ФГБОУ ВПО
«Воронежский государственный технический университет»
Кафедра электромеханических систем и электроснабжения
Методические указания
к лабораторным работам по курсу
«Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения» для бакалавров направления 140400 «Электроэнергетика и электротехника» (профиль «Электромеханика»)
очной и заочной форм обучения
Воронеж 2012
Составители: канд. техн. наук В.И. Волчихин,
канд. техн. наук Р.О. Нюхин
УДК 621.9.02621.9.06 (075.8)
Методические указания к лабораторным работам по курсу «Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения» для бакалавров направления 140400 «Электроэнергетика и электротехника» (профиль «Электромеханика») очной и заочной форм обучения / ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост. В.И. Волчихин, Р.О. Нюхин. Воронеж, 2012. 41 с.
Данные методические указания содержат теоретические сведения о взаимозаменяемости и стандартизации в машиностроении. Методические указания предназначены для выполнения лабораторных работ студентами очной и заочной форм обучения по дисциплине «Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения».
Методические указания подготовлены в электронном виде в текстовом редакторе MS Word 2003 и содержатся в файле ВСТИ.doc.
Табл. 5. Ил. 21.
Рецензент канд. техн. наук, доц. А.В. Тикунов
Ответственный за выпуск зав. кафедрой канд. техн. наук, доц. В.П. Шелякин
Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета
ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный
технический университет», 2012
Введение
Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения представляют собой единую дисциплину, освоение которой является частью профессиональной подготовки инженеров.
В дисциплине рассматриваются принципы взаимозаменяемости, основы технических измерений при изготовлении и ремонте машин, системы допусков и посадок типовых сопряжений деталей машин, а так же средства контроля, принципы и методические основы системы государственной стандартизации.
Данные методические указания определяют порядок выполнения лабораторных работ по взаимозаменяемости, стандартизации и техническим измерениям.
Целью лабораторных работ является ознакомление студентов с средствами и методами технических измерений, а так же устройством и техническими характеристиками измерительных средств.
Методическое указание предназначено для студентов дневного и заочного отделения факультета автоматики и электромеханики Воронежского государственного технического университета. Может быть использовано студентами инженерных специальностей других вузов.
Лабораторная работа №1 основные понятия метрологии и измерительной техники, штангенинструменты
1. Метрология – это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства, которая охватывает все области технических измерений и контроля разнообразных процессов промышленного производства.
Под измерением понимается процесс сопоставления измеряемой величины с такой же величиной условно принятой за единицу. Число, выражающее отношение измеряемой величины, к величине условно принятой за единицу, есть результат измерения.
Под контролем понимается процесс сопоставления измеряемой величины с предписанными пределами. При контроле не устанавливается численное значение измеряемой величины, а выясняется, укладывается ли она в предписанных пределах. В этом и заключается основное различие между измерением и контролем. Сходство между ними состоит в том, контроль и измерение выполняются с одной и той же точностью.
2. Средства измерений – это всевозможные устройства, с помощью которых осуществляется сравнение измеряемой величины с величиной принятой за единицу.
Все средства измерений и контроля классифицируются на три основные группы: меры, измерительные инструменты (или приборы) и калибры.
Мерами называются средства измерений в виде тела или устройства, предназначенные для воспроизведения физической величины заданного значения. Меры могут быть однозначными и многозначными.
Однозначные меры воспроизводят непосредственно единицу величины, либо кратное или дробное её значение (концевые и угловые мерные плитки и т.д.) Многозначные меры воспроизводят ряд кратных или дробных значений единицы какой-либо величины между определенными пределами (масштабные линейки, лимбы и т.д.). К мерам относятся также стандартные образцы и образцовые вещества.
Стандартные образцы и образцовые вещества – представляют собой меры в виде тела или вещества определенного и строго регламентированного содержания (образцы шероховатости, твердости и т.д.)
Калибрами называются бесшкальные инструменты, служащие для контроля соответствия действительных размеров, отклонения формы и взаимного расположения частей изделия техническим условиям или заданным размерам.
Калибры нельзя отнести к мерам, т.к. они не воспроизводят единицы величин; их нельзя отнести и к измерительным приборам, т.к. они не позволяют сравнить измеряемую величину с соответствующими мерами. Калибры входят в группу средств контроля. Они являются одним из наиболее распространенных технических средств контроля производства в машиностроении.
Деление средств измерения на приборы и инструменты является условным. Такие средства измерения как, линейки, штангенинструменты и микрометрические инструменты для измерения линейных величин, обычно относят к группе измерительных инструментов, а более сложные к группе измерительных приборов.
По условному назначению средства измерения делятся на две группы:
а) для контроля и измерения размеров и формы деталей в процессе их изготовления (штангенинструменты, микрометры, угломеры и т.д.).
б) для контроля и измерений режимов работы узлов и агрегатов в процессе их испытания и эксплуатации, а также для контроля и измерения самих технологических процессов (тахометры, термометры, динамометры и т. п.).
По характеру применения измерительные средства бывают универсальные и специального назначения.
