Название дисциплины: «ОП.05 Метрология, стандартизация и сертификация»Номер группы: ТОР 18-1ТФорма и дата занятия: Практическое занятие 14.04.2020 г.ФИО преподавателя: Иовлев Виталий Александрович iva13pmv@yandex.ruСрок выполнения (сдачи) задания: 14.04.2020г.Дата консультации: 14.04.2020

Формулировка задания.

Необходимо изучить материал и выполнить задания.Практическая работа: Измерение деталей с использованием различных измерительных инструментов.

https://infourok.ru/laboratornoe-zanyatie-tema-izmerenie-detaley-s-ispolzovaniem-razlichnih-izmeritelnih-instrumentov-3953549.html - лабораторная работа по теме.

Общие сведенияПод измерением какой-либо величины понимают процесс сравнения ее с другой

подобной величиной, принятой за единицу. Измерение может осуществляться прямым и косвенным методами.

К основным показателям измерительных инструментов относятся: интервал деления шкалы (расстояние между серединами двух смежных штрихов шкалы), цена деления (значение измеряемой величины, соответствующее одному делению шкалы).

Точностью отсчета называют точность, достигнутую при отсчете на данном приборе. Она зависит от величины интервала деления (обычно 1...2,5 мм). Результаты измерений дают не истинные, а приближенные значения измеряемых величин. Эти значения отличаются от истинных на величину погрешности, которые подразделяют: на систематические, случайные и грубые.

Систематические - постоянно повторяющиеся, зависящие, как правило, от недостатков конструкции прибора или метода измерения.

Случайные -   неопределенные, возникающие от многих мелких причин.Грубые - погрешности, приводят к результатам явно ошибочным, далеко выходящим

за пределы возможных для данного метода и прибора.Погрешностью называются неточность изготовления и установки прибора,

неточность установки измеряемой детали относительно прибора, колебания температуры, колебания измерительного усилия и другие факторы.

Разность между средним значением измеряемой величины (No) и отдельными измерениями (N1, N2...) называют абсолютными погрешностями измерений (DN1, DN2.), А среднее арифметическое из абсолютной погрешности отдельных измерений называют средней абсолютной погрешностью результата  (DN0). Конечный результат измерений записывают в виде: N=No±DNo. Погрешность обычно не бывает больше цены деления измерительного прибора, поэтому; средняя абсолютная погрешность может быть получена как половина цены деления шкалы данного прибора.

Абсолютная погрешность не может в полной мере характеризовать точность измерения, так как если при измерении длины отрезка проволоки (124 мм) линейкой с миллиметровыми делениями отношение средней абсолютной к длине составляет 0,4%.

Если:

,                                       (1.1)то при измерении диаметра проволоки, равного, например, 5 мм соотношение

составит уже 10% и окажется неприемлемым. При измерении штангенциркулем с ценой деления 0,1 мм соотношение составит 1%. Поэтому точность измерения характеризуют

средней относительной погрешностью результата  (d), под которым понимают отношение средней абсолютной погрешности (ΔN0) к среднему значению измеряемой величины:

,                                        (1.2)Необходимо учитывать, что погрешности отдельных измерений в различной степени

влияют на погрешность результата в зависимости от выполняемых математических операций. Например, при определении объёма стержня требования к точности измерения диаметра являются более высокими по сравнению с длиной не только из-за отличия в размерах, но и в связи с тем, что при выполнении расчета значение диаметра стержня должно быть возведено в квадрат.

Зависимость абсолютной и относительной погрешности результатов от вида математических операций приведена в таблице 1.1.

 Таблица 1.1-Зависимость абсолютных погрешностей от вида математической

операции. 

  

Действительным размером называют размер, полученный в результате измерения с допустимой погрешностью. Выбирать следует инструменты, обеспечивающие необходимую точность измерения, так как применение излишне точных сложных приборов затрудняет

процесс измерения, не изменяя точности окончательного результата. Так, например, нет необходимости измерять штангенциркулем или более точным инструментом деталь, имеющую длину             125 мм и изготовленную по 9-му классу точности (допуск Д=2500 мк), достаточно применить линейку с предельной погрешностью измерения: 

                                                   (1.3)Для правильного выбора измерительных средств используют зависимость между

точностью допуска на изготовление (Δизд) и предельной погрешностью измерения (δ), выраженную в процентах и представляющую собой относительную погрешность метода измерения.

Целью работы:Является выполнение операций по контролю качества готовой продукции и приемы

измерения различных величин. Для успешной модернизации оборудования или работы по обслуживанию машин и механизмов, необходимо, чтобы бакалавр хорошо знал  и умел пользоваться измерительными приборами и инструментами.

