90910

Меры, ознакомление и работа с мерами

Лабораторная работа

Производство и промышленные технологии

Измерение - это познавательный процесс, заключающийся в сравнении опытным путем измеряемой величины с некоторым ее значением, принятым за единицу. Результат измерения выражается числом, показывающим отношение измеряемой величины к единице измерения.

Русский

2016-08-10

620.23 KB

1 чел.

ФИЛИАЛ ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА ИМЕНИ И.М. ГУБКИНА» в г. ОРЕНБУРГЕ

Отделение разработки, проектирования, эксплуатации нефтегазовых месторождений, газопроводов и газонефтехранилищ (ОРПЭНМГиГ)

Метрология, стандартизация и сертификация

(наименование дисциплины)

Лабораторная работа № 2

МЕРЫ, ОЗНАКОМЛЕНИЕ И РАБОТА С МЕРАМИ.

Оренбург 2012

Лабораторная работа № 2

МЕРЫ, ОЗНАКОМЛЕНИЕ И РАБОТА С МЕРАМИ.

         1 Цель работы

           1.1 Освоить понятие меры;

           1.2 Ознакомиться с разновидностями мер;

           1. 3 Ознакомиться с образцовыми мерами твёрдости, служащие для поверки приборов и методами определения твердости:

           - по Роквеллу;

           - по Бринеллю;

           - по Виккерсу.

           1.4 Сделать вывод по результатам проделанной работы и подготовить к защите.

          2 Оборудование и принадлежности

            2.1 Меры однозначные:

            - меры сопротивления измерительные типа Р310;

            - меры сопротивления измерительные типа Р321;

            - мера ЭДС – элемент нормальный насыщенный Х480.

            2.2 Меры многозначные:

            - магазин сопротивления измерительный типа Р33;

            - магазин сопротивления измерительный типа Р4078;

            - меры концевые плоскопараллельные стальные, набор №3;

            - меры твердости образцовые MTP-1;

            - набор (блок) щупов;

            - набор шаблонов для измерения шага метрической резьбы;

            - набор шаблонов для измерения радиусов скругления наружных и внутренних углов;

            - линейка металлическая;

2

         2.3 Калибры:

          - калибры – пробки гладкие шести типоразмеров;

          - калибры – скобы гладкие шести типоразмеров;    

          - калибр – пробка резьбовая;

    - калибр – кольцо резьбовое.

          2.4 Муляжи меры и калибра соответственно по одному наименованию.

         3 Краткое теоретическое введение

     3.1 Количественная оценка свойств различных объектов или процессов осуществляется измерением физических величин, характеризующих эти свойства.

     Измерение - это познавательный процесс, заключающийся в сравнении опытным путем измеряемой величины с некоторым ее значением, принятым за единицу. Результат измерения выражается числом, показывающим отношение измеряемой величины к единице измерения.

      В связи с широким развитием автоматизации измерений, их результаты могут восприниматься и использоваться не только человеком, но и управляющей машиной или другой системой автоматического регулирования и не обязательно представляться в числовой форме. Поэтому в более широком смысле измерение - это процесс приема и преобразования информации об измеряемой величине для получения количественного результата ее сравнения с единицей измерения в форме, наиболее удобной для использования.

       Виды измерений определяются целью и объектом измерений, а также тем, где и в каких условиях они производятся. Различают следующие основные измерения:

        - лабораторные, проводимые при различных разработках и исследованиях и отличающиеся большим разнообразием, сложностью и применением наиболее точной измерительной аппаратуры;

       - производственные и приемо-сдаточные, проводимые на заводах в процессе изготовления, монтажа и приемо-сдаточных испытаний электронной аппаратуры и технических устройств;

       - эксплуатационные измерения, проводимые с целью контроля и обеспечения работы предприятия;

3

         - поверка мер и измерительных приборов, состоящая из ряда операций, проводимых с целью установления соответствия поверяемых приборов требованиям, которые предъявляются к ним стандартами, инструкциями, нормами.

