Министерство образования Саратовской области

Государственное автономное профессиональное

образовательное учреждение Саратовской области

«Энгельсский политехникум»

(ГАПОУ СО «Энгельсский политехникум»)

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ СТУДЕНТОВ

ПО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ

ОПЦ.06. МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

образовательной программы среднего профессионального образования

по программе подготовки специалистов среднего звена

25.02.08 Эксплуатация беспилотных авиационных систем

2024 г.

    Методические рекомендации и задания разработана в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования по профессии 25.02.08 Эксплуатация беспилотных авиационных систем 

 на базе основного общего образования для реализации основной профессиональной образовательной программы СПО на базе основного общего образования с получением среднего общего образования (протокол № 2 от 09.01.2023 г. Регистрационный номер рецензии 72345 от 13.02.2023 г).

Организация – разработчик: ГАПОУ СО «Энгельсский политехникум»

Разработчики:

Воронцева Н.В., преподаватель специальных дисциплин ГАПОУ СО «Энгельсский политехникум»

РАССМОТРЕНО И РЕКОМЕНДОВАНО К ИСПОЛЬЗОВАНИЮ

на заседании предметно-цикловой комиссии

информационно-коммуникационных технологий                      

Протокол № ___, «_____» ____________20__ г.

Председатель _____________/ _____________/

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания по практическим занятиям учебной дисциплины ОПЦ.06. метрология, стандартизация и сертификация созданы в помощь обучающимся для работы на занятиях, подготовки к практическим работам.

Приступая к выполнению практической работы, обучающиеся должны внимательно прочитать цель и задачи занятия, ознакомиться с требованиями к уровню Вашей подготовки в соответствии с федеральными государственными стандартами третьего поколения (ФГОС-3), краткими теоретическими и учебно-методическими материалами по теме практической работы, ответить на вопросы для закрепления теоретического материала.

Практические занятия являются связующим звеном между теорией и практикой, на которой студенты углубляют и закрепляют теоретические знания, углубляют научно-теоретические положения, учатся применять адекватные способы действия, ведущие к достижению результата, вырабатывают аналитические умения, приобретают навыки, необходимые для выполнения проверочных работ и к сдаче экзамена.

Вопросы и задания различны по уровню сложности. Некоторые задания нацелены на аналитическую работу студентов на основе активизации многих интеллектуальных функций, сравнения и сопоставления абстрагирования и конкретизации классифицирования и обобщения и др., например: метод анализа конкретной ситуации развивает способность анализировать и самостоятельно формулировать познавательные задачи.

Метод анализа конкретных ситуаций как активный метод обучения при изучении предмета и этики профессиональной деятельности предполагает реалистичность, правдивость событий и их связь с жизнью. Все это делает данный метод, несомненно, эффективным в обучении студентов и предоставляет им следующие возможности: видеть проблемы глазами будущего специалиста – это очень эффективный путь «обучаться – делая»; осмыслить и сбалансировать проблемы и факты, используя имеющийся опыт, видения и суждения. Сверить себя с другими, обменяться с ними опытом; применить в действии, в реальности свои аналитические способности; развить мотивированность к участию, коммуникационные навыки и умения. Научиться защищать свою позицию и приводить уместные аргументы.

Перечень практических работ по учебной дисциплине

ОПЦ.06. метрология, стандартизация и сертификация

Практическая работа № 1.

Построить схему полей допусков, указав номинальный размер, наибольший и наименьший предельные размеры, предельные отклонения        и допуск размера (согласно вариантам, предложенным преподавателем)

Цель работы: научиться строить поля допусков посадок и рассчитывать основные характеристики посадок.

ПОСАДКИ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ. СИСТЕМЫ ПОСАДОК

ГОСТ 25346 предусматривает обеспечение взаимозаменяемости одноименных посадок системы отверстия и системы вала при одинаковых номинальных размерах. Такие посадки имеют одинаковые предельные характеристики за счет использования общего и специального правил, устанавливающих значения одноименных основных отклонений вала и отверстия.

Посадка (fit): — соединение наружного размерного элемента и внутреннего размерного элемента (отверстия и вала), участвующих в сборке.

Посадка — это соединение двух деталей, в результате чего образуется зазор или натяг. Разность размеров отверстия и вала до сборки определяет характер соединения деталей. Различают посадки с зазором, посадки с натягом и переходные посадки.

Для образования посадок используют либо основное отверстие H, либо основной вал h.

Основной вал — вал, верхнее (основное) отклонение которого равно нулю: es = 0 → h.

Основное отверстие — отверстие, нижнее (основное) отклонение которого равно нулю: EI = 0 → H.

Номинальный размер посадки — номинальный размер, общий для отверстия и вала, составляющих соединение.

К        характеристикам        посадки        относятся        натяги,        зазоры        и        допуск посадки.

Зазор (S) (clearance) — разность между размерами отверстия и вала, когда диаметр вала меньше диаметра отверстия.

Наименьший зазор (minimum clearance) – разность между нижним предельным размером отверстия и верхним предельным размером вала.

Наибольший зазор (maximum clearance) – разность между верхним предельным размером отверстия и нижним предельным размером вала.

Натяг (N) (interference) — разность размеров отверстия и вала до сборки, когда диаметр вала больше диаметра отверстия.

Наименьший натяг (minimum interference) — разность между верхним предельным размером отверстия и нижним предельным размером вала.

Наибольший натяг (maximum interference) — разность между нижним предельным размером отверстия и верхним предельным размером вала.

Допуск посадки — сумма допусков отверстия и вала, составляющих соединение:

TS (TN) = TD + Td.        (1)

ПОСАДКА С ЗАЗОРОМ

Посадка с зазором (clearance fit) — посадка, при которой в соединении отверстия и вала всегда образуется зазор, т.е. нижний предельный размер отверстия больше или равен верхнему предельному размеру вала.

Рис. 1 Схема расположения полей допусков посадок с зазором

а) Подробное представление        b) Схематическое представление

Рис. 2 Графическое представление посадки с зазором

1 - интервал допуска отверстия; 2 - интервал допуска вала, случай 1: верхний предельный размер вала ниже, чем нижний предельный размер отверстия, наименьший зазор больше нуля; 3 - интервал допуска вала, случай 2: верхний предельный размер вала совпадает с нижним предельным размером отверстия, наименьший зазор равен нулю; а - наименьший зазор; b - наибольший зазор; с - номинальный размер, равный нижнему предельному размеру отверстия

Примечание - Сплошные горизонтальные линии, ограничивающие интервалы допусков, показывают основные отклонения, а штриховые – другие (не основные) предельные отклонения отверстия и вала.

При        графическом        изображении        посадки        поле        допуска        отверстия расположено над полем допуска вала.

Предельными        характеристиками        посадки        с        зазором        являются наибольший и наименьший зазоры и допуск зазора:

Smax = Dmax – dmin = ES – ei;        (2)

Smin = Dmin – dmax = EI – es;        (3)

TS = Smax – Smin = TD + Td.        (4)

ПОСАДКА С НАТЯГОМ

Посадка с натягом (interference fit): Посадка, при которой в соединении отверстия и вала всегда образуется натяг, т.е. верхний предельный размер отверстия меньше или равен нижнему предельному размеру вала.

При графическом изображении поле допуска отверстия расположено ниже поля допуска вала (рис. 3).

Предельными характеристиками посадки с натягом являются наибольший и наименьший натяги и допуск натяга:

Nmax = dmax – Dmin = es – EI;        (5)

Nmin = dmin – Dmax = ei – ES;        (6)

TN = Nmax – Nmin = TD + Td.        (7)

Рис. 4 Схема расположения полей допусков посадки с натягом

а) Подробное представление        b) Схематическое представление

1 - интервал допуска отверстия; 2 - интервал допуска вала, случай 1: нижний предельный размер вала совпадает с верхним предельным размером отверстия, наименьший натяг равен нулю; 3 - интервал допуска вала, случай 2: нижний предельный размер вала больше, чем верхний предельный размер отверстия, наименьший натяг больше нуля; а - наибольший натяг; b - наименьший натяг; с - номинальный размер, равный нижнему предельному размеру отверстия

Рис. 5 Графическое представление посадки с натягом

Примечание - Сплошные горизонтальные линии, ограничивающие интервалы допусков, показывают основные отклонения, а штриховые – другие (не основные) предельные отклонения отверстия и вала.

ПЕРЕХОДНАЯ ПОСАДКА

Переходная посадка (transition fit) – посадка, при которой в соединении отверстия и вала возможно получение как зазора, так и натяга.

