Измерения методом сравнения

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

методические указания по выполнению лабораторных работ

 

Издание 4-е,

исправленное и дополненное

 

 

 

Егорьевск 2010

УДК 369

ББК 30.607+74.263

 

Рекомендуется редсоветом ЕАТК – филиал МГТУ ГА

в качестве методических указаний

для курсантов спец. 160904 (2007)

 

Рецензенты: О. Г. Драгина, М. Б. Чиркова.

 

В.М. Бычкин, О.И. Изотов

Б 95 Метрология, стандартизация и сертификация. Методические указания по выполнению лабораторных работ. – Егорьевск: ЕАТК – филиал МГТУ ГА, 2010.

 

 

Предназначены для курсантов спец. 160904 (2007).

 

Вячеслав Михайлович Бычкин

Олег Иванович Изотов

 

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

 

 

Методические указания

по выполнению лабораторных работ

Зав. РИО Л.Н. Семенова

ВВЕДЕНИЕ

 

Учебная дисциплина “Метрология, стандартизация и сертификация” является обще профессиональной, устанавливающей базовые знания для освоения специальных дисциплин.

В результате изучения курсанты должны:

иметь представление:

- о взаимосвязи данного курса с другими обще профессиональными и специальными дисциплинами;

- о прикладном характере дисциплины в рамках специальности;

- о новейших достижениях и перспективах развития в области метрологии;

знать:

- основы системы стандартизации;

- виды и методы измерений, системы допусков и посадок;

- основы управления качеством на воздушном транспорте;

уметь:

- пользоваться нормативно-технической документацией;

- производить измерения современными средствами контроля, работать с контрольно-измерительной аппаратурой;

- выбирать допуски, рассчитывать посадки сопрягаемых соединений.

Проработанный учебный материал рекомендуется конспектировать. Изучив отдельную тему, надо проверить свои знания, ответить на вопросы самопроверки.

При выполнении лабораторной работы необходимо руководствоваться инструкцией по технике безопасности. Перед проведением экспериментальной части используемое оборудование должно быть предъявлено для проверки преподавателю. Записи в отчете должны быть выполнены в соответствии с требованиями действующей нормативно-технической документации (ГОСТ, ЕСКД, ЕСДП, ТУ)

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1

 

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СЛУЧАЙНЫХ ПОГРЕШНОСТЕЙ

НА РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ

 

Цель работы: приобрести навыки по проведению независимых многократных измерений с последующей статистической обработкой результатов наблюдений для уменьшения случайной составляющей погрешности.

 

Теоретические сведения

 

При анализе точности технологического процесса рассматриваются систематические и случайные погрешности обработки. Грубые погрешности из анализа опытно-статистических наблюдений исключаются.

Систематические погрешности измерения – составляющие погрешности измерения, которые остаются постоянными или закономерно изменяются при повторных измерениях одной и той же величины.

Случайные погрешности измерений – составляющие погрешности измерений, изменяющиеся не по определенному закону, а случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины.

Грубые погрешности – погрешности, существенно превышающие ожидаемые при данных условиях погрешности. Они могут возникать, например, при резком кратковременном изменении, влияющем на результат измерения величины.

Промахи – погрешности, которые явно и резко искажают результат измерений – следствие неправильных действий экспериментатора, неисправностей в схемах и приборах.

Случайные погрешности являются следствием таких изменений технологических факторов, которые трудно заранее предугадать. Например, неравномерность припуска на обработку, различие механических свойств обрабатываемого материала, партии заготовок и т.п.Влияние случайных факторов выражается в рассеивании размеров. Исследование случайных погрешностей основывается на выводах теории вероятностей и математической статистики.

Построение опытной кривой распределения производится в такой последовательности:

Результаты замеров располагают в порядке повышения их значений и разбивают на группы (через установленные интервалы размеров). Откладывают по оси абсцисс значения выбранных интервалов и отмечают их середины. На оси ординат в середине каждого интервала откладывают частоту «», т.е. число деталей (или показаний), попадающих в каждый интервал.

Как показали исследования случайных погрешностей, при обработке деталей опытные кривые в большинстве случаев приближаются к кривым нормального распределения (рис. 1.1)

 

Рисунок 1.1 Кривая нормального распределения

 

Кривая нормального распределения – (кривая Гауса) – это плавная теоретическая кривая, которая получается при действии на процесс бесконечного числа независимых случайных факторов при бесконечном числе наблюдений.

Порядок выполнения работы

 

1. Произвести не менее 30 измерений заданного линейного размера детали.

2. Обработать результаты измерений согласно требований ГОСТ 8.207-76.