         С процессом измерения связаны следующие понятия:

     - истинным (верным) значением измеряемой величины называют ее значение, свободное от ошибок (погрешностей) измерений;

     - действительное значение измеряемой величины - это значение, полученное в результате измерения с допустимой ошибкой. Если погрешностями измерения можно пренебречь, то истинное и действительное значения измеряемой величины отождествляются;

     - эталон - тело или устройство, служащее для воспроизведения и хранения  единицы измерения в общегосударственном или международном масштабах;

     - мерой называется тело или устройство, предназначенное для измерений и служащее для воспроизведения единицы измерения, ее дробного или кратного значений;

     - измерительный прибор - механизм или устройство, с помощью которого измеряемая величина или одно из связанных с ней физических явлений преобразуется в показание;

     - образцовые меры и образцовые измерительные приборы - предназначены для хранения единиц измерения и для поверки и градуировки по ним других мер и измерительных приборов;

     - рабочая мера и рабочий измерительный прибор - применяются для практических измерений в цехах, лабораториях и т. д. и ими нельзя пользоваться для поверки других мер или приборов;

            - класс точности средств измерений - обобщенная характеристика данного  типа СИ,  как правило, отражающая уровень их точности, выражаемая пределами  допускаемых основной и дополнительных погрешностей,  а также другими  характеристиками,  влияющими на точность. Класс точности дает возможность судить о том, в каких пределах находится погрешность СИ одного типа, но не является непосредственным показателем точности измерений, выполняемых с помощью каждого из этих средств. Это важно при выборе СИ в зависимости от заданной точности измерений. Класс точности СИ конкретного типа устанавливают в стандартах, технических условиях или в других нормативных документах.  

4

Классы точности присваивают СИ при их разработке на основании исследований и испытаний представительной партии устройств данного типа.

       Пределы допускаемых погрешностей нормируют и выражают в форме абсолютной (Δси = Δ), относительной (δси = δ) или приведенной (γси = γ) погрешностей.

       Например, если на мере стоит обозначение класса точности  0,2  , то класс точности меры характеризуется относительной погрешностью в процентах, определяемой по формуле

Если на мере стоит обозначение класса точности  0,2 , то класс точности меры характеризуется приведенной погрешностью в процентах, определяемой по формуле

Если на мере стоит обозначение класса точности  0,2/0,001 , то класс точности меры характеризуется относительной погрешностью в процентах, определяемой по формуле

,  

где  ; .
       Форма выражения зависит от характера изменения погрешностей в пределах диапазона измерений, а также от условий  применения и конкретного назначения средства измерения.

        Различают следующие виды мер:

        - однозначная мера, воспроизводящая ФВ одного размера. Например, меры электрического сопротивления Р310 и Р321 (рисунок 1а), мера ЭДС  элемент нормальный насыщенный Х480 (рисунок 1б);

        -  многозначная мера, воспроизводимая ФВ разных размеров. Например, штриховая мера длины (линейка, рисунок 1в);

        - набор мер – комплект мер разного размера одной и той же ФВ, предназначенных для применения на практике как в отдельности, так и в различных сочетаниях. Например, набор плоскопараллельных концевых мер длины (ПКМД, рисунок 1г), набор мер твердости типа МТР-1 (рисунок 1д), набор

5

                    

            а)                                     б)                                                в)

                                        

                       г)                                                                             д)

                       

           

                е)                                              ж)                                             з)                                                                  

Меры однозначные: а) – сопротивления Р310 и  Р321; б) - элемент нормальный насыщенный Х480.

Меры многозначные: в) - линейка металлическая; г) – набор №3 ПКМД;                д) – набор мер твердости МТР – 1; е) – блок щупов; ж) – блок шаблонов для измерения шага резьбы; з) – блок шаблонов для измерения радиусов скругления наружных и внутренних углов.

Рисунок 1 – Меры однозначные и многозначные

6

(блок) щупов для измерения зазоров (рисунок 1е), набор (блок) шаблонов для измерения шага резьбы (рисунок 1ж), набор (блок) шаблонов для измерения радиусов скругления наружных и внутренних углов (рисунок 1з);

          - магазин мер – набор мер, конструктивно объединенных в отдельное

устройство, в котором имеются приспособления для их соединения в различных комбинациях. Например, магазин сопротивления измерительный  типа Р33 (рисунок 2а) и типа Р4078 (рисунок 2б);

                        

                                   а)                                                               б)                                                 

Рисунок 2 – Магазины мер: а) – магазин сопротивлений измерительный типа Р33; б) - магазин сопротивлений измерительный типа Р33

         - калибры – средства контроля в машиностроении, предназначенные для контроля (а не для измерения) размеров, формы, взаимного расположения осей и поверхностей, зазоров и оценки их с точки зрения установленным

требованиям. Например, гладкие предельные калибры – пробки и калибры – скобы для контроля гладких отверстий и валов соответственно (рисунки 3а и 3б), калибры – пробки резьбовые для контроля внутренней резьбы                       (рисунок 3в), калибры – кольца резьбовые для контроля наружной резьбы.