Примечание - В переходной посадке интервал допуска отверстия и интервал допуска вала перекрываются частично или полностью, поэтому наличие зазора или натяга в соединении зависит от действительных размеров отверстия и вала.

При графическом изображении поля допусков отверстия и вала перекрываются полностью или частично (рис. 6).

Предельными характеристиками переходной посадки являются наибольший зазор, наибольший натяг и допуск посадки:

Smax = Dmax – dmin = ES – ei;        (8)

Nmax = dmax – Dmin = es – EI;        (9)

TS/N = Smax + Nmax = TD + Td.        (10)

Рис. 6 Схема расположения полей допусков переходной посадки

а) Подробное представление

b) Схематическое представление

1 - интервал допуска отверстия; 2-4 - интервал допуска вала (показано несколько возможных расположений); а - наибольший зазор; b – наибольший натяг; с - номинальный размер, равный нижнему предельному размеру отверстия

Рис. 7 Графическое представление переходной посадки

Диапазон посадки (span of a fit): Арифметическая сумма допусков размеров двух размерных элементов, образующих посадку.

Примечание 1 - Диапазон посадки - положительное число.

Примечание 2 - Диапазон посадки с зазором также может быть определен как разность между наибольшим и наименьшим зазорами. Диапазон посадки с натягом также может быть определен как разность между наибольшим и наименьшим натягами. Диапазон переходной посадки также может быть определен как сумма наибольшего зазора и наибольшего натяга.

Обозначение посадки указывается после номинального размера посадки. Посадка обозначается дробью, в числителе которой указывается условное обозначение поля допуска отверстия, а в знаменателе — условное обозначение поля допуска вала. При смешанном способе обозначения после условного обозначения полей допусков отверстия и вала указываются числовые значения предельных отклонений этих полей допусков, заключенные в скобки. Например:

Система допусков и посадок — это совокупность рядов допусков и посадок, закономерно построенная на основе теоретических и экспериментальных исследований. Посадки могут назначаться в двух системах: в системе отверстия (СH) и в системе вала (Сh).

Посадки системы отверстия — посадки, в которых требуемые зазоры и натяги получаются сочетанием различных по основному отклонению полей допусков валов с полем допуска основного отверстия H (EI = 0).

Примечание - Посадки в системе отверстия - посадки, в которых нижний предельный размер отверстия равен номинальному размеру. Требуемые зазоры или натяги образуются сочетанием валов, имеющих различные классы допуска, с основными отверстиями, класс допуска которых имеет нулевое основное отклонение.

Таким образом, чтобы изменить характер соединения, необходимо изменить положение поля допуска вала, т. е. основное отклонение вала (рис. 8), оставив неизменным поле допуска отверстия (Н). Примеры посадок в системе отверстия: ø30Н/k6; ø30Н7/f6; ø30Н7/р6.

Рис. 8 Поля допусков системы отверстия

Посадки системы вала — посадки, в которых требуемые зазоры и натяги получаются сочетанием различных по основному отклонению полей допусков отверстий с полем допуска основного вала h (es = 0).

Примечание - Посадки в системе вала - посадки, в которых верхний предельный размер вала равен номинальному размеру. Требуемые зазоры или натяги образуются сочетанием отверстий, имеющих различные классы допуска, с основными валами, класс допуска которых имеет нулевое основное отклонение.

Рис. 9 Поля допусков системы вала

Таким образом, чтобы изменить характер соединения, необходимо изменить основное отклонение отверстия, т. е. положение поля допуска отверстия (рис. 9), оставив неизменным поле допуска вала (h).

Примеры посадок в системе вала: ∅30M7/h6; ∅30F7/h6; ∅30R7/h6.

Одноименные посадки разных систем с одинаковым номинальным размером являются взаимозаменяемыми, так как имеют одинаковые предельные характеристики.

Однако в некоторых случаях применение системы вала необходимо. Примеры применения системы вала:

1. в соединениях гладкого вала с несколькими отверстиями по посадкам различного характера;
2. в соединении наружного кольца подшипника с отверстием в корпусе (подшипник — стандартное изделие);
3. в соединениях шпонки по ширине с пазами отверстия и вала;
4. применение гладких холоднотянутых калиброванных прутков в качестве осей или валов без дополнительной механической обработки в сельскохозяйственных машинах [1], [5].

Предпочтительной является система отверстия (СH), так как позволяет снизить себестоимость обработки деталей за счет уменьшения номенклатуры типоразмеров мерного режущего инструмента (сверл, зенкеров, разверток) и измерительного инструмента (нутромеры для отверстий).

Посадки называются основными, если выполняются следующие условия:

• поля допусков (основные отклонения) отверстия и вала принадлежат одной системе;
• точность отверстия и вала одинаковая, т. е. номера квалитетов отверстия и вала одинаковые или отличаются на единицу; в редких случаях допускается различие в номерах квалитетов, равное двум.

Если эти условия или одно из них не выполняются, посадка будет комбинированной по обоим признакам или по одному из них.

Примеры основных и комбинированных посадок:

1. посадка ∅45Н7/k6 — основная посадка: поля допусков принадлежат одной системе — системе отверстия, и разница по номерам квалитетов равна единице;
2. посадка ∅45Н7/h6 — комбинированная посадка по первому признаку. Поля допусков принадлежат разным системам: поле допуска отверстия принадлежит системе отверстия, поле допуска вала — системе вала.
3. посадка ∅45F9/k6 — комбинированная по двум признакам. Поля допусков отверстия и вала принадлежат разным системам: поле допуска отверстия — системе вала, а поле допуска вала — системе отверстия. Разность номеров квалитетов не более трех.

ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ

ПРАКТИЧЕСКОГО ЗАНЯТИЯ

Задание. Определить предельные отклонения полей допусков для трех заданных посадок (с зазором, натягом и переходной посадки) по заданному варианту.

1. Определить предельные отклонения полей допусков заданных посадок. Для этого по таблицам ГОСТ 25346-2013 определить допуски и основные отклонения.
2. Вторые отклонения полей допусков рассчитать в зависимости от основного отклонения и допуска, как это было сделано при выполнении первой практической работы.
3. Записать поля допусков размеров деталей смешанным способом.
4. Рассчитать предельные характеристики заданных посадок, допуск посадки найти двумя способами: по предельным зазорам или натягам, а проверку выполнить по допускам отверстия и вала по формуле (1).
5. Построить три схемы расположения полей допусков всех трех посадок.

Задание. Рассчитать предельные характеристики трех заданных посадок и построить схемы расположения полей допусков для них:

Решение.

1. Определить предельные отклонения полей допусков заданных посадок. Для этого по ГОСТ 25346-2013 определить допуски для размера ø40: допуск IT7 = 25 мкм; допуск IT6 = 16 мкм.

Основные отклонения определить по таблицам ГОСТ 25346-2013:

• для H → EI = 0;
• для f → es = –25 мкм;
• для k → ei = +2 мкм;
• для r → ei = +34 мкм.

2. Вторые отклонения полей допусков рассчитать в зависимости от основного отклонения и допуска:

• для H → ES = EI + IT7 = 0 + 25 = +25 мкм;
• для f → ei = es – IT6 = –25 – 16 = –41 мкм;
• для k → es = ei + IT6 = +2 + 16 = +18 мкм;
• для r → es = ei + IT6 = +34 + 16 = +50 мкм.

3. Записать поля допусков размеров деталей смешанным способом:

4. Рассчитать предельные характеристики заданных посадок.

1. Рассчитать        предельные        характеристики        посадки        с        зазором        в

системе отверстия        по формулам (2)–(4):

Smax = ES – ei = +25 – (–41) = 66 мкм;

Smin = EI – es = 0 – (–25) = 25 мкм; TS = Smax – Smin = 66 – 25 = 41 мкм;

Проверку выполнить по формуле (1):

TS = TD + Td = 25 + 16 = 41 мкм.

2. Рассчитать предельные характеристики переходной посадки в системе

отверстия        по формулам (1), (8)–(10):

Smax = ES – ei = 25 – 2 = 23 мкм;

Nmax = es – EI = 18 – 0 = 18 мкм; TS/N = Smax + Nmax = 23 + 18 = 41 мкм; TS/N = TD + Td = 25 + 16 = 41 мкм.

