da analogni pokazivač pokazuje nulti polozaj. Sa graničnim mjerkama smo podesili referentnu mjeru. Pri mjerenju radnog predmeta kazaljka ce skretati sa nultog položaja za neku veličinu ,pa se izmjerena vrijednost dobija sabiranjem referentne vrijednosti sa odstupanjem (sa predznakom).

slika 1.5 ( 1 )na slici je prikazan pneumatski davač

5

Nulta metoda se sastoji u tome da se razlika između referentne mjere i stvarne mjere predmeta svede na nulu i uspostavi ravnoteža. To se postize kod mjerenja mase na terazijama,gdje se kazaljka dovede na nulu i tada uporedi masa tereta sa poznatom (referentnom) masom tegova. Ovom metodom se mjere jos i neelektrične veličine električnim putem i spadaju u vrlo tačna mjerenja .Uređaji koriste Wheatstone-ove mostove potenciometre (radi kompenzacije ) .prikazan na slici 2 Wheatstonov most

Slika 2 ( 2 ).

Slika mjernog postava 2.1 (2).

6

Pod tačnošću mjerenja podrazumijeva se u opštem slučaju kvalitet ili valjanost mjerenja to jest,stepen slaganja imeđu rezultata mjerenja i prave mjerene veličine. Tačnost mjerenja neke veličine ukoliko je veća,ukoliko je manja greška njenog mjerenja. Otuda se preko greške mjerenja kvantitativno izražava tačnost mjerenja date veličine. Preciznost mjerenja definiše se ponovljivošću mjerenih rezultata odnosno stepenom rasipanja ili uzajamnog podudaranja pojedinih mjernih rezultata .

Ti rezultati dobijeni uzastopnim ,višestrukim ponavljanjem mjerne operacije nad nekom mjerenom veličinom,čija je vrijednost vremenski ne zavisna (konstanta). To znači da je preciznost nekog mjerenja veća,ukoliko je manje međusobno rasipanje pojedinih vrijednosti rezultata mjerenja u sklopu rezultata ponovljenih mjerenja ,ili ukoliko je međusobno podudaranje ovih vrijednosti veće. Ukoliko mjerni instrumenti nisu onakvi kakvi bi trebali da budu treba uraditi neke od slijedećih aktivnosti:

Usklađivanje, Servisiranje, Popravka, Kalibracija.

Proces mjerenja:

Eksplicitno definiranje mjernog zadatka i mjerene veličine Definiranje jedinice u SI sistemu u kojoj će ce izraziti rezultati mjerenja Kombinacija graničnih uslova Izbor mjernog sistema ili mjernog instrumenta Kalibracija mjernog sistema ili instrumenta Vršenje mjerenja i određivanje rezultata Razmatranje uticaja na mjerenje Određivanje ukupnog rezultata mjerenja Ocjena rezultata mjerenja ukoliko je to potrebno

Rezultat mjerenja je vrijednost dobivena mjerenjem. Iskazivanjem mjernog rezultata treba jasno naznačiti odnosi li se na:

neispravljeni rezultat, ispravljeni rezultat, prosjek više vrijednosti. Potpuna mjeriteljska informacija (iskazivanje rezultata mjerenja) uključuje i podatke o

mjernoj nesigurnosti.

7

Prema principu kao i sva druga mjerenja fizičkih veličina i za mjerenja u proizvodnji mogu se koristiti mjerni sistemi, uređaji i sredstva čiji se rad zasniva na slijedećim principima:

mehaničkom, optičkom, optoelektričnom, električnom, piezoelektričnom, fotoelektričnom, pneumatskom.

Primjeri rada takvih sredstava prikazani su na slici.

Slika 3. (1) Mehanički, pneumatski i optički principi mjerenja

Za sve vrste mjerenja potrebni su odgovarajući mjerni uređaji i postupci. Mjerni uređaji moraju biti u skladu sa međunarodno dogovorenim mjernim sustavom za fizikalne veličine,što se u svakoj zemlji zakonski regulira. Za postizanje odgovarajuće mjerne sigurnosti u mjerne rezultate potrebno je na propisani način o određenim vremenskim razmacima baždariti mjerne uređaje za što svaka zemlja ima organizirani sustav labaratorija i njihov stalan nadzor.

8

Ostale podjele proizvodnih mjerenja

Proizvodna mjerenja se mogu razvrstati na :

klasična mjerenja u proizvodnji, mjerenje na bazi mjernih pretvarača, trokoordinatne mjerne mašine (mjerno informacioni sistemi).