Задание:1)     Изучение инструментов для линейных измерений.2)     Изучение правил действий над приближенными числами, и обработка

результатов измерений3)     Определение приборов для измерения линейных, угловых и некоторых других

величин.4)     Проведение замеров деталей. 5)     Обрабатывание и анализ результатов.6)     Начертить эскиз детали и вид в 3-х проекциях, проставить размеры в программе

(AutoCad, Word и т.д.).1.1 Изучение инструментов для линейных измерений1.1.1 Рулетки измерительные металлические в соответствии с требованием ГОСТ

7502-80 «Рулетки измерительные металлические» имеют длину от 1 до 10 м (рисунок 1.1). Шкала нанесена на гибкой стальной ленте шириной 16 мм и толщиной 0,2 мм, что обеспечивает возможность измерения с достаточной точностью криволинейных поверхностей.

Измерение рулетками производится прикладыванием или опоясыванием.

Рисунок 1.1 - Рулетка измерительная металлическая1.1.2 Линейки измерительные металлические ГОСТ 427-75 «Линейки

измерительные металлические» изготовляют с одной или двумя шкалами с пределами измерений 150, 300, 500, 1000 мм  (рисунок 1.2). Цена деления 0,5 мм или 1 мм. Началом шкалы линейки является торцевая грань.

Измерения линейкой производят, прикладывая ее продольное ребро к детали, чтобы торцевая грань линейки совпала с началом измеряемой поверхности, а одно из делений шкалы - с концом поверхности.

Для измерения толщины листового материала измеряют пакет листов и результат делят на количество листов в пакете.

 

 Рисунок 1.2 - Линейки измерительные металлические 1.1.3 Инструментами для переноса размеров служат циркуль, кронциркуль,

нутромер и т.д. их применяют в тех случаях, когда непосредственное измерение размера линейкой затруднено из-за сложной формы детали, наличия фасок на ее краях или в связи с неудобным для измерения сопряжением деталей в узлах. Величину размера, снятого таким инструментом и перенесенного на линейку, определяют по шкале.

1.1.4 Циркуль служит для переноса линейных размеров с детали на линейку. Он состоит из двух заостренных ножек, соединенных шарнирно (рисунок 1.3).

Снимая размер, ножки циркуля раздвигают и закрепляют в требуемом положении при помощи дуги с пазом и винта. Точность измерения зависит от заточки концов ножек или сменных стальных игл, прикрепляемых к ножкам винтами.

Рисунок 1.3 – Циркуль 1.1.5 Кронциркуль используют обычно для измерения для наружных размеров

цилиндрических деталей, валов, шкивов, втулок. Шарнирно соединенные дугообразные ножки кронциркуля расклепанные и заостренные концы - губки, которые в сомкнутом состоянии должны соприкасаться друг с другом без зазора. Шарнир должен обеспечивать поворот ножек при некотором усилии, достаточном для преодоления сил трения, сохраняющих установленный размер при переносе (рисунок 1.4а).

Чтобы снять размер детали, кронциркуль берут за шарнир правой рукой,   раздвигают ножки на расстояние, несколько превышающее измеряемое, слегка постукивая одной из ножек по измеряемой детали, доводят расстояние между губками до такого, при котором деталь проходит между ними при небольшом усилии. При этом плоскость кронциркуля должна быть строго перпендикулярна оси измеряемой детали (рисунок 1.4б).

Определяют размер по линейке, прикладывая одну из губок к торцевой грани линейки и совмещая вторую губку с делениями шкалы (рисунок 1.4в).

                                       

 

Рисунок 1.4 – Приемы измерения кронциркулями а) кронциркуль; б) измерение цилиндрической детали; в) определение размера по линейке.1.1.6 Нутромер по устройству подобен кронциркулю, но имеет прямые ножки и

слегка отогнутые губки. Служит для снятия внутреннихразмеров с дальнейшим определением их по линейке (рисунок 1.5).Бывают нутромеры простые и пружинные (рисунок 1.5 а).При измерении нутромером необходимо следить, чтобы линия, соединяющая концы

губок, проходила через ось отверстия измеряемой детали и была перпендикулярна (рисунок 1.5 б,в).

Определяя размер по линейке, целесообразно установить торцевую грань линейки и одну из губок нутромера на общую плоскость (рисунок 1.5 г).

Измерение внутренних размеров за неимением нутромера можно выполнить кронциркулем, сместив его ножки, как показано на рисунке 1.5 д.