3. Рассчитать предельные характеристики посадки с натягом в системе

отверстия        по формулам (1), (5)–(7):

Nmin = ei – ES = 34 – 25 = 9 мкм; Nmax = es – EI = 50 – 0 = 50 мкм; TS/N = Nmax – Nmin = 50 – 9 = 41 мкм; TS/N = TD + Td = 25 + 16 = 41 мкм.

5. Построить        схемы        расположения        полей        допусков        заданных        посадок (рис. 10).

Рис. 10

Схемы расположения полей допусков посадок:

а — с зазором; б — переходной; в — с натягом.

Варианты заданий к практической работе №1

Контрольные вопросы

1. Что такое допуск, как он обозначается и рассчитывается?

2. Что называется номинальным размером, действительным размером?

3. Что такое основные отклонения и как они обозначаются?

4. Какие виды посадок бывают? Как рассчитать допуск посадок?

5. Что такое зазор и натяг, как они рассчитываются?

Практическая работа № 2.

Решение примеров и задач на определение предельных размеров, отклонений, зазоров и натягов

Цель работы: ознакомится с теоретическим материалом и выполнить расчет предельных размеров и допусков.

Теоретический материал:

Посадкой в резьбовом соединении называется характер резьбового соединения деталей, определяемый разностью средних диаметров наружной и внутренней резьбы до сборки

Резьбы подразделяются на наружные и внутренние. К наружным резьбам относят резьбу болта, шпильки, винта и т. д. к внутренним резьбам резьбу гайки, гнезда, муфты и т.д.

Номинальным диаметром резьбы является наружный диаметр d = D диаметр воображаемого цилиндра, касательного к вершинам наружной резьбы или впадинам внутренней резьбы.

Внутренний диаметр d1=D1диаметр воображаемого цилиндра, вписанного касательно к вершинам внутренней резьбы или впадинам наружной резьбы.

Средний диаметр резьбы d2= D2 диаметр воображаемого соосного с резьбой цилиндра, образующая которого пересекает профиль резьбы в точках, где ширина канавки равна половине шага резьбы.

Шаг Р— расстояние между соседними одноименными боковыми сторонами профиля, измеренное в направлении, параллельном оси резьбы.

Угол профиля — угол между боковыми сторонами профиля в осевой плоскости.

Длина свинчивания(высота гайки)— длина соприкосновения винтовых поверхностей наружной и внутренней резьб в осевом сечении.

Наиболее распространенной посадкой для крепежных метрических резьб является 6H/6g

Для получения посадок резьбовых деталей с зазором предусмотрено пять основных отклонений d, e, f, g, h для размеров d d1 d2 и четыре E F G H . Основные отклонения Е и F установлены только для специального применения при значительных толщинах слоя защитного покрытия. Отклонения отсчитывают от номинального профиля резьбы в направлении, перпендикулярном оси резьбы.

Указанные основные отклонения для наружной резьбы определяют верхние отклонения, а для внутренней - нижние отклонения диаметров резьбы. Второе предельное отклонение определяют по принятой степени точности резьбы. Сочетание основного отклонения, обозначаемое буквой с допуском по принятой степени точности, образует поле допуска диаметра резьбы. Поле допуска резьбы образуют сочетанием поля допуска среднего диаметра с полем допуска диаметра выступов d или D1

Порядок выполнения работы

Номинальный размер вала 122 мм

нижнее отклонение вала ei = -40 мк (-0,04 мм)

верхнее отклонение вала es = 0 мк (0 мм). Ø122 H7/h7

Номинальный размер отверстия 122 мм,

нижнее отклонение отверстия EI = 0 мк (0 мм),

верхнее отклонение отверстия ES = +40 мк (+0,040 мм).

Решение

1. Наибольший предельный размер вала dmax

dmax = d + es

2. Наименьший предельный размер вала dmin

dmin = d+ ei

3. Поле допуска вала

ITd = dmax- dmin или ITd = es - ei

4. Наибольший предельный размер отверстия

Dmax= D + ES

5. Наименьший предельный размер отверстия

Dmin = D + Е1

6. Поле допуска отверстия

ITD = Dmax - Dmin или ITD = ES - Е1

7. Максимальный зазор в соединении

Smax = Dmax- dmia или Smax = ES- ei

8. Минимальный зазор в соединении

Smia = Dmia - dmax или Smin = EI-es

9. Допуск посадки (зазора)

ITS = Smax - Smin или ITS = ITd + ITD

 Контрольные вопросы.

1.  Какие размеры называют номинальными и как их определяют?
2. Какие размеры называют действительными? От чего они зависят и в каких пределах должны находиться их числовые значения?
3. Что называется отклонением? Назовите виды отклонений.
4. Что называется допуском? Может ли он равняться нулю или быть отрицательным? Что он определяет?
5. Какие поверхности называют сопрягаемыми и несопрягаемыми?
6. Что называют посадкой, зазором, натягом?
7. Как расположены поля допусков вала и отверстия при посадке с зазором? Какими параметрами она характеризуется?

Практическая работа № 3.

Определение допуска размера и посадки

 Цель работы: получить практические навыки расчёта параметров отверстия, вала и посадки, для посадок с зазором, натягом и переходной посадки.

Порядок проведения работы

Определение параметров отверстия и вала для посадки зазором

Номинальный диаметр Dн =dн

Построение схемы полей допусков отверстия и вала в посадке с зазором

Предельные зазоры:

Smax = ES – ei =

S min = EI – es =

Допуск посадки:

ТП=TS=Smax-Smin=

Определение параметров отверстия и вала для посадки с натягом.

Расчёт и заполнение таблицы производится аналогично.

Посадка с натягом характеризуется предельными натягами, которые определяются по формулам:

N min = ei – ES =

N max = es – EI =

Допуск посадки:

ТП=TN=Nmax-Nmin=

Определение параметров отверстия и вала для переходной посадки.

Расчёт и заполнение таблицы производится аналогично.

Переходная посадка характеризуется максимальными зазором и натягом, которые определяются по формулам:

Smax = ES – ei =

N max = es – EI =

Допуск посадки:

ТП=Smax+Nmax=

Отчёт о проделанной работе должен содержать все расчёты по определению параметров отверстия и вала, а также схемы полей допусков для трёх видов посадок.

Контрольные вопросы.

1. Как обозначаются на чертежах поля допусков отверстия и вала?

2. Чем отличаются обозначения полей допусков отверстия и вала?

3. Как обозначаются поля допусков основного отверстия и основного вала? Как расположены поля допусков этих деталей?

4. Как наносятся предельные отклонения размеров на чертежах деталей?

5. Какие квалитеты предназначены для образования посадок?

6. Как обозначаются посадки на чертежах сборочных единиц?

Задание к практической работе №10

Практическая работа №4.

Определение предельных отклонений, предельных размеров, допуска размеров.

Цель занятия: изучить и освоить систему ЕСДП СЭВ; правила образования полей допусков; единицу допуска и величину допуска; квалитеты в ЕСДП СЭВ. Получить практические навыки работы с таблицами допусков и посадок в системе отверстия и вала.

Краткие теоретические сведения. ЕСДП разработана в соответствии с комплексной программой развития технико-экономического сотрудничества ряда стран, имеющих свои национальные системы допусков. Применение ЕСДП обеспечивает дальнейшее более эффективное развитие специализации и кооперирование этих стран, а также развитие международной торговли. Система ЕСДП разработана с учетом рекомендации Международной организации по стандартизации ИСО.

Стандарты (ГОСТ 25346-2013 (82), ГОСТ 25347-2013 (82), ГОСТ 25348-89),

входящие в систему1, распространяются на гладкие элементы деталей для диапазона номинальных размеров: менее 1 мм, от 1 до 500 мм, свыше 500 до 3150 мм, свыше 3150 до

10000 мм.

В ЕСДП для размеров от 1 до 500 мм, как наиболее часто применяемых, входят:

• ряды допусков, т.е. ряды численных значений допустимых погрешностей изготовления деталей;
• ряды основных отклонений деталей, определяющих положение полей допусков относительно нулевой линии;
• ряды численных значений отклонений размеров деталей от номинального размера;
• ряды посадок, т.е. ряды рекомендуемых сочетаний полей допусков сопрягаемых деталей (вала и отверстия) для получения соединения того или иного характера.

Ряд численных значений допусков на размеры деталей построен на основе таких признаков, как единица допуска, квалитеты, интервалы размеров и номинальная температура.

На основании исследований и систематизации опыта механической обработки деталей размером до 500 мм было установлено, что погрешность их изготовления в одинаковых технологических условиях или разброс (рассеянием) действительных размеров изготовляемых деталей увеличивается с увеличением номинального значения D детали пропорционально кубическому корню из номинального размера:

Значение коэффициента с характеризует точность метода обработки и зависит от точности станка, режима обработки и т.п.