Концевые меры длины (ПКМД) применяются для хранения и передачи единицы длины, поверки и градуировки, различных мер и приборов, поверки калибров, а также для измерении размеров изделий и приспособлений, для точных разметочных и координатно-расточных работ, наладки станков и т.п.

7

       

                        а)                                                                   б)

                   

                                                     в)

                                          

                                                   г)

Рисунок 3 – Калибры: а) – гладкие калибры – пробки; б) – гладкие калибры – скобы; в) – калибры – пробки резьбовые; г) – калибры – кольца резьбовые.

8

         Концевыми мерами длины называются меры в виде плиток (брусков), длина которых определяется наикратчайшими расстояниями между измерительными поверхностями, ограничивающими меру. Они являются мерами однозначными. 

           В практике наиболее распространены стальные плоскопараллельные концевые меры длины (ГОСТ 9038-90), имеющие плоские и параллельные друг другу измерительные поверхности, изготовленные в виде наборов мер различных размеров от 0,1мм до 2 м.

            Важным свойством плоскопараллельных концевых мер является их притираемость, т. е. способность прочно сцепляться между собой при надвигании или прикладывании одной меры на другую или меры на пластину (рисунок 4а). Это позволяет составлять блоки мер требуемых длин. Номинальные размеры и градации размеров концевых мер длины, комплектации их в наборы осуществлены таким образом, чтобы можно было из минимального числа плиток составить блок концевых мер любого размера. Конструктивно концевые меры длины представляют прямоугольный параллелепипед, изготовленный из высококачественной стали с малым температурным коэффициентом удлинения. За размер плоскопараллельной концевой меры длины принимается её срединная длина А - В, т. е. расстояние между точками А и В на рабочих поверхностях (рисунок 4б).

             Важной характеристикой этих мер является отклонение плоскостей  от параллельности, которое в данной точке концевой меры определяется как разность между ее длиной и срединной длиной. В зависимости от предельных отклонений этих размеров плоскопараллельные концевые меры длины делятся на классы (ГОСТ 9038-90). Для измерений и разметки изделий с помощью концевых мер используются державки, боковики, стяжки и т. д.

  Плоская стеклянная пластина

 а)                                   б)

Рисунок 4 - Плоскопараллельные меры длинны

9

         Концевые меры длины предназначены для передачи размеров от эталона длины к деталям или изделиям.  Это основное назначение концевых мер длины осуществляется путем применения их для хранения и передачи единицы длины, для поверки и градуировки, различных мер и приборов.

    Номинальные размеры концевых мер длины имеют градации:  0,001; 0,01; 0,1; 0,5; 10; 25; 50; 100 и 1000 мм.

       Параметр шероховатости измерительных поверхностей концевых мер rz < 0,063 мкм по ГОСТ 2789-73, что необходимо для осуществления их притираемости. Концевые меры длины поставляются в виде наборов и в виде отдельных пластинок. По точности изготовления разделяют на 4 класса (0; 1; 2; и 3). Наборы нулевого класса считаются образцовыми. 

    Пользуясь свойствами, притираемости можно соединить плитки в блок размером равным сумме размеров плиток входящих в набор.

    Обращаться с концевыми мерами длины нужно крайне осторожно: их нельзя брать руками за измерительные поверхности, подвергать ударам, царапать.

     ПКМД предназначены для использования в качестве рабочих мер для регулировки и настройки показывающих измерительных приборов и для непосредственного измерения линейных размеров промышленных изделий.

            Щуп – инструмент, предназначенный для измерения величины зазора. Он представляет собой набор тонких пластин, закрепленных в одной точке. Каждая из них имеет известную толщину.
              Собирая из пластин щуп определенной толщины, можно измерить величину зазора. При этом измерении следует осторожно обращаться с тонкими металлическими пластинами наборного щупа, поскольку они легко ломаются при незначительном усилии. В то же время пластины должны входить в зазор туго и на всю длину, что обеспечит точность измерения

       Меры твердости образцовые применяются для поверки приборов при измерении твердости металлов по методу Роквелла типа МТР-1                    (таблица 1).  Разряд мер твердости -2.

      Твердостью называют свойство материала оказывать сопротивление пластической деформации при конкретном воздействии в поверхностном слое. Измерение твердости вследствие быстроты и простоты осуществления, а также возможности без разрушения изделия судить о его свойствах, получило широкое применение для контроля качества металла в металлических изделиях и деталях.

