Файл: Якушев А.И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения учебник.pdf

где Q — измеряемая величина;

q — числовое значение измеряемой величины в принятых единицах;

U — единица измерения.

Измерения производятся как с целью установления действи­ тельных размеров изделий и соответствия их требованиям чертежа, так и для проверки точности технологической системы и подна­ ладки ее для предупреждения появления брака.

Вместо определения числового значения величины часто про­ веряют, находится ли действительное значение этой величины (например, размер детали) в установленных пределах. Процесс получения и обработки информации об объекте (параметре дета­ ли, механизма, процесса и т. д.) с целью определения его годности или необходимости введения управляющих воздействий на фак­ торы, влияющие па объект, называется контролем. При контроле деталей проверяют только соответствие действительных значений геометрических, механических, электрических и других парамет­ ров нормированным (допускаемым) значениям этих параметров (например, при помощи калибров).

Для унификации единиц измерения в международном мас­ штабе в пашей стране с 19(53 г. введена для предпочтительного применения Международная система единиц измерения (ГОСТ

9867—61), сокращенно обозначаемая буквами СИ.

В настоящем учебнике единицы измерения даются в системе СИ. В некоторых случаях в скобках указаны величины в других ситемах единиц (МКГСС и др.), которые еще действуют в нашей стране. Например, в системе СИ за единицу длины принят метр — длина, равная 1650763,73 длины волны в вакууме излучения, соответствующего оранжевой линии спектра криптона 86.

Средство измерений — это техническое устройство, исполь­ зуемое при измерениях и имеющее нормированные метрологи­ ческие свойства. Мера — средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера. Различают однозначные меры, воспроизводящие физическую ве­ личину одного размера (например, конЦевые меры длины, гири, конденсаторы постоянной емкости и т. и.), и многозначные меры, воспроизводящие ряд одноименных величин различного размера (например, рулетки, разделенные на миллиметры, конденсаторы переменной емкости).

Эталон единицы измерений — средство измерений (или комп­ лекс средств измерений), официально утвержденное эталоном для

произведения метра через длину световой волны). Примером точ­ ности эталонов может служить государственный эталон времени, погрешность которого за 30 тыс. лет не будет превышать 1 с.

Образцовые средства измерений — это меры, измерительные приборы пли преобразователи, утвержденные в качестве образ­

цовых. Они служат для контроля нижестоящих по поверочной схеме измерительных средств и в то же время сами периодически поверяются по эталонам. Их точность имеет большое значение для обеспечения единства и правильности измерений.

Рабочее средство измерений — это мера, устройство или при­ бор, применяемые для измерений, не связанных с передачей размера единиц (например, концевая мера длины, используемая для контроля размеров изделий или для наладки станков).

Метод измерений — это совокупность приемов использова­ ния принципов и средств измерений. Под принципом измерений понимается совокупность физических

прямым измерениям (например, измерение среднего диаметра резьбы при помощи трех проволочек). Абсолютное измерение — измерение, основанное на прямых измерениях величины и (или) использовании значений физических констант (например, изме­ рение размеров деталей штангенциркулем или микрометром). Относительное измерение * основано на сравнении измеряемой величины с известным значением меры. Размер в этом случае определяется алгебраическим суммированием размера установоч­ ной меры и показаний прибора, например, измерение высоты L

мерения существуют механические, индуктивные, пневматические, оптические и другие приборы. Механические приборы характе­ ризуются тем, что в процессе измерения их измерительные по­ верхности непосредственно соприкасаются с поверхностью про­

* По ГОСТ 16263—70 под относительными понимаются измерения отно­ шения величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или измерения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную,

68

веряемой детали. При этом различают приборы с точечным, ли­ нейным и поверхностным контактом.

Существуют два вида контроля — дифференцированный и комплексный.

Дифференцированный (поэлементный) контроль характери­ зуется независимым измерением каждого параметра изделия в отдельности (например, контроль собственно среднего диаметра, шага и половины угла профиля резьбы).

Комплексный контроль позволяет одновременно оценивать годность по суммарной погрешности нескольких параметров, например, путем сравнения действительного контура контроли­ руемой детали с предельными контурами (контроль деталей сложного профиля на проекторах и предельными калибрами).

Рис. 12. Измерительный прибор и его метрологиче­ ские показатели

Метрологические (эксплуатационные) показатели средств из­ мерения (рис. 12).

Деление шкалы прибора — промежуток между двумя сосед­ ними отметками шкалы.

Длина (интервал) деления шкалы — расстояние между осями двух соседних отметок шкалы.

Цена деления шкалы — установленная разность значений ве­ личины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы, напри­ мер 0,002 мм при длине (интервале) деления шкалы прибора, равной 1 мм.

Диапазон показаний (измерений по шкале) — область шкалы, ограниченная ее начальным и конечным значениями.

