Metrologia_Norin_10

УДК 621.753.1/2:389 (076)

Рецензент канд. техн. наук, доцент А. П. Орлов (СПбГАСУ)

Метрология, стандартизация и сертификация: програм-

ма, методические указания и задания к контрольной работе для студентов безотрывной формы обучения специальности 190205 – Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование / сост. В. А. Норин; СПбГАСУ. – СПб., 2010. – 44 с.

Приведены указания и даны рекомендации по самостоятельному изучению дисциплины «Метрология, стандартизация и сертификация». Приведены 25 вариантов заданий к контрольной работе.

Табл. 17. Ил. 1. Библиогр.: 10 назв.

© Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, 2010

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

Программа, методические указания и задания к контрольной работе для студентов безотрывной формы обучения специальности 190205 – подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины

и оборудование

Составитель Норин Вениамин Александрович

Редактор О. Д. Камнева Корректоры К. И. Бойкова, М. А. Котова Компьютерная верстка А. А. Стешко

Подписано к печати 22.12.10. Формат 60×84 1/16. Бум. офсетная. Усл. печ. л. 2,6. Тираж 200 экз. Заказ 164. «С» 135.

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет. 190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 4.

Отпечатано на ризографе. 190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 5.

ВВЕДЕНИЕ

Целью изучения дисциплины «Метрология, стандартизация и сертификация» является овладение студентами навыками применения стандартов и технических средств измерения в процессе производства, ремонта и технического обслуживания автомобилей. Предусматривается также получение знаний по теоретическим основам метрологии, стандартизации и сертификации для творческого решения возникающих задач в профессиональной области.

Задачи изучения дисциплины:

овладение знаниями в области теоретической метрологии, стандартизации и сертификации на автомобильном транспорте, в области совершенствования технических измерений и стандартизации как основ повышения качества автомобильной техники;овладение практическими навыками грамотной обработки результатов измерений и правильного выбора технических средств измерений, применение положений стандартов для управления качеством продукции, контроля соблюдения установленных допусков размеров и формы поверхностей реальных деталей с по-

мощью технических средств измерения.

Для изучения дисциплины студентам необходимо иметь программу, учебную литературу, методические указания и задание к контрольной работе. Изучать дисциплину рекомендуется по темам с составлением краткого конспекта, в который следует вносить основные положения рассматриваемых вопросов. Усвоив полностью программу курса, студент может приступить к выполнению контрольной работы.

1.МЕТРОЛОГИЯ

1.1.Основные понятия метрологии

Физические свойства, величины и шкалы. Качественная и количественнаяхарактеристикиизмеряемыхвеличин. Системыфизических величин и их единиц. Международная система единиц физических величин SI. Эталоны.

1.2. Виды, методы и средства измерений

Виды измерений: равноточные, неравноточные, однократные, многократные, статические, динамические, технические, метрологические, абсолютные, относительные, прямые, косвенные, совокупные, совместные. Методы измерений: непосредственная оценка, сравнение с мерой, дифференциальный, нулевой, контактный и бесконтактный. Классификация средств измерений, основные метрологические характеристики СИ, погрешности СИ, нормирование погрешностей СИ, классы точности СИ.

1.3. Теория погрешностей

Понятие погрешности измерения, классификация погрешностей измерения. Систематические погрешности, способы их обнаружения и исключения. Случайные погрешности, законы распределения, точечные оценки параметров распределения случайных величин, интервальные оценки. Грубые погрешности, обнаружение и исключение грубых погрешностей.

1.4. Обработка результатов измерений

Закономерности формирования результата измерения. Понятие многократного измерения. Обработка измерений с однократными наблюдениями, обработка прямых многократных равноточных измерений, обработка неравноточных измерений, обработка результатов косвенных измерений.

1.5.Организационные, научные, правовые

иметодические основы обеспечения единства измерений

Понятие единства измерения. Организационные основы обеспеченияединстваизмерений(ОЕИ), научно-методическиеипра- вовые основы ОЕИ. Технические основы ОЕИ. Государственный метрологический контроль и надзор. Поверка и калибровка СИ. Основные положения закона РФ об обеспечении единства измерений. Задачи, права и обязанности метрологических служб.

2. СТАНДАРТИЗАЦИЯ ОСНОВНЫХ НОРМ ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТИ

2.1. Взаимозаменяемость. Основные понятия

Понятие взаимозаменяемости. Полная, неполная взаимозаменяемость. Внешняя, внутренняя, функциональная взаимозаменяемость. Размеры, предельные отклонения и допуски. Соединения и посадки.

2.2. Принцип предпочтительности. Ряды предпочтительных чисел

Теоретическая база современной стандартизации. Система предпочтительных чисел. Основные и дополнительные ряды предпочтительных чисел. Производные ряды. Ряды нормальных линейных размеров.

2.3. Единые принципы построения систем допусков и посадок для типовых соединений деталей машин

Диапазон и интервалы размеров, единицы допусков. Понятия о квалитетах. Ряды полей допусков и основных отклонений.

Учет основных и предпочтительных полей допусков и посадок. Обозначение полей допусков, посадок отклонений на чертежах по ЕСКД. Основныепринципывыборасистемдопусковиквалитетов.

2.4. Методика расчета и выбора посадок

Методика расчета и выбора посадок с зазором. Методика выбора и расчета переходных посадок. Методика расчета посадок с натягом, обеспечивающая надежность соединений. Области применения предпочтительных посадок.

2.5. Стандартизация резьб

Характеристика основных параметров и эксплуатационных требований в резьбовых соединениях. Общие принципы обеспечения взаимозаменяемости цилиндрических резьб: предельные контуры, отклонения шага и угла профиля, приведенный средний диаметр, суммарный допуск среднего диаметра резьбы.