Чем больше размер детали, тем труднее ее изготовить и, следовательно, допуск Т на изготовление размера также является функцией ее размера и имеет ту же закономерность:

В основу построения системы допусков легла зависимость допуска от изменения размера детали (диаметра), называемая единицей допуска i. Таким образом, единица допуска выражает зависимость допуска от номинального размера. Для размеров до 500 мм

единица допуска вычисляется по формуле:

где i - в микрометрах (мкм); D - в миллиметрах (мм); второй член в этой формуле учитывает погрешности измерения, являющиеся следствием наличия температурной и силовой деформации средств измерения.

Допуск IT (так обозначается допуск в ЕСКД) на размер детали определяется по формуле:

где i - единица допуска, мкм;

a - безразмерный коэффициент (число единиц допуска), который показывает, какое количество единиц допуска содержится в полном допуске на размер детали и является коэффициентом точности.

Если коэффициенту, а давать разные значения, то допуск IT для деталей одного номинального размера будет различен, т.е. получаются детали с различной степенью точности обработки. Степень точности обработки детали называется квалитетом (классом или степенью точности). Каждый квалитет представляет собой совокупность допусков соответствующей одинаковой степени точности для всех номинальных размеров. Каждый квалитет характеризует определенный способ и режим обработки детали и определяется значением a.

В ЕСДП установлено 19 (с 2013 г. – 20) квалитетов, обозначаемых в порядке понижения точности 01, 0, 1, 2…17, 18. Точность, предусмотренная квалитетами 01, 0, 1 назначается на концевые меры длины, 2, 3, и 4 - на калибры и особо точные изделия, квалитеты с 5-го по 12-й - на размеры сопрягаемых деталей (при образовании посадок), квалитеты с 12-го до 17-го – на размеры несопрягаемых поверхностей деталей. Допуск квалитета обозначается буквами IT с номером квалитета. Например, IТ 6, IT 8.

Для создания удобной системы допусков диапазон размеров до 500 мм разбит на 13 интервалов: до 3, свыше 3 до 6, свыше 6 до 10 ... свыше 400 до 500. Для всех размеров, входящих в один и тот же интервал, допуски установлены одинаковыми и подсчитаны по

среднему геометрическому значению крайних размеров каждого интервала        . Для интервала до 3 мм  .= 1,732050808.

Все численные значения допусков и отклонений, нанесенные на чертежах, указанные

в таблицах стандартов и на калибрах, справедливы для деталей, размеры которых определены при нормальной температуре +20°С, допустимые отклонения от нормальной температуры устанавливаются ГОСТ 8.050-73.

Поле допусков изделий характеризуется величиной (квалитетом) и положением относительно нулевой линии (основным отклонением).

1. Точность изготовления деталей в Единой системе допусков и посадок (ЕСДП) нормируется квалитетами (IT). Квалитет – совокупность допусков, соответствующих одинаковой степени точности для всех номинальных размеров. Квалитеты (степени точности) обозначаются буквами IT (International Tolerance) и номером. Например, IT 7, IT 14 и т. д. ГОСТ устанавливает 20 квалитетов точности, из которых самым точным является IT 01 и самым грубым. IT 18. При увеличении допусков на размеры детали точность её изготовления снижается. Наибольшее применение нашли 19 квалитетов (до 17).

Назначение квалитетов:

IT 01; IT 0 – изготовление эталонов;

IT 1; IT 2; IT 3 – изготовление контркалибров и калибров;

IT 4; IT 5 – высокоточные изделия; IT 6 – IT 9 – широко используемые изделия; IT 10 – IT 12 – для размерных цепей;

IT 13 – IT 18 – для свободных размеров.

Для получения различных по отношению к номинальному размеру положений полей допусков предусмотрено по 28 основных отклонений валов и отверстий. Положение поля допуска относительно нулевой линии, характеризующие посадку, обозначаются одной или двумя буквами латинского алфавита – прописной для отверстия (A, B, C, CD…) и строчной для валов (a, b. c, cd…).

Практические задания

ЗАДАНИЕ

Определить квалитет, по которому назначен допуск на изготовление детали (ГОСТ 25346)

Контрольные вопросы

1. Что такое единица допуска и для чего она служит?
2. Что называется квалитетом?
3. В чём различие между понятиями «допуск» и «поле допуска»?
4. Для каких целей весь диапазон размеров разбит на группы и интервалы?

ЧАСТЬ 2.

Основным отклонением называется одно из двух предельных отклонений поля допуска (верхнее или нижнее), которое является ближайшим к нулевой линии. Основные отклонения используются для определения расположения полей допусков относительно нулевой линии, что дает возможность проследить за характером изменения величин зазоров и натягов.

В ЕСДП ГОСТом 25346 установлено по 28 основных отклонений валов и отверстий, которые обозначены буквами латинского алфавита строчными для валов и прописными для отверстий (табл. 1).

Таблица 1 - Обозначение основных отклонений

Положение основных отклонений отверстий и валов относительно нулевой линии показано на рис. 1

Рис.1. Схемы расположения основных отклонений отверстий и валов

Буквенные обозначения основных отклонений приняты в алфавитном порядке, начиная от отклонений, позволяющих получать наибольшие зазоры в соединении (отклонения а, А). Буквой h обозначается отклонение вала, равное нулю (основной вал) буквой H - нижнее отклонение отверстия, равное нулю (основное отверстие).

В системе отверстия основные отклонения от а до h предназначены для образования полей допусков валов в посадках с зазором, от js до n в переходных посадках и p до zc - в посадках с натягом.

В системе вала аналогично отклонения от А до H предназначены для образования полей допусков отверстий в посадках с зазором, от JS до N – в переходных посадках, от Р до ZC – в посадках с натягом. При одном и том же буквенном обозначении числовое значение основного отклонения меняется в зависимости от номинального размера и не зависит от квалитета, т.е. остается постоянным.

Исходными при построении системы были приняты основные отклонения вала. Основные отклонения отверстия определяются на основании отклонения вала, обозначаемого той же буквой, по общему или специальному правилам.

По общему правилу основные отклонения отверстий и вала, обозначенные одинаковой буквой, равны по величине и противоположны по знаку:

для отверстия от А до Н EI = - es; для отверстия от К до ZC ES = -еi,

т.е. основное отклонение отверстия должно быть симметрично относительно нулевой линии основному отклонению вала, обозначенному той же буквой.

При условном обозначении поля допуска за значением номинального размера на первом месте проставляют основное отклонение, а на втором – квалитет, например: 25Н8.

ЗАДАНИЕ

1. Определить допуск по заданному номинальному размеру и полю допуска. Изобразить графически в масштабе поле допуска (оптимально начертить на бумаге – миллиметровке)

Практическая работа №5.

Определить случайную предельную погрешность и результат измерений, согласно вариантам заданий, предложенных преподавателем

Цель: научиться определять погрешности косвенных измерений и обрабатывать результаты наблюдений.

Теоретическое обоснование

Погрешностью называется отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.

Различают несколько видов погрешностей, которые можно подразделить на две большие группы: основные и дополнительные.

Основная погрешность определяется при нормальных условиях работы измерительного прибора, т.е. при определенных температуре, влажности окружающей среды, давлении, частоте, форме и значении питающего напряжения, а также при его рабочем положении (для электромеханических приборов).

Дополнительная погрешность появляется при отклонении величин, влияющих на результат измерения, от нормальных значений.

Измерения классифицируются по определенным признакам, например по способу получения результата измерения они подразделяются на прямые и косвенные.

При прямых измерениях искомая величина определяется непосредственно прибором: ток — амперметром, напряжение —вольтметром и т.д.

При косвенных измерениях искомая величина определяется посредством выполнения определенных математических действий с использованием результатов измерений, например измерение частоты осциллографом.

Абсолютной погрешностью Δ, выражаемой в единицах измеряемой величины, называется отклонение результата измерения х от истинного значения xи :

  (1)

Абсолютная погрешность характеризует величину и знак полученной погрешности, но не определяет качество самого проведенного измерения.

Относительной погрешностью δ называется отношение абсолютной погрешности измерения к истинному значению измеряемой величины:

  (2)

Мерой точности измерений служит величина, обратная модулю относительной погрешности, т.е. 1/ |δ |. Погрешность δ часто выражают в процентах: δ =100Δ/ xи (%). Поскольку обычно Δ и , то относительная погрешность может быть определена как δ ≈ Δ/ x или δ =100Δ/ x (%).