При статической обработке группы результатов наблюдений следует выполнить следующие операции:

- вычислить среднее арифметическое результатов наблюдений;

- вычислите среднее квадратическое отключение результата наблюдений;

- определить наличие грубых погрешностей и исключить их;

- построить гистограмму распределения результатов наблюдений;

- проверить гипотезу о том, что результаты наблюдений принадлежат нормальному распределению (табл. 1.1);

- вычислить оценку среднего квадратического отклонения результата измерения;

- вычислить доверительные границы случайной погрешности результата измерения. Для этого доверительную вероятность в данном случае следует принимать равной 0,95(табл. 1.2);

3. Записать результаты измерения в соответствии с ГОСТ 8.711-78. (Приложение 1)

4. Записать вывод о проделанной работе.

 

Таблица 1.1

 

n	Р = 0,90	Р = 0,95	Р = 0,99
d miп	d max	d miп	d max	d min	d max
	0,7409	0,8899	0,7153	0,9073	0,6675	0,9359
	0,7452

 

Таблица 1.2.

 

n - 1	Р = 0,95	Р = 0,99	n - 1	Р = 0,95	Р = 0,99
	2,228	3,169		2,074	2,819
	2,179	3,055		2,064	2,797
	2,145	2,977		2,056	2,779
	2,120	2,921		2,048	2,763
	2,101	2,878		2,043	2,750
	2,086	2,845

Контрольные вопросы

1. Что называют погрешностью измерений? Классификация погрешностей измерений.

2. Какие методы измерений вы знаете?

3. В чем заключается практическая значимость правила «трех сигм»?

4.Укажите условия применимости нормального закона распределения результатов наблюдений.

 

Литература: [1], [4], [5],[7], [16]

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2

 

ИЗМЕРЕНИЯ МЕТОДОМ СРАВНЕНИЯ

 

Цель работы: приобрести навыки измерения методом сравнения и на основании полученных результатов определить их соответствие техническим условиям.

 

Теоретические сведения

 

Метод измерения – прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений.

Различают методы измерения непосредственной оценки и сравнения с мерой.

Метод непосредственной оценки заключается в непосредственном определении значения физической величины по отсчетному устройству измерительного прибора, заранее градуированного в единицах измеряемой физической величины.

Метод сравнения с мерой заключается в определении значения ФВ сравнением измеряемой величины непосредственно с величиной, воспроизводимой мерой, в процессе каждого измерения.

Метод сравнения с мерой может быть дифференциальный, нулевой, противопоставления, замещения, совпадения.

При дифференциальном методе измеряемая величина сравнивается непосредственно с величиной , воспроизводимой мерой. О значении величины х судят по измеряемой прибором разности и по известной величине , воспроизводимой мерой.

Следовательно:

Нулевой метод является разновидностью дифференциального метода. Его отличие состоит в том, что результирующий эффект сравнения двух величин доводится до нуля.

Метод измерений называют методом сравнения, если измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой, причем мера выступает не в виде неотъемлемой части конструкции измерительного прибора, а как самостоятельное средство измерения, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера.

Выбор метода измерения определяется соотношением между диапазоном показаний средства и значением измеряемой величины. Если диапазон показаний меньше измеряемой величины, то используют метод сравнения. Метод сравнения, как правило, используют при контроле деталей в массовом и серийном производстве, т.е. когда нет частых переналадок измерительного прибора на новое значение измеряемой величины от установленного значения. Естественно, что значение физической величины находят с определенной точностью. В соответствии с Государственной системой обеспечения единства измерений результатом измерения признается только такое значение физической величины, для которого известно, что погрешность его измерения не превышает установленного значения.

 

Порядок выполнения работы

 

1. Измерить параметры индивидуального набора образцов.

2. Определить значения действительных размеров и установить их соответствие техническим условиям (ТУ).

При измерении образцов выполнить операции:

- настроить индикатор часового типа на номинальный размер изделия;

- произвести измерения действительного размера изделия (3 измерения). Результаты измерения занести в табл.2.1;

- настроить индикаторный нутромер на номинальный размер изделия;

- выполнить измерение внутреннего размера в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Результаты измерений занести в табл. 2.2.

3. По результатам измерений сделать вывод о пригодности изделий к эксплуатации.

 

Таблица 2.1

 

Номинальный размер согласно ТУ, мм	Действительный размер, мм	Вывод о годности

 

Таблица 2.2

 

Номинальный размер согласно ТУ, мм	Действительный размер	Вывод о годности

 

Контрольные вопросы

1. Для измерения каких физических величин применяют индикаторы часового типа?

2. Приведите последовательность настройки индикатора для измерения методом сравнения.

3. Для измерения каких линейных размеров применяют индикаторные нутромеры?

4. Объясните назначение центрирующего мостика индикаторного нутромера.

 

Литература: [1], [4], [5], [7]

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3