Диапазон измерений (складывается из диапазона показаний и диапазона перемещения измерительной головки по стойке при­ бора) — область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности средства измерений.

69

Предел измерений — наибольшее и наименьшее значения ве­ личины, которые могут быть измерены прибором.

Измерительная сила — сила воздействия измерительного на­ конечника на поверхность измеряемой детали в зоне контакта.

Абсолютная погрешность меры — разность между номиналь­ ным значением меры и истинным значением воспроизводимой ею величины (например, погрешность концевой меры длины с номи­ нальным значением 100 мм и действительным значением 100,0004 мм равна 0,4 мкм).

Абсолютная погрешность измерительного прибора — разность между показаниями прибора и истинным значением измеряемой величины. Так как истинное значение величины остается неизвестньш, то на практике вместо него пользуются точно определен­ ным действительным значением величины, приближающимся к ис­ тинному.

Относительная погрешность меры (измерительного прибора) —

отношение абсолютной погрешности меры (измерительного прибо­

большая (без учета знака) погрешность средства измерений, при которой оно может быть признано годным и допущено к приме­ нению (например, пределы допускаемой погрешности 100-милли­ метровой концевой меры длины 1-го класса равны ± 0,5 мкм).

Погрешность измерения — разность между результатом изме­ рения и истинным значением измеряемой величины.

Точность измерений — качество результатов измерений, отра­ жающее их близость к истинному значению измеряемой величины.

При высокой точности погрешности всех видов минимальны.

Точность средств измерений — их качество, •характеризую­ щее близость к нулю погрешностей измерительных устройств.

Правильность средств измерений — их качество, отражающее близость к нулю систематических погрешностей измерительных устройств.

Сходимость измерений — близость результатов измерений, выполняемых в одинаковых условиях.

Воспроизводимость измерений — близость результатов изме­ рений, выполняемых в различных условиях (в различное время, в различных местах, разными методами и средствами).

Сходимость показаний средств измерений — их качество, отра­ жающее близость к нулю случайных погрешностей измерений. Иногда применяют термин «достоверность измерений», понимая под ним вероятностные характеристики отклонений результата измерений от истинного значения измеряемой величины. Наличие погрешностей ограничивает число достоверных значащих цифр результата измерения.

Чувствительность измерительного прибора — отношение изме­ нения сигнала на выходе измерительного прибора к вызывавшему

70

им изменению измеряемой величины. От чувствительности при­ бора зависит цена деления прибора. Пели измеряемая величина изменяется на величину цены деления, равную 0,02 мм, то при интервале деления 1 мм чувствительность прибора будет рав­ на 50. Для шкальных механических приборов чувствительность равна передаточному отношению механизма.

Передаточное отношение прибора определяется отношением интервала деления шкалы к цене ее деления.

Поправка — величина, которая должна быть алгебраически прибавлена к показанию измерительного прибора или к номиналь­ ному значению меры, чтобы исключить систематические погреш­ ности и получить значение измеряемой величины или значение меры, более близкое к их истинным значениям. Поправка численно равна погрешности меры (или погрешности показания прибора), взятой с обратным знаком.

Следует различать два понятия: погрешность самого изме­ рительного прибора и погрешность результата измерения, осу­ ществляемого при помощи этого прибора. Погрешность измери­ тельного прибора может быть вызвана несовершенством его конструкции, неточностью изготовления и сборки, а также его износом в процессе эксплуатации. Погрешность результата изме­ рения является суммарной. Она может состоять из погрешности: применяемых средств измерения (инструментальная погрешность); метода измерения; установочной меры и самой установки по ней прибора, вызываемой отклонением температуры измерения от нор­ мальной температуры (20° С); измерительной силой прибора (из-за смятия поверхностных неровностей и упругих деформаций изме­ ряемых деталей и стоек, в которых закреплены измерительные головки) и непостоянством этой силы; отсчета показаний средств измерений. Нужно также учитывать погрешности, связанные с не­ точностью базирования измеряемой детали, износом измеритель­ ного прибора и его наконечника, и ряд других.

В зависимости от пределов допускаемых погрешностей средств измерений, а также других их свойств, влияющих на точность измерения, измерительным средствам согласно ГОСТ 13600—68 присваиваются соответствующие классы точности.

При конструировании средств для измерения линейных и угло­ вых размеров стремятся к тому, чтобы погрешность измерения была наименьшей, а другие метрологические показатели средств измерений находились в заданных пределах. Это достигается сочетанием больших передаточных отношений с простотой и тех­ нологичностью конструкции, введением в конструкцию средств (устройств), предназначенных для уменьшения погрешностей, вносимых зазорами, мертвыми ходами и износом, применением устройств, предназначенных для стабилизации измерительной силы и др. В соответствии с принципом Аббе (компараторный принцип) необходимо, чтобы на одной прямой линии распола­

71