1.Теоретическая часть

1.1. Основные понятия и термины

Номинальный размер — размер, относительно которого определяются предельные размеры. Служит началом отсчета отклонений.

Допуск — разность между наибольшим и наименьшим предельными значениями параметров (размеров, массовой доли, массы), задаётся на геометрические размеры деталей, механические, физические и химические свойства. Назначается (выбирается) исходя из технологической точности или требований к изделию (продукту). Любое значение параметра, оказывающееся в заданном интервале, является допустимым.

Посадка — это характер соединения деталей.

Отклонение размера — алгебраическая разность между действительным (предельным) и соответствующим номинальным размером.

Отклонения могут быть:

1. положительными (размер больше номинального);

2. отрицательными (размер меньше номинального);

3. нулевыми (размер равен номинальному).

Квалитет ( от немецкого Qualitat – качество) степень точности. Всего в ЕСДП предусмотрено 20 квалитетов, обозначаемых порядковым номером, возрастающим с увеличением допуска 01, О, 1, 2, 3 - 18 (номера 01 и 0 соответствуют двум наиболее точным квалитетам, введенным в систему ИСО после введения 1-го квалитета). Сокращенно допуск по одному из квалитетов обозначают латинскими буквами и номером квалитета, например IT9 — допуск по 9-му квалитету.

Стандартизация - деятельность по установлению правил и характеристик в целях многократного использования, направленная на достижение упорядоченности в сферах производства и обращения

Взаимозаменяемость — свойство элементов конструкции, изготовленных с определённой точностью геометрических, механических, электрических и иных параметров, обеспечивать заданные эксплуатационные показатели вне зависимости от времени и места изготовления при сборке, ремонте и замене этих элементов.

1.2. Предельные калибры. Виды. Назначение

Калибрами называются бесшкальные измерительные инструменты, предназначенные для проверки размеров, формы и взаимного расположения поверхностей деталей. Калибры относятся к одномерным инструментам, так как измерительные части калибров в процессе измерения не меняются.

Предельные калибры имеют размеры номинально равные предельным размерам измеряемой детали. Одна из сторон калибра соответствует наибольшему, а другая - наименьшему заданному предельному размеру. При измерении предельными калибрами проходная сторона должна входить в отверстие или надеваться на вал, а вторая сторона - непроходная - не должна входить в отверстие или надеваться на вал. Непроходная сторона калибра отличается от проходной стороны кольцевой выточкой на ручке или же меньшей длиной измерительной части. Непроходная сторона калибра делается укороченной, потому что она обычно не входит в проверяемое отверстие. С помощью предельных калибров определяют, вышли или не вышли действительные размеры деталей за установленные пределы.

Калибр-скобы

Наиболее распространенными предельными калибрами являются калибр-скобы для контроля гладких валов и калибр-пробки для контроля гладких отверстий.

Калибр-скобы имеют различные конструкции (Их изготавливают одно- и двусторонними из листового материала .Такие скобы применяют для валов диаметром от 1 до 500 мм. Для контроля валов диаметром от 3 до 100 мм применяют скобы, изготовленные из штампованных заготовок. Такие скобы обладают повышенной износостойкостью и долговечностью.

Штампованные скобы изготавливают, как правило, односторонними, а также со сменными измерительными губками.

Повышенная долговечность этих скоб по сравнению со скобами из листовых заготовок объясняется их повышенной жесткостью и более широкой измерительной рабочей поверхностью.

Калибр-пробки

Калибр-пробки для контроля отверстий небольшого диаметра (1 …3 мм) изготавливают двусторонними со вставками из калиброванной проволоки.

Двусторонние калибр-пробки, имеющие вставки с коническими хвостовиками ,применяют для контроля отверстий диаметром от 3 до 50 мм. Длина проходного калибра у этих пробок больше, чем длина непроходного. Для этих же размеров иногда применяют односторонние пробки, у которых проходной и непроходной калибр расположены по одну сторону рукоятки, однако такие пробки сложны в изготовлении и не позволяют контролировать неглубокие глухие и длинные отверстия, поэтому они используются редко.

1.3. Метрология. Средства измерения. Точность измерения. Параметры измерения.

Метрология (от греч. «metron» — мера, «logos» — учение) — наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

Предмет метрологии — измерения, их единство и точность. Метрология включает в себя методы выполнения практически всех измерительных работ на производстве, а также их правовые и теоретические основы.

Правовые основы (законодательная метрология) обеспечивают

В единообразие средств и единство измерений посредством установленных государством правил. Государственное регулирование выполняется посредством правовых актов через федеральные органы исполнительной власти (министерства и ведомства), Государственную метрологическую службу и метрологические службы предприятий и организаций.

Теоретическая (фундаментальная) метрология разрабатывает фундаментальные основы данной науки.