По характеру проявления погрешности делятся на четыре группы: систематические, случайные, промахи и грубые погрешности.

Систематическая погрешность измерения - это погрешность, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же величины.

Случайная погрешность измерения - это погрешность, изменяющаяся случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины.

Промахи являются следствием неправильных действий экспериментатора или внезапного отказа приборов.

Грубой погрешностью называется погрешность, существенно превышающая погрешность, оправданную условиями измерения, свойствами применяемых средств измерений, методом измерений, квалификацией экспериментатора. Характеристикой случайных погрешностей является закон распределения их вероятностей. Чаще других встречается нормальный закон распределения погрешностей.

Основной параметр распределения случайных погрешностей - среднее квадратичеокое отклонение /СКО/ результата измерений σ.

Наиболее достоверным значением измеряемой величины на основании большого ряда заслуживающих одинакового доверия наблюдений является арифметическое среднее из полученных результатов наблюдений:

 . (3)

СКО арифметического среднего определяется по формуле:

 (4)

где: Хi - результат i-го измерения;

n- количество измерений.

Таблица 1 Значение нормированной функции Лапласа

При нормальном законе распределения погрешностей границы доверительного интервала определяются функцией Лапласа:

 (5)

где Ф(z)- нормированная функция Лапласа:

 Значения Ф(z)- взяты из таблицы 1.

Значения аргумента Z функции, где Ф(z) определяются соотношением Z=Δ/σx. Для симметричного интервала (Δ1=Δ=Δ2)

 (6)

При наличии систематической погрешности последнее выражение примет вид:

  (7)

При малом числе наблюдений (n) доверительный интервал определяют с помощью коэффициента Стьюдента: t=±Δ/σ.

Коэффициент t можно определить из таблицы 2 по заданному числу наблюдений n и заданной /выбранной/ доверительной вероятности P.

Результат измерения записывают в соответствии с ГОСТ 8.011-72. Рассмотрим только первую форму, которая используется как окончательная. Показателем точности в этой форме является интервал, в котором с установленной вероятностью P находят суммарную погрешность измерения: Х; Δ Δ(x) от Δн(х) до Δв(х); P, где: Δ(x), Δн(х), Δв(х)- погрешность измерения соответственно с нижней и верхней границей, в тех же единицах; P-установленная вероятность, с которой погрешность измерения находится в этих границах. Например: 121 м/с; Δ от -1 до 2 м/с; Р = 0,99.

При симметричном доверительном интервале допускается записывать результат в виде (Х± Δ); Р. Например: (100±1) В; Р=0,95,

При записи результата необходимо соблюдать следующие правила:

число значащих цифр в показателе точности должно быть не больше двух; последний разряд среднего определяется последним разрядом погрешности.

Таблица 2 Коэффициент Стьюдента

Вычисление показателей точности выполняют в таком порядке:

1/ вычисляют среднее арифметическое серии измерений X ;

2/ находят оценку СКО результата σx,

3/ задавшись вероятностью P по табл.3, находят t из графы, соответствующей данному P и числу наблюдений n;

4/ найденный доверительный интервал представляют в виде

± tσx

Обработка результатов косвенных измерений

При косвенных измерениях задача решается следующим образом.

1. Значение величины y находят, подставляя в зависимость y=f(x1, x2,…, xm) известные значения xi .

2. Систематическую погрешность измерения У определяют по формуле:

 (8)

,где частные производные  вычисляют при  .

3. СКО случайной погрешности для y находят по выражению:

 (9)

,где rij - коэффициент корреляции между i-й и j-й погрешностями.

Если погрешности коррелированы ri= ± 1, выражение для σy примет вид:

 (10)

При независимых погрешностях rij=0, и выражение для СКО можно записать как:

 (11)

Задание для самостоятельного выполнения

Произвести полную обработку ряда полученных наблюдений и записать результат измерений согласно первой форме записи по ГОСТ 8.011-72 при нормальном законе распределения погрешностей и заданной доверительной вероятности. Результаты наблюдений приведены в таблице 3.

Таблица 3 Результаты наблюдений

Пример решения:

Ряд показаний прибора, Вт: 21,19,22,24,18.

Доверительная вероятность Р=0,90.

Определим среднее арифметическое и примем за результат измерения:

Где n – количество измерений, n=5

Определим среднеквадратичное отклонение результата измерения:

Определим коэффициент Стьюдента t(n,p). Так как n=5 и доверительная вероятность Р=0,90 из таблицы 2 определим:t=2.1

Границы доверительного интервала

Запишем результат измерения согласно первой форме ГОСТ 8.011-72

20.8 Вт; 0т -2.24 до 2.24 Вт; Р=0.90 Вт

Выполнение практической работы

Обработка ряда полученных наблюдений для измерительного прибора, указанного в варианте:

Вариант:

Показания прибора:

Доверительная вероятность:

Контрольные вопросы

1. Дайте определение понятию: погрешность измерения.
2. Опишите, какие существуют погрешности по форме выражения.
3. Опишите, какие существуют погрешности по причине возникновения.
4. Опишите, какие существуют погрешности по закономерностям проявления.
5. Дайте определение понятию: поправка.
6. Опишите понятие: поправочный множитель.
7. Дайте определение понятию: абсолютная погрешность.
8. Дайте определение понятию: относительная погрешность.
9. Дайте определение понятию: инструментальная погрешность.
10. Поясните, какую погрешность называют систематической.
11. Поясните, какую погрешность называют случайной.
12. Дайте определение понятию: грубая погрешность.
13. Назовите, какая погрешность определяется выражением:

1. Назовите, какая погрешность определяется выражением:

1. Назовите, какая погрешность определяется выражением:

1. Назовите погрешность, которая выражается в единицах измеряемой величины.
2. Назовите погрешности, возникающие из-за несовершенства средств измерения, их схем, конструкций, состояния в процессе эксплуатации.
3. Назовите составляющую погрешности измерения, которая при повторных измерениях в одних и тех же условиях изменяется без видимой закономерности.
4. Назовите погрешности, вызванные и обусловленные экспериментатором, состоянием его органов чувств, опытом.

Практическая работа №6.

Проверка точности штангенциркуля с помощью плоскопараллельных концевых мер длины. Контроль размеров детали штангенциркулями. Проверка прочности и настройка микрометра гладкого. Контроль размеров гладким микрометром.

Цель работы: освоение измерительного инструмента и получение практических навыков в использовании штангенциркуля и микрометра.

Краткая теория:

Штангенциркуль

Штангенциркуль – высокоточный инструмент, используемый для измерения наружных и внутренних линейных размеров, глубин отверстий и пазов, разметки. Свое название этот универсальный прибор получил от линейки-штанги, которая служит основой его конструкции.

Определение показаний по нониусу

Для определения показаний штангенциркуля необходимо сложить значения его основной и вспомогательной шкалы.

1. Количество целых миллиметров отсчитывается по шкале штанги слева направо. Указателем служит нулевой штрих нониуса.
2. Для отсчета долей миллиметра необходимо найти тот штрих нониуса, который наиболее точно совпадает с одним из штрихов основной шкалы. После этого нужно умножить порядковый номер найденного штриха нониуса (не считая нулевого) на цену деления его шкалы.

Результат измерения равен сумме двух величин: числа целых миллиметров и долей мм. Если нулевой штрих нониуса точно совпал с одним из штрихов основной шкалы, полученный размер выражается целым числом.

На рисунке выше представлены показания штангенциркуля ШЦ-1. В первом случае они составляют: 3 + 0,3 = 3,3 мм, а во втором — 36 + 0,8 = 36,8 мм.

Нониус с ценой деления 0,05 мм

Шкала прибора с ценой деления 0,05 мм представлена ниже. Для примера приведены два различных показания. Первое составляет 6 мм + 0,45 мм = 6,45 мм, второе —

1 мм + 0,65 мм = 1,65 мм.

Аналогично первому примеру необходимо найти штрихи нониуса и штанги, которые точно совпадают друг с другом. На рисунке они выделены зеленым и черным цветом соответственно.

Устройство механического штангенциркуля

Устройство двустороннего штангенциркуля с глубиномером представлено на рисунке. Пределы измерений этого инструмента составляют 0—150 мм. С его помощью можно измерять как наружные, так и внутренние размеры, глубину отверстий с точностью до 0,05 мм.