 

                              а) нутромер; б) измерение диаметра втулки пружинным нутромером;в) измерение обычным нутромером; г) определении размера по линейкеРисунок 1.5 – Приемы измерения нутромерами  1.1.7 Штангенциркуль ШЦ-1 по ГОСТ 166-80 «Штангенциркуль. Технические

условия» (рисунок 1.6) состоит из штанги 8,   измерительных губок 1 и 2 для наружных измерений, губок 3 и 4 для внутренних измерений, подвижной рамки 5 с зажимных винтом 6, нониусом 7 и линейкой глубиномера 9. Вылет губок L=35 мм,  длина губок L=14 мм.

 

Рисунок 1.6 – Штангенциркуль ШЦ-1 При перемещении рамки 5 вдоль штанги 8 вместе с рамкой перемещаются

измерительные губки 1 и 4 и линейка 9, одновременно изменяя размер В шкале нониуса нулевой штрих является указателем и служит для отсчета величины размера в десятых долях миллиметра.

Перед началом измерения штангенциркуль очищают от пыли и смазки и проверяют совпадение нулевых штрихов, отсутствие перекосов губок и рамки, плотность и плавность скольжения рамки по штанге, выполняя измерения, штангенциркуль держат в правой руке, перемещая рамку большим пальцем. Следует учитывать, что значительные ошибки возникают при перекосах детали относительно инструмента, и при отклонении плоскости, проходящей через контактные участки измерительных ножек.

Принцип построения шкалы нониуса показан на рисунке 1.7а. При нулевой установке ясно видно, что десятое деление шкалы нониуса совпадает девятым делением основной шкалы, следовательно, вся шкала нониуса имеет размер 9 мм, а каждое из его десяти одинаковых делений равно 0,9 мм. Следовательно, первое из делений шкалы нониуса не доходит до ближайшего к нему справа деления на 0,1 мм (1-0,9), второе на 0,2 (2-1,8), третье - на 0,3, т.д., восьмое - на 0,8 мм, девятое - на 0,9 мм.

Такое же положение возникает, если нулевой штрих шкалы нониуса будет, совпадать с любым штрихом целых миллиметров на основной шкале. Переместив рамку от нулевого положения так, чтобы третий штрих шкалы нониуса совпал с одним из штрихов основной шкалы, мы получим отсчет, равный 0,3 мм (рисунок 1.7в), а при перемещении нулевого штриха нониуса на штрих 12-го миллиметра и совпадении седьмого штриха нониуса получим отсчет 12,7 мм (рисунок 1.7б).

 Рисунок 1.7 – Шкала нониуса с точностью отсчета 0,1 мм.а) - с установкой на 0; б) - с установкой на размер 12,7 мм;в) - с установкой на размер 3 мм. 

1.1.8 Микрометр –  по ГОСТ 6507-78 «Микрометр. Технические условия» обеспечивает точность измерения с величиной предельных погрешностей (рисунок 1.8). Для выполнения практических работ настоящего практикума достаточно иметь микрометр  МК – 0-25.

Пределы измерения микрометров типа МК составляет 25 мм в интервалах 0...25; 25...50 и т.д. через каждые 25 мм до 275...300 и далее - 300...400; 400...500 и 500...600 мм.

Микрометр состоит из: скобы 1, пяты с измерительной поверхностью 2, микрометрического винта 3, стопорной гайки 4, центрирующей втулки 5, стебеля 6, барабана 7, микрометрического винта 8, накатанной поверхности 9, пружины 10 и штифта 11, кольца 12, крепежного винта 13, натяжного колпачка 14, регулирующей гайки 15. 

     Рисунок 1.8 –  Микрометр.   При вращении кольца сопротивление храпового устройства проскальзыванию

обеспечивает вращение колпачка, барабана и микрометрического винта. Как только измерительное усилие  достигнет заданного, храповик 1, сжимая пружину 3, переместит штифт 2, трещотка будет работать (рисунок 1.9). 

Рисунок 1.9 –  Схема работы трещотки микрометра. Отсчет показаний микрометра производится по двум шкалам (рисунок

1.10). Основной шкалой называется шкала стебля, представляющая собой продольный штрих, проведенный вдоль образующей стебля. Вниз от продольного штриха отходят поперечные штрихи миллиметровой шкалы. Каждый пятый штрих удлинен и пронумерован числами 0; 5; 10; 15; 50; 25. Каждое миллиметровое деление шкалы делит пополам штрихи, расположенные выше продольного штриха.                     

Отсчет по шкале стебля ведут с помощью вспомогательной шкалы нанесенной на поверхности скоса барабана и имеющей 50 равных делений. Каждый пятый штрих удлинен и пронумерован числами 0; 5; 10;...;40; 45.