Прикладная (практическая) метрология освещает вопросы практического применения разработок теоретической и положений законодательной метрологий.

Для обеспечения единства измерений выполняются следующие условия:

• применяются только узаконенные правилами единицы измерений;

• устанавливается допустимые погрешности измерений и пределы, за которые они не должны выходить при заданной вероятности.

Основными документами метрологии являются Закон РФ «Об обеспечении единства измерений» и стандарты государственной системы обеспечения единства измерений, которые объединены в следующие группы:

• стандартные справочные данные; стандартные образцы; эталоны единиц физических величин; методики и условия измерений; измерения геометрических, механических, электрических и других величин (например, объем, физико-химический состав и свойства материала);

• методы поверки, калибровки и аттестации. В настоящее время действует более 3 тысяч государственных стандартов на методы контроля и испытаний различных видов продукции.

Точность измерения — это степень приближения результатов измерения к некоторому действительному значению физической величины. Чем меньше точность, тем больше погрешность измерения и, соответственно, чем меньше погрешность, тем выше точность.

Даже самые точные приборы не могут показать действительного значения измеряемой величины. Обязательно существует погрешность измерения, причинами которой могут быть различные факторы.

Погрешности могут быть:

• систематические, например, если тензосопротивление плохо наклеено на упругий элемент, то деформация его решетки не будет соответствовать деформации упругого элемента и датчик будет постоянно неправильно реагировать;

• случайные, вызванные, например, неправильным функционированием механических или электрических элементов измерительного устройства;

• грубые, как правило, допускаются самим исполнителем, который из-за неопытности или усталости неправильно считывает показания прибора или ошибается при обработке информации. Их причиной могут стать и неисправность средств измерений, и резкое изменение условий измерения.

Полностью исключить погрешности практически невозможно, а вот установить пределы возможных погрешностей измерения и, следовательно, точность их выполнения необходимо.

Погрешностью измерения А(Х) называют отклонение результата измерения (Х) от истинного или действительного значения (Х„или Х) измеряемой величины:

Погрешность может быть абсолютной, относительной и при- веденной.

Абсолютная погрешность измерения (Л) представляет собой разность между измеренной величиной и истинным или действительным значением этой величины,

Относительная погрешность измерения представляет собой отношение абсолютной погрешности измерения к действительному значению измеряемой величины. Относительная погрешность может выражаться в долях, тогда б = a или в процентах, тогда с = 2 — 100. Х.

Приведенная погрешность измерения (у) представляет собой отношение абсолютной погрешности к нормированному значению величины, например, ее максимальному значению, т. е. у = А = + — .100, где Х— нормированное значение величины, XД — максимальное значение измеряемой величины). При многократных измерениях в качестве истинного значения, как правило, используют среднее арифметическое значение:

Метрологическое средство измерения – это средство измерения, предназначенное для метрологических целей: воспроизведения единицы и ее хранения или передачи размера единицы рабочим средствам измерения. К метрологическим средствам измерения относятся эталоны, образцовые средства измерения, поверочные установки, стандартные образцы.

По уровню стандартизации различают стандартизованные и нестандартизованнные средства измерения.

Стандартизованными считаются средства измерения, изготовленные в соответствии с требованиями государственного стандарта и соответствующие техническим характеристикам установленного типа средств измерения, полученным на основании государственных испытаний, внесенные в Государственный реестр средств измерений.

Нестандартизованные – уникальные средства измерения, предназначенные для специальной измерительной задачи, в стандартизации требований к которым нет необходимости. Они не подвергаются государственным испытаниям, а подлежат метрологической аттестации.

Высшим звеном в метрологической передаче размеров единиц являются эталоны.

Эталон единицы – средство измерений (или комплекс средств), обеспечивающее воспроизведение и (или) хранение единицы с целью передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений, выполненное по особой спецификации и официально утвержденное в установленном порядке в качестве эталона.

Эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы с наивысшей в стране (по сравнению с другими эталонами той же единицы) точностью, называется первичным.

Специальный эталон воспроизводит единицу в особых условиях и заменяет при этих условиях первичный эталон.

Первичный, или специальный, эталон, официально утвержденный в качестве исходного для страны, называется государственным.

В метрологической практике широко используют вторичные эталоны, значения которых устанавливается по первичным эталонам. Вторичные эталоны являются частью подчиненных средств хранения единиц и передачи их размера. Они создаются и утверждаются в тех случаях, когда это необходимо для обеспечения наименьшего износа государственного эталона.

Вторичные эталоны по своему назначению делятся на эталоны-копии, эталоны сравнения, эталоны-свидетели и рабочие эталоны.

Эталон-копия предназначен для передачи размеров единиц рабочим эталонам. Он не всегда является физической копией государственного эталона.

