Средства измерения и контроля Основные факторы, влияющие на их выбор

По назначению измерительные приборы разделяют на универсальные, специальные и для контроля.

По конструктивному устройству измерительные приборы делят на механические, оптические, электрические и пневматические и др. По степени автоматизации различают измерительные приборы ручного действия, механизированные, полуавтоматические и автоматические.

Универсальные измерительные приборы применяют в контрольно-измерительных лабораториях всех типов производств, а также в цехах единичных и мелкосерийных производств.

Универсальные измерительные приборы подразделяются:

на механические:
- простейшие инструменты - проверочные измерительные линейки, щупы, образцы шероховатости поверхности;
- Штангенинструменты - штангенциркуль, штангенглубиномер, штан-генрейсмас, штангензубомер;
- микрометрические инструменты - Микрометр, микрометрический нутромер, микрометрический глубиномер;
- приборы с зубчатой передачей - индикаторы часового типа; Рычажно-механические - миниметры, рычажные скобы;

оптические:
- вертикальные и горизонтальные оптиметры, малый и большой инструментальные микроскопы, универсальный микроскоп, концевая машина, проекторы, интерференционные приборы;

пневматические: длинномеры (ротаметры);

электрические: электроконтактные измерительные головки, индуктивные приборы, профилографы, профилометры, кругломеры.

Специальные измерительные приборы предназначены для измерения одного или нескольких параметров деталей определенного типа; например приборы для измерения (контроля) параметров коленчатого вала, распределительного вала, параметров зубчатых колес, диаметров глубоких отверстий.

Приборы для контроля геометрических параметров по назначению делят на приборы для приемочного (пассивного) контроля (калибры), для активного контроля в процессе изготовления деталей и приборы для статистического анализа и контроля.

При выборе средства измерения линейного размера детали учитывают следующие факторы:

• величину допуска на обработку размера;
• номинальный размер;
• требования к точности измерения размера;
• контур измеряемого элемента и детали в целом;
• условия производства при изготовлении детали (масштаб выпуска, наличие СИ и т.д.);
• предельную погрешность средства измерения.

Для оценки пригодности выбираемого средства измерения сопоставляют величину допускаемой погрешности измерения контролируемого размера, определенную по табл.1, с предельной погрешностью измерения этим средством, указанной в табл.2 и табл.3.

Если предельная погрешность измерения выбранным средством не превышает допускаемой погрешности измерения при оценке годности данного размера, то данное средство можно применить для данного измерения.

Рассмотрим последовательность действий при выборе средства измерений линейного размера:

1. определяют по чертежу детали номинальный размер и предельные отклонения измеряемого элемента. Подсчитывают величину допуска размера в микрометрах;
2. находят величину допускаемой погрешности измерения детали (табл. 1) по величине допуска и номинальному размеру;
3. выбирают средство измерений по таблицам предельных погрешностей измерения наружных размеров (табл.2), внутренних размеров (табл.3) и записывают его наименование, диапазон измерения, цену деления шкалы и величину предельной погрешности измерения;
4. сопоставляют величины предельной и допускаемой погрешностей измерения и решают вопрос о пригодности выбранного средства для измерения в условиях данного производства.

Методы измерения

Косвенный метод:

При реализации данного метода к мерам, используемым в качестве образцовых СИ, предъявляется ряд требований:

• Возможность воспроизведения мерой той физической величины в единицах,
которой градуирована поверяемое СИ.
• Достаточный диапазон измерений, производимый мерой.
• Соответствие точности меры, а в ряде случаев ее типа и плавности измерения размера требований оговоренных научно-технической документацией на методы и средства поверки СИ данного типа.
Как при поверке методом непосредственного сличения определение основных погрешностей проводят двумя способами:
• Изменением размера меры до совмещения указателя поверяемого СИ с поверяемой отметкой, т.е. методом непосредственной оценки, или до достижения равновесия схемы, т.е. поверки приборов сравнения с последующим определением абсолютной погрешности

Прямым методом называют такой метод измерений, при котором размер проверяемой детали или отклонение размера находится непосредственно по значению меры или показаниям измерительного прибора (инструмента). Такой метод используется при измерении микрометром диаметра поршневого пальца, провисания гусеничного полотна линейкой и др.
К разновидностям прямых методов измерений относятся абсолютный, относительный, нулевой и метод совпадения.
Абсолютный метод характеризуется тем, что значение измеряемой величины определяют непосредственно по показанию средства измерений без каких-либо дополнительных действий оператора (мастера-диагноста) и без вычислений, кроме умножения показаний прибора на постоянный множитель или цену деления. К средствам измерений, служащим для непосредственной оценки измеряемой величины, относятся показывающие и многие самопишущие приборы (манометры, динамометры, расходомеры, жидкостные термометры, вольтметры, амперметры, потенциометры и многие другие).
Преимущество абсолютного метода измерений — быстрота процесса измерения, недостаток — ограниченная точность. В настоящее время все большее распространение получают приборы с цифровым отсчетом, имеющие более высокую точность измерений по сравнению со стрелочными приборами.
Относительный метод предполагает измерение разности между искомой величиной и величиной, значение которой известно. Его также называют разностным.