Отсчет по микрометру представляет собой сумму показаний шкалы стебля и шкалы барабана.

 Рисунок 1.10 – Шкала микрометра. Приемы измерения микрометра. При измерении микрометр держат левой рукой за

скобу, а правой вращают храповое кольцо трещотки, затем закрепляют микрометрический винт стопорной гайкой, отводят микрометр от детали и читают отсчет. Для удобства измерения деталь желательно закрепить или уложить на призму (рисунок 1.11 а).

При измерениях мелких деталей микрометр закрепляют в головке специальной стойки (рисунок 1.11 б).

Если же деталь приходится держать в руке, то микрометр держат двумя пальцами за барабан, мизинцем придерживают скобу, а большим и указательным вращают кольцо трещотки (рисунок 1.11 в).

Недопустимо подавать микроскопический винт путем вращения скобы или вращать барабан при заторможенном винте.

 

а) деталь установлена на призме;б) микрометр установлен в стойке;в) измерение незакрепленной детали;Рисунок 1.11 – Приемы измерения микрометром.1.2 Изучение правил действий над приближенными числами, и обработка

результатов измеренийВ расчетные формулы обычно вводят приближенные числа и необходимо знать

основные правила действия над ними, чтобы избежать бесполезной траты времени при выполнении расчетов.

Следует помнить, что точность результатов определяется не арифметическими действиями, а точностью измерительных приборов и методики эксперимента. Например, если в формулу входят приближенный коэффициент, характеризуемый двумя значащими цифрами, то остальные величины могут быть также определены с точностью до двух значащих цифр. Значащими цифрами числа называют все верные цифры кроме нулей, стоящих левее первой отличной от нуля цифры, и нулей которые поставлены вместо неизвестных или отброшенных цифр. Например, число 0,0408 имеет три значащие цифры. Запись числа 3785 в виде 3,8-10 имеет две значащие цифры в отличии от числа 1 ч = 3600 с,

имеющего четыре значащих цифры, так как здесь нули указывают на отсутствие разрядов десятков и единиц.

Округление чисел значительно облегчает выполнение расчетов, не снижая их точности, если соблюдать правила округления.

Если первая из отбрасываемых цифр менее 5, то последнюю изоставшихся цифр не изменяют. Например; 138,549≈138,5.

Если первая из отбрасываемых цифр больше 5 или равна 5, а следующие за ней отличны от нуля, то последняя из оставляемых цифр увеличивается на единицу. Например: 136,549≈137.

Если отбрасывается только цифра 5, за которой следуют нули или нет других цифр, то стоящая перед ней цифра не изменяется, если она четная илиувеличивается на единицу, если нечетная. Например: 138,5≈138; 137,5≈138.

Нули, стоящие в конце десятичной дроби не отбрасываются, если ониозначают те разряды, с точностью до которых, осуществлено измерение.Например: Д=0,40 м.

При сложении и вычитании приближенных чисел результат следует округлять до тех разрядов, которых нет хотя бы в одном из приближенных чисел, например: 37+4,67+0,825=42,495≈42,5.

При умножении и делении приближенных чисел в результате следует сохранять столько значащих цифр, сколько их имеет число с наименьшим количеством значащих цифр.

Например: 584-18=10512≈11-103; 243,5:14=17,39285≈17.При возведении приближенного числа в степень и извлечении из него корня в

результате следует сохранить столько значащих цифр, сколько их имеет возводимое в степень или подкоренное число.

При выполнении нескольких арифметических действий в промежуточных результатах следует брать одной цифрой больше, а в окончательном результате ее отбросить.

1.3 Определение приборов для измерения линейных, угловых и некоторых других величин

1.3.1 Индикатор часового типа с ценой деления 0,01 мм (ГОСТ 577-60) «Индикатор. Технические условия» служит для измерения относительных размеров в небольших пределах.

Индикатор имеет: корпус 1, стопор 2, циферблат 3, ободок 4, стрелку 5, указатель числа оборотов 6, ушко 7, гильзу 8, измерительный стержень 9 и наконечник 10  (рисунок 1.12).

Перед началом работы с индикатором следует проверить, легко ли передвигается измерительный стержень в гильзе, возвращает ли пружина стержень в исходное положение. Затем индикатор закрепляют за гильзу или ушко на подвижной стойке. При измерении абсолютным методом, когда размер детали находятся в пределах диапазона шкалы индикатора и его измеряют непосредственно, а также при измерении отклонений формы, корпус индикатора должен быть неподвижным, поэтому устанавливать шкалу на нуль и приподнимать наконечник при перемещении детали, следует очень осторожно, чтобы не сбить установку индикатора.