Основные элементы

1. Штанга.
2. Рамка.
3. Губки для наружных измерений.
4. Губки для внутренних измерений.
5. Линейка глубиномера.
6. Стопорный винт для фиксации рамки.
7. Шкала нониуса. Служит для отсчета долей миллиметров.
8. Шкала штанги.

Губки для внутренних измерений 4 имеют ножевидную форму. Благодаря этому размер отверстия определяется по шкале без дополнительных вычислений. Если губки штангенциркуля ступенчатые, как в устройстве ШЦ-2, то при измерении пазов и отверстий к полученным показаниям необходимо прибавлять их суммарную толщину.

Величина отсчета по нониусу у различных моделей инструмента может отличаться. Так, например, у ШЦ-1 она составляет 0,1 мм, у ШЦ-II 0,05 или 0,1 мм, а точность приборов с величиной отсчета по нониусу 0,02 мм приближается к точности микрометров.

Конструктивные отличия в устройстве штангенциркулей могут быть выражены в форме подвижной рамки, пределах измерений, например: 0–125 мм, 0–500 мм, 500–1600 мм, 800–2000 мм и т.д. Точность измерений зависит от различных факторов: величины отсчета по нониусу, навыков работы, исправного состояния инструмента.

Порядок проведения измерений, проверка исправности

Перед работой проверяют техническое состояние штангенциркуля и при необходимости настраивают его. Если прибор имеет перекошенные губки, пользоваться им нельзя. Не допускаются также забоины, коррозия и царапины на рабочих поверхностях. Необходимо, чтобы торцы штанги и линейки-глубиномера при совмещенных губках совпадали. Шкала инструмента должна быть чистой, хорошо читаемой.

Измерение

• Губки штангенциркуля плотно с небольшим усилием, без зазоров и перекосов прижимают к детали.
• Определяя величину наружного диаметра цилиндра (вала, болта и т. д.), следят за тем, чтобы плоскость рамки была перпендикулярна его оси.
• При измерении цилиндрических отверстий губки штангенциркуля располагают в диаметрально противоположных точках, которые можно найти, ориентируясь по

максимальным показаниям шкалы. При этом плоскость рамки должна проходить через ось отверстия, т.е. не допускается измерение по хорде или под углом к оси.

• Чтобы измерить глубину отверстия, штангу устанавливают у его края перпендикулярно поверхности детали. Линейку глубиномера выдвигают до упора в дно при помощи подвижной рамки.
• Полученный размер фиксируют стопорным винтом и определяют показания.

Работая со штангенциркулем, следят за плавностью хода рамки. Она должна плотно, без покачивания сидеть на штанге, при этом передвигаться без рывков умеренным усилием, которое регулируется стопорным винтом. Необходимо, чтобы при совмещенных губках нулевой штрих нониуса совпадал с нулевым штрихом штанги. В противном случае требуется переустановка нониуса, для чего ослабляют его винты крепления к рамке, совмещают штрихи и вновь закрепляют винты.

Перед измерением детали необходимо прежде всего проверить совпадение нулевого штриха нониуса с нулевым штрихом штанги.

Необходимо проверить также плавность движения рамки и ее микрометрической подачи. Рамка не должна заедать, шататься при движении, перекашиваться и смещаться при зажиме.

При измерении штангенциркулем необходимо наблюдать за правильной установкой губок штангенциркуля по отношению к измеряемой плоскости.

Микрометр

Микрометр – высокоточный прибор, предназначенный для измерения линейных величин абсолютным методом. Чтобы определить его показания, необходимо просуммировать значения шкалы стебля и барабана.

Определение показаний прибора

Указателем при отсчете по шкале 2 стебля служит торец барабана, а продольный штрих 1 является указателем для круговой шкалы 3. Пронумерованная шкала стебля показывает количество миллиметров, а его дополнительная шкала служит для подсчета половин миллиметров.

Отметим последний полностью открытый барабаном штрих миллиметровой шкалы стебля. Его значение составляет целое число миллиметров, и на рисунке он обозначен зеленым цветом. Если правее этого штриха имеется открытый штрих дополнительной шкалы (выделен голубым), нужно прибавить 0,5 мм к полученному значению.

При отсчете показаний круговой шкалы 3 в расчет берут то еѐ значение, которое совпадает с продольным штрихом 1. Таким образом, на верхнем изображении показания прибора составляют:

• 16 + 0,22 = 16,22 мм.
• 17 + 0,5 + 0,25 = 17,75 мм.

Распространенной ошибкой является случай, когда неверно учитывают (или не учитывают) величину 0,5 мм. Это связано с тем, что ближайший к барабану штрих дополнительной шкалы может быть открыт частично. При необходимости проверьте себя с помощью штангенциркуля.

Порядок проведения измерений микрометром

Рабочие поверхности микрометра разводят на величину чуть большую, чем размер измеряемой детали, иначе при работе можно еѐ поцарапать. Дело в том, что торцевые поверхности пятки и микрометрического винта имеют высокую твердость для устойчивости к истиранию.

Пятку слегка прижимают к детали и вращают микрометрический винт с помощью трещотки до соприкосновения его с измеряемой поверхностью. Трещотка служит для регулирования усилия натяга – делается обычно 3 – 5 щелчков. Положение микрометрического винта фиксируют с помощью стопорного устройства для того, чтобы не сбить показания при считывании значений со шкалы.

В процессе работы с микрометром его следует держать за скобу таким образом, чтобы была видна шкала стебля, и показания можно было снять на месте.

При измерении диаметра вала, измерительные поверхности нужно выставлять в диаметрально противоположных точках. При этом пятка прижимается к валу, а микрометрический винт, который медленно вращают трещоткой, последовательно выравнивается в двух направлениях: осевом и радиальном. После работы необходимо проверить точность инструмента с помощью эталона.

Устройство гладкого микрометра типа мк-25

Основные элементы конструкции гладкого микрометра представлены на рисунке ниже

и обозначены цифрами:

1. Скоба. Она должна быть жесткой, поскольку еѐ малейшая деформация приводит к соответствующей ошибке измерения.
2. Пятка. Она может быть запрессована в корпус, а может быть сменной у микрометров с большим диапазоном измерений (500 – 600 мм, 700 – 800 мм и т.д.).
3. Микрометрический винт, который перемещается при вращении трещотки 7.
4. Стопорное устройство. У микрометра на рисунке оно выполнено в виде винтового зажима. Используется для фиксации микрометрического винта при настройке прибора или снятии показаний.
5. Стебель. На него нанесены две шкалы: пронумерованная (основная) показывает количество целых миллиметров, дополнительная – количество половин миллиметров.
6. Барабан, по которому отсчитывают десятые и сотые доли миллиметра. Торец барабана также является указателем для шкалы стебля 5.
7. Трещотка для вращения микрометрического винта 3 и регулировки усилия, прикладываемого к измерительным поверхностям прибора.
8. Эталон, который служит для проверки и настройки инструмента. Не предусмотрен для некоторых моделей микрометров МК-25.

Настройка микрометра и проверка его точности

Проверку нулевых показаний микрометра проводят каждый раз перед началом работы, при необходимости выполняют настройку. Ниже приведена общая последовательность действий.

• Проверить жесткость крепления пятки и стебля микрометра в скобе. Протереть чистой мягкой тканью измерительные поверхности.
• Проверить нулевые показания инструмента. Для этого у МК-25 соединяют между собой рабочие поверхности пятки и микрометрического винта усилием трещотки (3 - 5 щелчков). Если прибор настроен правильно, его показания будут равны 0,00.

Для проверки микрометров с диапазоном измерений 25 - 50 мм, 50 - 75 мм и более используют соответствующие им эталоны (концевые меры длины), точный размер которых известен. Эталон, имеющий чистую торцевую поверхность, должен быть зажат без перекосов между измерительными поверхностями прибора усилием трещотки в несколько щелчков. Полученное значение сравнивают с известным, а при необходимости выполняют настройку микрометра в следующей последовательности.

Настройка на ноль

а) Фиксируют микрометрический винт при помощи стопорного устройства в положении с зажатой концевой мерой или соединенными вместе измерительными поверхностями.

б) Разъединяют барабан и микрометрический винт между собой. Для этого придерживают одной рукой барабан, а другой отворачивают корпус трещотки (достаточно полуоборота).

Также возможна конструкция прибора, в которой соединение барабана с микрометрическим винтом осуществлено с помощью винта или прижимной гайки с углублением. В этом случае воспользуйтесь ключом, идущим в комплекте.