10

Таблица 1 – Характеристика мер твердости в наборе МТР - 1

Значение твёрдости по ГОСТ 9031-75

Допустимый разброс значений твёрдости, единицы твёрдости

Действительное значение твёрдости мер

HRC 65± 5

0,5

HRC 65,3

HRC 45± 5

0,8

HRC 47,0

HRC 25± 5

1,1

HRC 27,0

HRB 90± 10

1,2

HRB 92,2

HRA 83± 3

0,8

HRA 84,8

         3.2 Определение твердости по Бринеллю

    Сущность метода  ГОСТ 9012 – 59 заключается во вдавливании стального шарика диаметром D, мм, в образец (изделия) под действием нагрузки F(Р);  Н, кгс, и измерении диаметра отпечатка d, мм, после снятия испытательной нагрузки. Если поверхность отпечатка выразить через диаметр шарика и диаметр отпечатка, то твердость по Бринеллю определяется по формулам

   

где  F(Р) – нагрузка, Н, и  

                                            

где  F(Р) – нагрузка, кгс.

         Чем меньше диаметр отпечатка, тем выше твердость. Метод Бринелля не рекомендуется применять, для стали с твердостью более 450 НВ, а для цветных металлов - более 200 НВ.

         3.3 Определение твёрдости по Роквеллу

     Сущность метода ГОСТ 9013 - 59  заключается во вдавливании наконечника с алмазным конусом (применяется для испытания твердых металлов) с углом у вершины 120° (шкалы А и С) или со стальным шариком (применяется для испытания мягких  металлов) диаметром 1,5875 мм (шкала В).  В испытуемый образец (изделие) под действием последовательно прилагаемых предварительной F0(P0), Н(кгс), и основной F(P), Н(кгс), нагрузок и измерения остаточного увеличения с глубины внедрения наконечника после

11

снятия основной нагрузки и сохранения предварительной нагрузки в единицах измерения 0,002 мм (рисунок 4).

Р0

Р0

Р1

Р

h0

h

Рисунок 4 - Схема определения твёрдости по Роквеллу

          Схема прибора технического контроля (ТК)  для определения твёрдости методом вдавливания алмазного конуса показана на рисунке 5, внешний вид прибора показан на рисунке 6.

1

2

3

7

5

4

8

9

10

11

6

         Рисунок 5 - Схема прибора ТК для определения твёрдости методом вдавливания алмазного конуса: 1, 2, и 3 – грузы; 4 – амортизатор; 5 – рычаг освобождающий; 6 – отсчетное устройство; 7 – рукоятка; 8 – шпиндель;                  9 – алмазный конус; 10 – столик; 11 – маховик.

12

         

Рисунок 6 - Стационарный твердомер по Роквеллу NOVOTEST TC-P

         Маховик 11 служит для подъёма столика 10 с испытуемым изделием до соприкосновения последнего с алмазным наконечником, имеющим угол вершины 120°. При подъёме столика пружина шпинделя 8 поднимается до получения предварительной нагрузки 100 Н, что фиксируется малой стрелкой индикатора 6. После этого циферблат индикатора поворачивают так, чтобы большая стрелка установилась на нуль шкалы. Окончательное нагружение производится поворотом рукоятки 7, освобождающей рычаг 5, что позволяет грузам 1,2 и 3 опускаться вниз и создавать на шпинделе 8 нужное усилие. Армотизатор 4 обеспечивает главное нагружение шпинделя. После того, как рычаг с грузами опустился до нижнего придельного положения, рукояткой 7 поднимают груз. Со шпинделя снимается нагрузка, и алмазный наконечник поднимается вверх вследствие упругости испытуемого металла. В результате при погружении наконечника в изделие фиксируется глубина остаточной деформации. Эта глубина фиксируется на шкале индикатора прибора в условных единицах, называемых числом твёрдости по Роквеллу.

13

Угловое перемещение стрелки на одно деление (единица твёрдости) соответствует 2 мкм глубины вдавливания.

         В зависимости то твёрдости металла применяют два вида наконечников - закаленный шарик, диаметром 1,6 мм для испытания мягких материалов и алмазный наконечник для испытания твёрдых материалов. На приборе испытания три шкалы.

   Твердость по Роквеллу измеряют в условных единицах. За единицу твердости принята величина соответствующая осевому перемещению наконечника на 0,002 мм.

   По шкале С определяют твердость материалов с высокой твердостью (> 450 HR), когда стальной шарик может деформироваться.

   Шкала А используется для определения твердости тонких (0,5-1,0 мм) поверхностных слоев и очень твердых материалов.

   По шкале В определяют твердость сравнительно мягких материалов            (< 400 HR).

