Файл: Кочергин, А. И. Основы надежности металлорежущих станков и измерительных приборов учебное пособие.pdf

ствуют, проверяется лишь соответствие действительным значениям геометрических, механических, электричес­ ких и других параметров нормированным (допустимым) значениям этих параметров.

7. 2. Виды средств измерений и контроля

Средство измерений — техническое средство, исполь­ зуемое при измерении и имеющее нормированные мет­ рологические свойства.

Мера — средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного раз­ мера.

Однозначная мера — мера, воспроизводящая физи­ ческую величину одного размера, (например, гиря, плоскопараллельная концевая мера длины).

Многозначная мера — мера, воспроизводящая ряд одноименных величин различного размера (например, линейки с миллиметровыми делениями).

Набор мер — специально подобранный комплект мер, применяемый отдельно и в различных сочетаниях в целях воспроизведения ряда одноименных величин раз­ личного размера (набор плоскопараллельных концевых мер).

Измерительный прибор—средство измерений, пред­ назначенное для выработки сигнала измерительной ин­ формации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.

По назначению измерительные приборы разделяются на универсальные и специальные. Специальные прибо­ ры предназначаются для измерения одного или нес­ кольких параметров определенного типа изделий.

По числу параметров, проверяемых при одной уста­ новке изделия, измерительные приборы разделяются на одномерные и многомерные; по принципу мультиплика­ тора (множительного или преобразующего устройства) — на механические, оптические, электрические, пневмати­ ческие и другие и приборы, основанные на сочетании ука­ занных принципов, например оптико-механические, электромеханические и др. По способу взаимодействия контактного устройства прибора и измеряемого объекта различают контактные и бесконтактные приборы. По степени механизации процесса измерения различают

неавтоматические, механизированные, полуавтоматичес­ кие и автоматические измерительные средства.

По воздействию на технологический процесс разли­ чают активные и пассивные автоматические средства контроля. Пассивные средства контроля лишь фикси­ руют размеры деталей, разделяя их на годные, бракисправимый и брак-неисправимый или сортируют на группы. Эти средства контроля не влияют непосредст­ венно на технологический процесс изготовления дета­ лей.

Активный контроль — контроль, результат которого вызывает изменение параметров технологического про­ цесса и влияет на качество выпускаемой продукции. Наиболее характерным видом активного контроля яв­ ляется контроль в процессе обработки, когда средства контроля подают сигнал о достижении заданного раз­ мера или автоматически изменяют положения органов оборудования (или режимов обработки), т. е. позволяют управлять точностью технологического процесса. Кон­ троль активными средствами позволяет повысить точ­ ность обработки, предупредить появление брака и устранить потери времени на измерение, остановку и пуск оборудования, что сокращает на 10—15% время обработки детали на станках.

7.3.Нормирование погрешности измерительных приборов

Характеристику измерительного прибора или отдель­ ного звена можно представить как функцию входного сигнала и его параметров:

S = f(x ,q uq2,...,qn ),

где х и S — входной и выходной сигналы; q{ — параметры схемы прибора.

В числе параметров qj могут быть геометрические размеры деталей, параметры, характеризующие физи­ ческие свойства материалов (модуль упругости, удель­ ное электрическое сопротивление, магнитная проница­ емость и др.), параметры источников питания (напря­ жение, частота), параметры окружающей среды (тем­ пература, атмосферное давление) и др. В реальных

134

приборах параметры qt отклоняются от идеальных зна­ чений вследствие:

1) технологического разброса физических парамет­ ров исходных материалов и рассеивания геометричес­ ких размеров деталей при их изготовлении;

2)изменения внешних условий (изменения темпера­ туры окружающей среды);

3)изменения режима работы электрических и пнев­ матических источников;

4)износа и старения материалов в процессе хране­ ния и эксплуатации прибора и др.

При отклонении qt от их идеального значения выход­

ной сигнал S при постоянном х изменится на некото­ рую величину AS, которая и будет погрешностью, выз­ ванной изменением параметров прибора:

S + A S = f(x,ql+ A ql,qs + Aq!l,...,qn + A qn),

“ = ( щд•Л*'+( f r ) д,!+: + ( О - 4,!"

где индекс нуль означает, что производные выполняют­

чайно-систематический характер погрешности приборов,

однородных приборов эти погрешности переходят в раз-

135

ряд случайных величин, которые характеризуются сле­

это отношение величины смещения центра группирова­

ния отклонений xt от середины поля допуска к вели­ чине его половины:

— относительным среднеквадратическим отклонением,

а/ равным-—, т. е. отношением среднего квадратического

/

отклонения к половине поля допуска.

Среднее значение ошибки прибора A*S's определяет­ ся алгебраической суммой средних значений случайных ошибок, умноженных на соответствующее передаточное отношение; в выражении для среднего значения ошиб­ ки прибора участвуют ошибки схемы прибора:

= i S " + ? ( J j r ^ + K l r )

JSqs — среднее значение модулей векторных оши­ бок;

0— среднее значение передаточных от-

ношений.

Обозначим

тогда

После нахождения среднего значения ошибки при­ бора нужно найти пределы возможного отклонения

136

ошибки прибора 6Ss от среднего значения, характерно­ го для группы приборов:

Соответствие между фактической точностью прибо­ ра и ее нормой [AS] характеризуется неравенством

Ч^бЛ < [Д£].

Погрешности измерительных средств являются в большинстве случаев основными составляющими, ока­ зывающими доминирующее влияние на суммарную по­ грешность измерения.

нические условия, в которых нормируются погрешнос­ ти прибора (ГОСТ 8.051—73). Правильным методом нормирования является выделение систематической и случайной составляющих погрешности. Преимуществом такого нормирования является внесение полной ясности

«погрешности прибора» и «погрешности измерения». Ес­ ли указывается погрешность измерения прибором, имеет­ ся в виду погрешность всего метода измерения с учетом не только погрешности прибора, но и погрешности образцов, температурной деформации и т. д. В техни­ ческой документации на прибор при этом должны быть приведены условия проведения измерений.

Нормирование погрешности ± За предусматривает прежде всего закон нормального распределения. Прини-

137

мается, что в 0,27% случаев измерений погрешность может оказаться больше нормируемой величины.

Математическое выражение закона нормального распределения подразумевает бесконечно большое чис­ ло рассматриваемых событий. Количество измерений прибором за определенный промежуток времени носит ограниченный характер. Опыт определения среднего квадратичного показывает, что практически измеренное значение отклонений при ограниченном количестве из­ мерений всегда оказывается значительно меньше, чем рассчитанные по значениям утроенного среднего квад­ ратичного отклонения. Эти обстоятельства дают осно­ вание нормировать случайную составляющую величи­ ной + 2 а, или просто ±ог. В первом случае процент риска, что погрешность может оказаться больше, чем нормируемая величина, возрастает до 5%, во втором -

до 35%.

I

Г л а в а 8. ДОСТОВЕРНОСТЬ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ О ЗНАЧЕНИЯХ

ИЗМЕРЯЕМЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

действительно имеются и определяют соответствующие

рительной информации о значении физической величи­ ны в форме, доступной для непосредственного восприя­ тия, причем точность информации определяется по­ грешностью измерения на этом приборе в данных усло­ виях эксплуатации.

т. е. вероятность того, чтошосле исключения системати­ ческой погрешности измерения истинный размер физи­ ческой величины а0 отличается от среднего результата

будет выше, но вероятность, что размер находится имен­ но в этом интервале—ниже и равна 0,95. *

139