Эталон-свидетель предназначен для проверки сохранности государственного эталона и для замены его в случае порчи или утраты.

Эталон сравнения применяют для сличения эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличаемы друг с другом.

Рабочий эталон применяют для передачи размера единицы образцовым средствам измерений высшей точности, а в отдельных случаях – наиболее точным средствам измерений.

Образцовое средство измерения – мера, измерительный прибор или измерительный преобразователь, служащий для поверки по ним других средств измерений и утвержденный в качестве образцовых.

Поверка средств измерений – определение метрологическим органом погрешности средств измерений и установления его пригодности к применению.

Параметры измерения.

Различают следующие основные метрологические показатели измерительных средств:

1 — шкала средств измерений (шкала) — часть отсчетного устройства, представляющая собой совокупность отметок и проставляемых у некоторых из них чисел отсчета или других символов, соответствующих ряду последовательных значений величины;

2 — отметка шкалы — знак на шкале, соответствующий некоторому значению измеряемой величины;

3 — цифровая отметка шкалы — отметка шкалы, у которой проставлено число отсчета;

4 — число отсчета — число, соответствующее некоторому значению измеряемой величины или указывающее порядковый номер отметки;

5 — деление шкалы — промежуток между двумя соседними отметками шкалы;

6 — отсчет — число, отсчитанное по отсчетному устройству средства измерений либо полученное счетом последовательных отметок или сигналов;

7 — цена деления шкалы — разность значений величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы;

8 — показание средства измерений — значение величины, определяемое по отсчетному устройству и выраженное в принятых единицах этой величины;

9 — диапазон показаний — область значений шкалы, ограниченная конечным и начальным значениями шкалы;

10 — диапазон измерений — область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности средства измерений;

11 — точность средства измерений — качество средства измерений, отражающее близость к нулю его погрешностей;

12 — класс точности средства измерений — обобщенная характеристика средств измерений, определяемая пределами допускаемых основных и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами средств измерений, влияющими на точность, значения которых устанавливают в стандартах на отдельные виды средств измерений.

Примечание. Класс точности средств измерения характеризует их свойства в отношении точности, но не является непосредственным показателем точности измерений, выполняемых с помощью этих средств.

Средства измерения принято выбирать в зависимости от объектов или элементов, для контроля которых они предназначены, а также от заданной точности измерения и технических условий на изготовление детали или изделия и особенностей самого измеряемого объекта. Следует помнить, что никакое измерение не может быть выполнено абсолютно точно. Его результат всегда содержит некоторую ошибку, которая вызывается различными факторами и определяет величину погрешности измерения.

2. Расчетная часть.

2.1 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

2. Расчет посадки в системе отверстия и вала

Задача 4

Определить предельные размеры Ø 125 отверстия и вала, их допуски, определить посадку и рассчитать характеристики (зазор, натяг). Указать на эскизах размеры отклонения, посадку.

Решение

1. Соединение Ø 125 - посадка в системе отверстия

2. Система отверстия - это совокупность посадок, в которых предельные отклонения отверстия одинаковы (при одном и том же квалитету и одном и том же номинальном размере), а различные посадки достигаются путем изменения предельных отклонений валов. Отверстие в этом случае называется основным отверстием и обозначается H

3. По ГОСТ 25347-82 определяем верхнее и нижнее отклонения отверстия Ø 125H7 и вала Ø125 n6

Для отверстия Ø125 H7

ES- верхнее отклонение отверстия

EI- нижнее отклонение отверстия

ES= +40 мкм=+0,04 мм

EI=0 мкм=0 мм

Для вала Ø125 n6

es- верхнее отклонение вала

ei- нижнее отклонение вала

es= +52 мкм=+0,052 мм

ei= +27 мкм=+0,027 мм

4. Определяем предельные размеры отверстия и вала

Для отверстия Ø 125H7

Dmax- наибольший предельный размер отверстия

Dmin- наименьший предельный размер отверстия

Dmax = D+ES=125+0,04=125,04 мм

Dmin=D+EI=125+0=125 мм

Для вала Ø125 n6

dmax- наибольший предельный размер вала

dmin- наименьший предельный размер вала

dmax = d+es=125+0,052=125,052 мм

d min=d+ei=125+0,027=125,027 мм

5. Определяем допуск отверстия и вала

Для отверстия Ø 125H7

T_D –допуск отверстия

T_D=Dmax- Dmin= 125,04-125=0,04 мм

T_D = ES- EI=0,04-0= 0,04 мм

Для вала Ø125 n6

T_d –допуск вала

T_d=dmax- dmin= 125,052-125,027=0,025 мм

T_d = es- ei=0,052-0,027 = 0,025 мм