в) Нулевой штрих барабана совмещается с продольным штрихом стебля. После этого барабан вновь соединяют с микрометрическим винтом, проводят новую проверку. Настройка повторяется при необходимости

Задание: Составить таблицу и записать значения измерений штангенциркулем и микрометром.

а)        б)        в)

а)        б)        в)

Содержание отчета

1. Описать порядок проведения измерений штангенциркулем и микрометром
2. Составить таблицу и записать значения измерений штангенциркулем и микрометром

Провести замеры с помощью штангенциркуля и микрометра ПКМД и определить абсолютную погрешность инструментов.

Вывод:

Контрольные вопросы:

1. С какой целью применяют штангенциркуль и микрометр?
2. Сколько шкал имеет штангенциркуль и микрометр?
3. Как проводится отсчет целых и десятых долей миллиметра?

Практическая работа № 7.

Определение систематических погрешностей измерений.

Произвести ориентировочный выбор мерительного инструмента для контроля заданного размера.

Цель работы: изучить систематические погрешности результатов наблюдений.

Теоретические сведения

Исключение известных систематических погрешностей из результатов наблюдений или измерений выполняем введением поправок к этим результатам. Поправки по абсолютному значению равны этим погрешностям и противоположны им по знаку. Введением поправок исключаем:

• - погрешность, возникающую из-за отклонений действительной температуры окружающей среды при измерении от нормальной;
• - погрешность, возникающую из-за отклонений атмосферного давления при измерении от нормального;

погрешность, возникающую из-за отклонений относительной влажности окружающего воздуха при измерении от нормальной;

• - погрешность, возникающую из-за отклонений относительной скорости движения внешней среды при измерении от нормальной;
• - погрешность, возникающую вследствие искривления светового луча (рефракции);
• - погрешность шкалы средства измерения;
• - погрешность, возникающую вследствие несовпадения направлений линии измерения и измеряемого размера.

Поправки по указанным погрешностям вычисляем в соответствии с указаниями табл. 1.

Таблица 1

L - непосредственно измеряемый размер, мм; 1НОМ - номинальная длина мерного прибора, мм;1, - действительная длина мерного прибора, мм; Л = 1; -1ном; аь а2 -коэффициенты линейного расширения средства измерения и объекта, 10’6 град"1; tj,t2 - температура средства измерения и объекта, °C; h - величина отклонения направления измерения от направления измеряемого размера, мм; Q -предельное значение допустимой силы ветра, Н; Р - сила натяжения мерного прибора (рулетки, проволоки), Н.

Поправки могут не вноситься, если действительная погрешность измерения не превышает предельной.

Задание. Определить систематические погрешности и записать результат с учетом различных параметров. Данные результатов измерений приведены в приложении, табл. 12.

Пример. Определить систематические погрешности и записать результат с учетом различных параметров.

Получен результат измерения длины стальной фермы Х; = 24003 мм. Измерение выполнялось трехметровой рулеткой из нержавеющей стали при t = минус 20 °C. При этом а = 20,5-10-6, «2= 12,5-10'6, ti = t2= минус 20 °C, 1Н0М = 3000 мм, lj = 3002 мм, h = 35 мм, Р = 9 Н, Q = 1,2 Н.

Поправка на температуру окружающей среды

6 Хкорл = -L[a. (t. - 20 °C) - a2(t2 - 20 °C)] =

= -24003[20,5 • 10 6(-20 - 20) -12,5 • 10 ’6(-20 - 20)] « 7,7 мм.

Действительную длину Xj фермы с учетом поправки на температуру окружающей среды принимаем равной

X, +0XKOp.t = 24003 + 7,7 = 24010,7 мм .

Поправка на относительную скорость внешней среды

Q21hom 1,2-3000

0ХКППГ = Хн0"-= "*7” = 2,22 мм.

к°р-с 24Р2 24-92

Действительную длину х, фермы с учетом поправки на относительную скорость внешней среды принимаем равной

х. + 0 = 24003 + 2,22 = 24005,22 мм.

1 кор,с ’ ’

Поправка на длину шкалы среднего измерения

= Д=Д1,

1 но м

Al = 1, - 1ном = 3002 - 3000 = 2 мм,

<9 X 24003 2 = 16,002 мм. кор’* 3000

Действительную длину х, фермы с учетом поправки на длину шкалы средства измерения принимаем равной

Xi +0кор| = 24003 + 16,002 = 24019,002 мм.

Поправка на несовпадение направлений линии измерения и измеряемого размера

,2

352

#ХКОП(1 =---= ——---= 0,025 мм.

кор" 2L 2-24003

Действительную длину х, фермы с учетом поправки несовпадения направлений линии измерения и измеряемого размера принимаем равной

»Koph = 24003 + 0,025 = 24003,025 мм.

Действительную длину Xj фермы с учетом всех поправок принимаем равной

х. + 0 хкорл + 0 хкор с + е хкор, + е хкор h =

= 24003 + 7,7 + 2,22 + 16,002 + 0,025 = 24028,9 мм.

Контрольные вопросы

• 1. Каковы основные признаки, по которым классифицируются погрешности измерений?
• 2. Какие существуют методы обнаружения и оценки систематических погрешностей?
• 3. Каковы правила суммирования систематических погрешностей.

Практическая работа № 8.

Измерение параметров деталей с помощью штангель инструментов, микрометра и специальных измерительных средств

Цель: ознакомить обучающих с методикой измерений деталей с помощью штангенциркуля и микрометра.

Задание: измерить валик ступенчатый валик с помощью штангенциркуля и микрометра и дать заключение об его годности.

Инструмент: 

1. Штангенциркуль.

2. Микрометр

Объект измерения: валик.

Порядок выполнения работы.

1. По чертежу (см. рисунок 1), на котором указаны номинальные размеры и допуски ступеней валика, с помощью таблицы допусков и посадок, находим предельные размеры ступеней валика.

2. Записываем в форму отчёта характеристику измерительных инструментов (табл. 1).

3. Измеряем валик в сечениях 1, 2, 3 по направлениям 1-1 и II-II с помощью штангенциркуля (см. рисунок 2). Результаты измерений заносим в таблицу 2.

4. Измеряем валик в сечениях 1, 2, 3 по направлениям I-I и II-II с помощью микрометра (см. рисунок 2). Результаты измерений заносим в таблицу 2.

5. Делаем заключение о годности валика.

Примечание: если валик годный, то все размеры в сечениях 1, 2, 3 по направлениям 1-1 и П-П не должны выходить за предельные размеры. Погрешности формы (овальности, конусность и т. д.) не должны выходить за пределы допуска на изготовление диаметра ступени.  

6. Оформить отчёт о работе.

1.Характеристика измерительного инструмента.

Чертёж детали.

Схема измерения детали.

2. Результаты измерения  

Контрольные вопросы:

1. Какие средства измерений входят в число штангенинструментов?

2. Область применения штангенциркулей?

3. Перечислите основные части штангенциркуля.

4. Как проводится отсчет по нониусу?

5. Принцип действия микрометра?

6. Перечислите микрометрические инструменты?

7. Из чего состоит и как работает гладкий микрометр?

8. Основные правила при измерении микрометром?

9. Правила измерения штангенциркулем?

Теоретические сведения

Штангенинструменты

Для измерения линейных размеров методом непосредственной оценки служат штангенинструменты. Под этим названием объединяют большую группу инструментов:

штангенциркули (рис. а, б)

1 - штанга; 2 – губки для измерений (наружных и внутренних); 3 – рамка; 4 – винт для фиксации рамки; 5 – нониус; 6 – линейка глубиномера; 7 – устройство для точного перемещения рамки;

штангенглубиномеры (рис. в)

1 – штанга; 2 – основание; 3 – рамка: 4 – нониус;

штангенрейсмасы (рис. г) и ряд других штангенинструментов специального назначения

1 – выступ рамки; 2, 4 – измерительные ножки; 3 – держатель измерительной ножки; 5 – нониус; 6 – рамка; 7 – штанга; 8 – основание; d – диаметр измеряемой детали; b – толщина измерительных губок;

h – глубина отверстия или высота уступа

В качестве отсчетного устройства у этих инструментов используется шкала штанги (линейки) с делениями через 1 мм. Отсчет делений по этой шкале производят при помощи нониуса – вспомогательной подвижной шкалы. Нониус – равномерная дополнительная шкала с пределом измерений, равным цене деления основной шкалы. Нониусы бывают двух типов: жесткие и подвижные. Если нулевой штрих нониуса совпадает с нулевым штрихом основной шкалы при плотно сжатых измерительных губках, то это означает, что инструмент правильно установлен в нулевое положение. При перемещении нулевого штриха нониуса между делениями основной шкалы штрихи нониуса будут поочередно совпадать со штрихами основной шкалы. Число десятых и сотых долей миллиметра при отсчете по нониусу равно номеру штриха нониуса, совпавшего со штрихом основной шкалы, умноженному на цену деления нониуса.