Универсальные средства подразделяются на следующие группы:
а) простейшие средства измерения, к которым относятся шкальные и бесшкальные кронциркули, телескопические нутромеры и т.д.;
б) штриховые раздвижные инструменты, снабженные линейным нониусом (штангенинструменты, угломеры и др.);
в) микрометрические инструменты, основанные на применении микропары (микрометры, микрометрические нутромеры и глубиномеры);
г) рычажно-механические приборы, которые, в свою очередь делятся на собственно рычажные (миниметры), зубчатые (индикаторы), рычажно-зубчатые пружинные (микрокаторы) и комбинированные;
д) рычажно-оптические приборы (оптиметры и инструментальные микроскопы;
е) пневматические приборы;
ж) электрические приборы.
Средства измерений линейных величин подразделяются на следующие группы:
а) средства измерения плоскостности и горизонтальности (проверочные линейки, плиты и различные уровни);
б) средства измерения шероховатости поверхности;
в) средства измерения цилиндрических резьб (микрометрические резьбомеры, резьбовые штихмасы и т.п.);
г) средства измерения зубчатых цилиндрических и конических колес, а также деталей червячных передач (кромочный зубомер, тангенциальный зубомер, нормалемер, биение мер, и т.п.);
д) средства измерения деталей шлицевых соединений;
е) средства измерения режущих инструментов.
3. Измерение (ГОСТ 16263-70) – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью технических средств.
По настройке инструмента метод измерений может быть абсолютный и косвенный, по отсчету – прямой и косвенный, по техническим условиям – комплексный и дифференцированный, по контакту с измеряемой деталью – контактный и бесконтактный.
Под абсолютным измерением понимается такое при котором измеряемая величина определяется непосредственно по шкале прибора, например измерение штангенциркулем;
При относительном измерении определяют только отклонение значения какой-либо величины от установленной меры или образца. Например, определяют размер детали индикатором после его настройки по концевым мерам;
Прямое измерение – значение измеряемой величины устанавливают прямо по показаниям прибора.
Косвенное измерение – значение измеряемой величины определяют по результатам прямых измерений других величин, связанных с искомой определенной зависимостью. Например, длину окружности определяют вычислением после измерения соответствующего диаметра.
Комплексное измерение или контроль осуществляют специальными приборами или калибрами позволяющими дать заключение о годности детали по всем или нескольким параметрам. Например, контроль шлицевыми калибрами.
Дифференцированное измерение и контроль – независимая проверка каждого элемента детали в отдельности. Например, определение наружного и внутреннего диаметра, а также ширины шлица в шлицевых соединениях.
Контактным называется измерение, при котором измерительная поверхность прибора или инструмента соприкасается непосредственно с поверхностью измеряемой детали.
4. Метод измерений – это совокупность приемов использования принципов и средств измерения.
Известны следующие основные методы измерений ГОСТ 16263-70: непосредственной оценки, дифференциальный, нулевой и метод совпадений.
Метод непосредственной оценки – определение значения измеряемой величины непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия (микрометр, термометр, амперметр и т.п.). Точность измерения невысока из-за погрешностей, связанных с градуировкой шкал и влиянием посторонних величин.
Дифференциальный метод – характеризуется измерением разности между значением измеряемой и известной величинами. Например, отклонение контролируемого размера детали на оптиметре после его настройки на ноль по блоку концевых мер длины. Позволяет получить результат с высокой точностью.
Нулевой метод – метод сравнения с мерой, при котором результирующий эффект воздействия измеряемых величин на прибор сравнения доводят до нуля. Например, измерение электрического сопротивления, емкости по схеме моста с полным его уравновешиванием.
Метод совпадений – метод сравнения с мерой, в котором разность между измеряемым значением величины и значением, воспроизводимым мерой, измеряют, используя совпадение отметок шкал или периодических сигналов известной и неизвестной величин. Например, измерение штангенциркулем или сравнение радиосигналов точного времени с показаниями хронометра и т.д.
5. Основные метрологические показатели средств измерений
Метрологические показатели средств измерений: - цена деления шкалы, интервал деления шкалы, допустимая погрешность измерительного средства, пределы измерений и измерительное усилие.
Цена деления шкалы - установленная разность значений измеряемой величины соответствующей двум соседним отметкам шкалы. Например, у индикатора часового типа цена деления равна 0,01 мм. Это значит, что измерительный наконечник перемещается на 0,01 мм.
Интервал деления шкалы – расстояние между серединами двух соседних отметок шкалы.
Погрешность показания прибора – разность между показанием прибора и действительным значением измеряемой величины, которая устанавливается путем измерения образцовым прибором.
Погрешность измерения – суммарная погрешность, в которую входит погрешность установки при измерении, погрешность настройки, температурная погрешность и ряд других факторов.
Пределы допускаемой погрешности – наибольшая погрешность средства измерения, при которой оно признано годным к применению.
Пределы измерений измерительного средства – это наибольшее и наименьшее значение размера, которое можно измерить данным средством измерения.
Пределы измерений по шкале – наибольшее и наименьшее значение размера, которое можно измерить непосредственно по шкале.
Измерительное усилие – усилие, возникающее при контакте измерительной поверхности с контролируемым изделием.