   Твердость по Роквеллу (HR) определяют по формулам:

         - при измерении по шкалам А и С

          - при измерении по шкале В

         Величину l определяют по следующей формуле  

где h - глубина внедрения наконечника в испытуемый материал под действием общей нагрузки Р, измеренная после основной нагрузки Р1 с оставлением предварительной нагрузки Р0;

ho - глубина внедрения наконечника в испытуемый материал под действием нагрузки Ро.

          Твердость по Роквеллу обозначается HRA - испытание алмазным конусом при нагрузке 600 Н (60кгс), НRC - при нагрузке 1500 Н (150 кгс) и НRВ - испытание стальным шариком при нагрузке 1000 Н (100кгс) и сразу указывается по шкале прибора.

14

         3.4 Определение твердости по Виккерсу

    Метод (ГОСТ 2999-75 заключается во вдавливании алмазного наконечника, имеющего форму правильной четырехгранной пирамиды в образец (изделия) под действием нагрузки F(P) и измерении диагонали отпечатка d, оставшегося после снятия нагрузки.

     Твердость по Виккерсу

где F – нагрузка, H,

где F – нагрузка, кгс.

 

         Метод используют для определения твердости деталей малой толщины и тонких поверхностных слоев, имеющих высокую твердость.

         4 Выводы по лабораторной работе

          По результатам изучения предложенных в лабораторной работе мер оформить отчет, в котором необходимо указать наименование каждой меры, ее тип, значение физической величины, которое хранит однозначная мера или диапазон физических величин для многозначной меры, класс точности меры, и краткое пояснение для чего мера предназначена.

           Для гладких калибров -  пробок и калибров – скоб достаточно изучить по одному калибру из предложенного множества.

            В процессе выполнения работы необходимо выявить два муляжа мер и объяснить, почему они не являются мерами.

          5 Контрольные вопросы

           1. Дайте понятие меры.

           2. Магазин электрического сопротивления Р4078 установлен на конкретное значение, например, 1∙108 Ом. Оцените абсолютную погрешность меры на установленном значении.

15

         3. Магазин электрического сопротивления Р33 установлен на конкретное значение, например, 100 Ом. Оцените абсолютную погрешность меры на установленном значении.

         4. Каким образом, пользуясь набором ПКМД, можно получить меру практически на любой номинальный линейный размер измеряемой величины?

          5. Какое основное назначение  ПКМД при проведении технических измерений?

          6. Какое свойство физического тела применяется в качестве меры твердости в мерах МТР – 1?

          7. Как производится измерение зазоров с помощью блока щупов?

          8. Какие параметры, и каким образом производятся измерения с помощью наборов (блоков) шаблонов?

          9. В чем суть и принцип контроля гладкими калибрами – пробками?

          10. В чем суть и принцип контроля гладкими калибрами – скобами?

          11. Какие параметры, и каким образом производятся измерения резьбы резьбовыми калибрами?

16


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

49600. МОДЕЛЮВАННЯ РОБОТИ ВІДДІЛУ ЗБУТУ ХЛІБ ЗАВОДУ 403 KB
  Метою курсової роботи є закріплення навичок моделювання систем на прикладі роботи відділу збуту хліб заводу. Даний проект розглядається з врахуванням точки зору керівника відділу збуту. Обєкт дослідження – моделювання роботи відділу збуту хліб заводу. Метод дослідження – дослідження, вивчення та моделювання основних задач та функцій, що виконує відділу збуту хліб заводу.
49604. Усилитель звуковой частоты на биполярных транзисторах отечественного производства 667.5 KB
  Выбор обоснование и расчет структурной схемы усилителя. Расчет АЧХ усилителя. На их основе можно сконструировать отдельные каскады и структурные блоки усилителя мощности. Выбор того или иного варианта реализации усилителя зависит от поставленной перед инженером задачи простоты исполнения и экономических соображений.
49606. ПРОЕКТИРОВАНИЕ АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С USB - ВЫХОДОМ 1.03 MB
  ПРОЕКТИРОВАНИЕ АНАЛОГОЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С USB ВЫХОДОМ Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине Схемотехника ЭВМ ИНМВ. Омск 2013 Задание Проектирование аналогоцифрового преобразователя с USB выходом. Объектом исследования является аналогоцифровой преобразователь с USB выходом. Цель работы – разработать функциональную и принципиальную схему АЦП рассчитать входные усилители и фильтры нижних частот выбрать микросхему АЦП выбрать тип конвертора USB рассчитать и выбрать преобразователи DCDC и микросхемы...