Штангенциркули

Штангенциркули предназначены для измерения наружных и внутренних размеров. Выпускают четыре варианта штангенциркулей: ШЦ-I (с двусторонним расположением губок); ШЦТ-I (без губок для внутренних измерений, губки для наружных измерений выполнены из твердого сплава); ШЦ-II и ШЦ-III. Наибольшее распространение получили штангенциркули ШЦ-I и ШЦ-II.

По штанге штангенциркуля ШЦ-I (см. рис.а) перемещается рамка 3 со вспомогательной шкалой (нониусом) 5. Шкала нониуса выполнена непосредственно на рамке, которая может закрепляться в заданном положении при помощи стопорного винта 4. К рамке штанги прикреплена линейка глубиномера 6. Плотное прилегание рамки к штанге обеспечивается пружиной, которая располагается в пазу рамки.

Штангенциркуль ШЦ-II (см. рис. б) имеет двустороннее расположение губок. Так же как и штангенциркуль ШЦ-1 он состоит из штанги 1 с неподвижными губками и рамки 3 с подвижными губками. Одна пара губок 2 предназначена для измерения наружных и внутренних размеров. Вторая пара губок 2 имеет остро заточенные концы и используется для разметки. У штангенциркуля ШЦ-II отсутствует линейка для измерения глубины отверстий, но имеется специальное устройство 7 для точного перемещения рамки по штанге.

Остроконечными губками 2 штангенциркуля можно наносить дуги окружностей при выполнении разметочных работ. Они могут быть также использованы для определения размеров в труднодоступных местах.

Вторая пара губок предназначена для измерения как наружных, так и внутренних размеров. Поверхность губок для измерения наружных размеров плоская, а для измерения внутренних размеров – цилиндрическая. Толщина губок в сомкнутом состоянии составляет обычно 10 мм (указано на подвижной или неподвижной губке). При проведении измерений к показаниям шкалы необходимо прибавить 10 мм (толщину губок).

При измерении штангенциркулем следует проверить:

• плавность перемещения рамки по всей длине штанги;
• плотность прилегания измерительных губок друг к другу (в сведенном положении не должно быть просвета между губками);
• точность совпадения нулевого штриха нониуса с нулевым штрихом шкалы, т.е. правильность установки измерительных губок на ноль;
• точность совпадения торца линейки глубиномера с торцем штанги.

Измерять следует только обработанные детали, чтобы предупредить повреждение измерительных губок. При проведении измерений необходимо точно, без перекосов, сопрягать измерительные плоскости (ребра) измерительных губок с измеряемыми поверхностями детали. При определении размера проверяемой детали следует обращать внимание на указатель точности измерения, выбитый на нониусе штангенциркуля.

Микрометрические инструменты

Микрометрические инструменты широко применяют для контроля наружных и внутренних размеров, глубин пазов и отверстий. Измерение микрометрическими инструментами осуществляется методами непосредственной оценки, т.е. результаты измерений непосредственно считываются со шкалы инструмента. Принцип действия этих инструментов основан на использовании пары винт-гайка, преобразующей вращательное движение винта в поступательное движение его торца (пятки).

К группе микрометрических инструментов относятся:

1) микрометры для измерения наружных размеров,

2) микрометрические нутромеры для измерения диаметров отверстий и ширины пазов,

3) микрометрические глубиномеры для измерения глубины отверстий и пазов и высоты уступов.

Гладкие микрометры МК с пределом измерений 25 мм предназначены для измерения наружных размеров деталей (рис. 1.3.12, а). К основным деталям и узлам гладкого микрометра относятся скоба 1, пятка 2, микровинт 4, стопор 5 винта, стебель 6, барабан 7 и трещотка 8. На стебле б вдоль продольного штриха нанесена основная шкала. Цена деления основной шкалы 0,5 мм, а предел ее измерений – 25 мм. Для удобства отсчета четные штрихи шкалы, имеющие целые значения размера, отложены снизу продольного штриха. На коническом срезе барабана 7 нанесено 50 делений круговой шкалы с ценой деления 0,01 мм.

Гладкий микрометр МК:

а – устройство: 1 – скоба; 2 – пятка; 3 – установочная мера; 4 – микровинт; 5 – стопор; 6 – стебель; 7 – барабан; 8 – трещотка;

б – сменная пятка: 1,2 – гайка; 3 – пятка;

в – регулируемая пятка: 1 – фиксатор; 2 – пятка  

При измерениях изделия помещают без перекоса между пяткой и микровинтом. Вращая барабан за трещотку до тех пор пока она не начнет проворачиваться, плотно прижимают измерительные поверхности к поверхностям детали.

Пределы измерения микрометров зависят от размера скобы и составляют 0...25; 25...50; 275...300; 300...400; 400...500; 500...600 мм. Микрометры для размеров более 300 мм оснащены сменными (рис. б) или регулируемыми (рис. в) пятками, обеспечивающими диапазон измерений 100 мм. Регулируемые пятки 2 крепятся в заданном положении фиксаторами 1 (см. рис. в), а сменные пятки 3 – гайками 1 и 2 (см. рис. б). Перед измерениями микрометры устанавливают в исходное (нулевое) положение, при котором пятка и микровинт прижаты друг к другу или к поверхности установочных мер 3 (см. рис. а) под действием силы, ограниченной трещоткой.

При измерении микрометром необходимо придерживаться следующих основных правил:

• убедиться в правильности выбора микрометра в зависимости от размера детали (пределы измерения указаны на скобе микрометра);
• проверить плавность вращения микрометрического винта;
• убедиться в точности установки микрометра на ноль (при полном, без просвета, соприкосновении пятки скобы и торца микрометрического винта нулевые штрихи на стебле и конической части барабана должны совпадать, при этом прощелкивает механизм трещотки);
• при измерении прочно удерживать микрометр за скобу, плотно, без перекосов, сопрягая измерительные поверхности микрометpa с поверхностями детали, размер между которыми измеряется, вращать микрометрический винт до прощелкивания механизма трещотки.

Микрометрический глубиномер

Основанием микрометрического глубиномера является поперечина 1, в которую запрессован стебель 4 с основной шкалой и гайкой микрометрического винта. В гайку ввинчивается микрометрический винт, на котором установлен барабан. Вращение винта осуществляется при помощи трещотки или фрикционной передачи (передачи вращательного движения за счет трения двух сопрягаемых поверхностей), которая проворачивается вхолостую, когда измерительное усилие достигает определенной величины.

При вращении барабана 2 при помощи трещотки 3 вместе с ним вращается и микрометрический винт, ввинчиваясь в микрометрическую гайку. В торце микровинта выполнено отверстие, в которое вставляют сменные измерительные стержни 6. Микрометрические глубиномеры обеспечивают диапазоны измерений 0...25; 25... 50; 50... 75; 75... 100. Изменение диапазона измерений микрометрического глубиномера осуществляется за счет замены сменных стержней 6.

1 – поперечина; 2 – барабан; 3 – трещотка; 4 – стебель; 5 – стопорный винт; 6 – сменный стержень; 7 – проверяемая деталь

Измерения микрометрическим глубиномером необходимо выполнять в следующей последовательности:

• установить в отверстие микрометрического винта измерительный стержень, длина которого должна соответствовать глубине отверстия;
• установить микрометрический глубиномер на ноль;
• установить основание поперечины на базовую поверхность,
• относительно которой будут производиться измерения, и слегка притереть;
• вращая микрометрический винт, переместить измерительный стержень вниз до упора;
• зафиксировать положение микрометрического винта при помощи стопорного винта 5 и считать размер.

Показания со шкалы микрометра считывают следующим образом:

1. по основной шкале, расположенной на стебле микрометрической головки, считывают целые миллиметры и половины миллиметров, размер определяют по штриху основной шкалы, видному из-под скоса барабана;
2. по круговой шкале барабана определяют сотые доли миллиметра по штриху шкалы барабана, совпадающему с продольным штрихом основной шкалы;
3. к показаниям, считанным по основной шкале, прибавляют показания, считанные со шкалы барабана. Полученная сумма и будет являться размером проверяемой детали.