Контроль активный,

контроль деталей непосредственно в процессе обработки на станке или вне станка, дающий информацию о необходимости изменения режимов обработки или подналадки станка (изменение положения между инструментом и деталью). Название "активный" этот вид контроля получил по степени участия в технологическом процессе обработки. К. а. применяется главным образом при окончательной обработке деталей на шифовальных, хонинговальных станках. Отдельно выделяется подналадочный К. а., при котором измерительная информация, основанная на результатах измерения окончательно обработанной детали или группы деталей вне станка, используется для автоматической подналадки или остановки станка. Устройства для подналадочного К. а. иногда выполняют функции контрольных автоматов (см. Контроль автоматический).

К. а. может осуществляться методом косвенных измерений, когда контролируется положение элементов станка (шлифовального круга, суппорта и т. д.), определяющих размер детали, и чаще методом прямых измерений, когда контролируют непосредственно деталь.

Контроль пассивный:

Пассивные методы контроля качества не способствуют предупреждению брака, не влияют активно на уровень качества выполняемых работ. Примером такого контроля может служить контроль ровности дорожного покрытия, выполняемый при подготовке к сдаче объекта в эксплуатацию. На фактическую ровность покрытия такой метод контроля повлиять не может, но состояние ровности зафиксирует и позволит оценить качество построенного покрытия по данному показателю. Пассивные методы контроля являются в настоящее время достаточно распространенными в дорожном строительстве, но их недостатки очевидны. Затраты на ликвидацию замеченного брака могут оказаться значительными, но наибольшие потери при этом народное хозяйство имеет от невыявленного брака, от низкого качества выполненных работ, что прямо приводит к снижению прочности, надежности и сроков службы дорог, особенно дорожных одежд — самого дорогого элемента дороги.

20. Виды размеров. Предельные отклонения. Понятия о допусках и посадках.

Номинальный размер (d_n, D_n) определяется функциональным назначением детали и служит началом отсчета отклонений.

Действительный размер (D_r,d_r) получают измерением с допускаемой погрешностью. Изготовить деталь определенного размера практически сложно, поэтому размеры деталей должны находиться в установленных пределах.

Предельные размеры (D_max,d_max, D_min,d_min) ограничивают интервал значений, между которыми должен находиться действительный размер годной детали.

Отклонение размера - разность между действительным (предельным) и соответствующим номинальным размером. Отклонения могут быть положительными (размер больше номинального), отрицательными (размер меньше номинального) и нулевыми (размер равен номинальному). Отклонения откладываются от так называемой нулевой линии, условно изображающей номинальное значение размера: вверх - положительные отклонения, вниз - отрицательные.

Предельное отклонение - разность между предельным и номинальным размерами.
ES = D_max - D_n (верхнее отклонение); EI = D_min - D_n (нижнее отклонение) для отверстия.
es = d_max - d_n (верхнее отклонение); ei = d_min - d_n (нижнее отклонение) для вала.

Допуск размера Т - разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами (предельными отклонениями): TD = D_max - D_min для отверстия; Td = d_max - d_min для вала. Допуск служит мерой точности размера. Чем меньше допуск, тем выше точность. От допуска непосредственно зависит трудоемкость изготовления и себестоимость деталей, а также в значительной степени выбор оборудования, средств контроля, производительность обработки. Значение допуска всегда положительно.

Поле допуска - зона между верхним и нижним отклонениями. Поле допуска - понятие более широкое, чем допуск. Поле допуска характеризуется своим значением и расположением относительно номинального размера. При одном и том же допуске могут быть разные по расположению поля допусков.

Посадка - это характер соединения деталей.

Зазор определяется положительной разностью между охватывающим и охватываемым размерами деталей:
S_max = D_max - d_min = ES - ei;
S_min = D_min - d_max = EI - es.

Допуск зазора TS описывается выражением
TS = S_max - S_min = TD +Td.

Натяг - это положительная разность между охватываемым и охватывающим размерами деталей:
N_max = d_max - D_min = es - EI;
N_min = d_min - D_max = ei - ES

Допуск натяга TN определяется по формуле
TN = N_max - N_min = TD + Td.

Допуск посадки TN(S) = TN = TS = TD + Td - это допуск зазора или натяга.

Таким образом, для любой посадки независимо от её вида допуск посадки представляет собой сумму допусков отверстия и вала, составляющих соединение.

Размерные цепи

Размерные цепи - последовательный ряд взаимосвязанных линейных или угловых размеров, образующих замкнутый контур и отнесенных к одной детали или группе деталей. В размерной цепи один из размеров называется замыкающим, а остальные - составляющими. Замыкающий размер в порядке выполнения технологических операций изготовления детали или сборки узла является функцией составляющих размеров. В большинстве случаев замыкающими размерами сборочных размерных цепей являются зазоры или размеры, которые определяют положение одной детали относительно другой

Различают линейные, угловые, плоскостные и пространственные размерные цепи.

В машиностроении размерные цепи позволяют аналитически-вероятностным путем установить рациональную систему расстановки размеров на чертежах детали машин и оптимальные допуски из условия полной взаимозаменяемости конструкции при сборке или с минимальной подгонкой.

Графическое изображение размерной цепи в виде замкнутого контура, образуемого последовательно примыкающими один к другому размерами, называется схемой размерной цепи (см. рис.).

а).	б).
Рисунок. Подетальная размерная цепь (а) и её схема (б). Замыкающий размер БS = Б2 + Б3 – Б1