 

  Рисунок 1.12 – Индикатор.При проверке индикатором параллельности плоскостей детали (рис. 35,а) индикатор

передвигают вместе со стойкой, при проверке радиального биения детали, овальности ее или проверке разностенности кольца (рис. 35,б) – поворачивают деталь.

1.3.2 Лупы измерительные являются простыми и удобными оптическими измерительными приборами, имеющие измерительную шкалу 1 с ценой деления 0,1 мм и увеличительную линзу 2 обеспечивающую точность отсчета, и стальную оправу 3 (рисунок 1.13).

При измерении на просвет объект измерения подсвечивают рассеянным или искусственным светом. При измерении в отраженном свете объект измерения и шкалу располагают так, чтобы они были, хорошо освещены и свет падал под углом около 45о к  оси прибора. 

 

        Рисунок 1.13 – Лупы измерительные.1.3.3 Весы. Наиболее удобными для использования в лаборатории являются

электронные и настольные циферблатные весы по ГОСТ 7327 – 55 «Весы. Технические условия» с предельной нагрузкой 10 кг и со шкалой, имеющей цену деления 5 г.

При выполнении лабораторных и практических работ возникает необходимость определения массы тела (рисунок 1.14).

 

 Рисунок 1.14 – Весы. 1.3.4 Секундомер   механический   ГОСТ   5072-79 «Секундомер. Технические

условия» предназначен для измерения промежутков времени с отсчетом до 0,1 с; имеет минутный счетчик и приспособление для пуска, останова и возврата стрелок.

Цена деления круговой шкалы 0,2 с. Требования к точности измерения времени при выполнении лабораторных и практических работ позволяют пользоваться также обычными часами, имеющими секундную стрелку (рисунок 1.15).

                                             Рисунок 1.15 – Секундомер.1.3 Проведение замеров деталейКаждая из предложенных ведущим преподавателем деталей вначале условно

расчленяется на элементы таким образом, чтобы не возникало затруднений при определении их объемов. Каждый элемент обмеряется двумя типами инструментов, указанными в таблице 1.2 по прилагаемой форме. Количество замеров - три для каждого элемента. В зависимости от вида элемента детали заполняются колонки 4, 5, 6 и 7. Например, для цилиндра необходимо замерить диаметр и длину, поэтому для призматического элемента таких замеров будет три и т.д. Замеры производятся согласно правилам, приведенным в разделе 4 данных методических указаний.

 Таблица 1.2 – Обмер двумя типами инструментов. 

                         

1.4 Обрабатывание и анализ результатовВначале, в зависимости от вида измерительного инструмента устанавливается

абсолютная погрешность измерения элемента ΔNo и заполняется колонка 8 формы. Затем вычисляется относительная погрешность измерений по формуле 1 раздела 3 (колонка 9).

После вычисления объема элемента детали, определяется относительная погрешность (используется таблица 1.1) и заполняется колонка 2. Объемы элемента суммируются (колонка 12), и определяется относительная погрешность измерений всего объема детали.

После заполнения таблицы 1.1 необходимо сравнить относительные погрешности измерения детали инструментами разного класса точности.

1.5 Графические работыЭскиз детали и вид ее в трех проекциях в программе (AutoCad, Word и т.д.) или

выполняется на отдельном листе миллиметровки и вкладывается в отчет. Эскиз выполняется в одной из аксонометрических проекций с соблюдением соотношения между элементами детали. На трех проекциях детали проставляется размеры с указанием класса точности.

В отчете должны быть приведены:а) краткие сведения о правилах проведения измерений и выполнения расчетов;б) сведения   об   измерительных   инструментах   с   указанием   класса точности;в)  результаты измерений и вычисления погрешностей по таблице 1.2;г) эскиз детали и вид ее в 3-х проекциях в программе (AutoCad, Word и т.д.).Порядок защитыОтчет оформляется каждым студентом индивидуально и защищается у ведущего

преподавателя после допуска. Контрольные вопросы1. Краткие сведения о правилах проведения измерений и выполнения расчетов.2. Сведения об измерительных инструментах с указанием класса точности.3. Результаты измерений и вычисления погрешностей.4. Эскиз детали и вид ее в 3-х проекциях в программе (AutoCad, Word и т.д.)..Контрольные задания для СРС1.     Выбор измерительных средств в зависимости от точности измерений2.     Зависимости абсолютных погрешностей от вида математической операции3.     Правила действия над приближенными числами и обработка результатов

измерений4.     Применение Международной системы единиц (СИ) в измерениях и расчетах.