Klasična mjerenja obuhvataju postupke upoređivanja mjerne veličine sa

istorodnom poznatom veličinom.

Na slici 2.29. prikazana je šema podjele mjerenja po različitim kriterijima.

Instrumente možemo svrstati u dvije osnovne skupine:

elektromehanički (klasični) elektronički instrumenti.

Kod elektromehaničkih instrumenata postoji pomični organ na koji djeluje sila koja je ovisna o mjerenoj veličini. Sila je rezultat osnovnih manifestacija električne energije:magnetno polje,elekrično polje,topline,hemijske reakcije. Zajedničko svojstvo takvih instrumenata je odziv na kontinuiranu promjenu mjerene veličine. Nazivaju se analogni instrumenti. Kod elektroničkih instrumenata mjerena veličina se odradi sa različitim elektroničkim sklopovima (pojačalima filterima itd). Prema odzivu na mjerenu veličinu mogu biti analogni i digitalni .

9

Digitalni instrumenti reagiraju na diskretne iznose mjerene veličine. Indikator kod elektroničkih instrumenata može biti elektromehaničkog tipa sa kazaljkom ili brojčani na kojem se mejrena veličina iskazuje brojem. Elektronički instrumenti omogućavaju dvodimenzionalan prikaz mjerene veličine na zaslonu. Kod analognih metoda koristi se princip skretanja,a kod digitalnih princip odbrojavanja.

Tolerancije mašinskih delova

Dozvoljena odstupanja mera, oblika i glatkosti površina mašinskih delova nazivaju se tolerancije. Apsolutno tačan oblik i dimenzijemašinskog dela nije moguće dobiti zbog nesavršenosti proizvodnih mašina, alata, materijala, metoda merenja, kontrole i ljudskog faktora kao izvršioca pojedinih operacija. Zbog toga se u cilju obezbeđenja funkcije mašinskog dela u fazi projektovanja unapred propisuju odgovarajuće tolerancije pojedinih karakteristika u skladu sa namjenom i funkcijom mašinskog dela, ako i troškovima proizvodnih procesa.

Dozvoljena odstupanja se kod mašinskih delova odnese na:

tolerancije mera tolerancije glatkosti površine tolerancije oblika i položaja

Na proizvodna mjerenja vazan uticaj imaju i tolerancije .Položaj tolerancijskog polja zavisi od izabranog sistema naleganja.

Sistem osnovne rupe sl. 4 (3).

10

Prema ovom sistemu položaj tolerancijskog polja označava se za osovine malim slovom, a za otvor velikim, a kvalitet tolerancije brojem koji se upisuje iza ovog slova. Uvrednjavanje tolerisanih mera se vrši tako što se iza nazivne vrednosti mere stavlja oznaka za toleranciju:

Ovako definisane tolerisane unutrašnje i spoljašnje mjere se u crtež upisuju slovnim oznakama ili brojčano:

Slika 4.1 (3)

11

Na isti način, slovno i brojčano, unose se i tolerancije dužinskih mjera,praktičan primjer:

Slika 4.1 (3)

Tolerancije glatkosti površine:

a – vrednost hrapavosti Ra u mikrometrima ili broj klase hrapavosti N1 do N12

b – metod proizvodnje, postupak ili prevlaka

c – referentna dužina

d – pravac prostiranja neravnina

e – dodatak za mašinsku obradu

f – drugi kriterijumi hrapavosti (Rz, Rmax)

12

Tolerancije oblika i položaja

Oznaka tolerancije oblika i položaja se upisuje u kvadratni okvir. Ukoliko je potrebno upotrebljava se pravougaonik sastavljen iz više oblasti za upisivanje neophodnih oznaka:

13

Literatura

(1) http://www.am.unze.ba/papers/ProizvodnaMjerenjaPoglavlje2.pdf

(2) http://www.scribd.com/doc/182275025/Teorija-i-tehnika-mjerenja-pdf

(3) http://engineering.pages.tcnj.edu/files/2012/02/dimensioning_and_tolerancing.pdf

(4) http://www.fsb.unizg.hr/atlantis/upload/newsboard/30_05_2009__10076_MOIDpredavanja.pdf

(5) http://cent.mas.bg.ac.rs/nastava/statut99/ukp/predavanja/tms01.pdf

(6) www.masfak.ni.ac.rs/uploads/.../www2

14