Системадопусковипосадокметрическихрезьб: посадкисзазором, снатягомипереходные, степенииклассыдлинысвинчивания. Допуски метрической резьбы для деталей из пластмасс. Точность изготовления резьбы: влияние отклонений диаметра, шага и половины угла профиля на прочность соединений. Характеристика и взаимозаменяемость метрической конической резьбы.

2.6. Допуски и посадки для подшипников

Система допусков и посадок для подшипников качения: классы точности, допуски и посадки подшипников, расчет и выбор посадок подшипников качения на валы и корпуса.

2.7. Стандартизация конических соединений

Допуски угловых размеров, система допусков и посадок для конических соединений.

2.8. Допуски и посадки шпоночных и шлицевых соединений

Виды шпоночных соединений: свободное, нормальное, плотное. Виды шпонок. Допуски и посадки и контроль шпоночных соединений. Классификация и краткая характеристика шлицевых соединений, допуски и посадки шлицевых соединений

спрямобочным профилем зубьев, с различным центрированием; обозначения шлицевых соединений валов и втулок с прямобочным профилем. Допуски и посадки шлицевых соединений

сэвольвентным профилем зубьев с различным центрированием; допуски нецентрирующих диаметров; обозначение шлицевых соединений с эвольвентным профилем зубьев.

2.9.Нормирование отклонений зубчатых колес и передач

Методика определения допусков для цилиндрических зубчатых передач: допуски по нормам кинематической точности, плавности работы, контакта зубьев, бокового зазора в зацеплении зубьев, колес в передаче; обозначение допусков колес и передач. Особенности нормирования допусков червячных зубчатых колес. Методы и средства контроля зубчатых колес и передач: приемочный и технологический контроль, устройство приборов для контроля зубчатых колес.

2.10. Нормирование шероховатости и волнистости поверхности

Система нормирования и обозначения шероховатости поверхности: основные понятия и термины, выбор параметров шероховатости и их числовых значений, обозначения шероховатости поверхностей. Волнистость поверхностей деталей: основные понятия. Влияние шероховатости, волнистости, отклонений формы

ирасположения поверхностей деталей на взаимозаменяемость

икачество автомобилей. Методы и средства измерения отклонений формы расположения, шероховатости поверхностей.

2.11.Нормирование отклонений формы

ирасположения поверхностей

Классификация отклонений геометрических параметров деталей: отклонение размера, расположения и формы поверхности; волнистость, шероховатость. Система нормирования отклонений формы и расположения поверхностей: отклонения и допуски формы, отклонения формы цилиндрических поверхностей; отклонение формы плоских поверхностей; суммарные отклонения, допуски форм и расположения поверхностей; зависимый и независимый допуски расположения; допуски расположения осей отверстий для крепежных деталей.

2.12. Размерные цепи

Классификация размерных цепей, основные понятия и термины. Методы и способы решения задач по расчету размерных цепей, обеспечивающих полную взаимозаменяемость. Теоретиковероятностный метод решения задач по расчету размерных цепей. Методы группировки взаимозаменяемости и селективная сборка. Метод регулирования и пригонки. Расчет плоских и пространственных размерных цепей.

3.СТАНДАРТИЗАЦИЯ

3.1.Стандартизация. Основные принципы и теоретическая база стандартизации

Понятия и определения. Задачи стандартизации. Стандартизация в Российской Федерации. ГСС. Правовые основы стандартизации. Основные принципы и теоретическая база стандартизации. Методы стандартизации. Виды стандартов. Категории стандартов.

3.2. Методы стандартизации. Международная стандартизация

Упорядочение объектов, унификация, агрегатирование, комплексная стандартизация, опережающая стандартизация. Определение оптимального уровня унификации и стандартизации. Международная организация по стандартизации ИСО. Международная электротехническая комиссия (МЭК). Европейский комитет по стандартизации (СЕН).

4. СЕРТИФИКАЦИЯ

4.1.Основные положения сертификации. Этапы сертификации

Термины и определения. Основные цели, объекты и принципы сертификации. Закон «О техническом регулировании». Обязательное и добровольное подтверждение соответствия. Формы подтверждения соответствия. Декларация о соответствии, сертификат соответствия. Знак соответствия, знак обращения на рынке. Порядок проведения сертификации. Аккредитация органов по сертификации и испытательных лабораторий.

4.2. Системы и схемы сертификации

Системы сертификации, системы сертификации однородной продукции, участники сертификации, схемы сертификации продукции и услуг.

4.3. Сертификация услуг. Сертификация систем качества

Порядок проведения сертификации работ и услуг. Участники сертификацииработиуслуг. Схемысертификацииуслуг. Объекты

и участники сертификации систем качества. Этапы проведения работ по сертификации систем качества. Совершенствование систем качества.

5.ЗАДАНИЯ К КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ

5.1.Теоретическая часть

Вариант № 1

1.Принципы стандартизации.

2.Система сертификации ГОСТ Р 1.0–92 ГСС.

3.Объекты измерения (свойства, величины).

Вариант № 2

1.Виды стандартов.

2.Сертификация систем качества.

3.Средства измерения.

Вариант № 3

1.Международная стандартизация.

2.Участники сертификации.

3.Методы измерений.

Вариант № 4

1.Методы стандартизации.

2.Цели сертификации.

3.Классификация погрешностей.

Вариант № 5

1.Принципы технического регулирования.

2.Сертификация продукции и услуг.

3.Классы точности средств измерений.

Вариант № 6

1.Принципы предпочтительности в стандартизации. Ряды предпочтительных чисел и линейных размеров.

2.Сущность обязательной сертификации. Объекты.

3.Основы обеспечения единства измерений.

Вариант № 7

1.Методы стандартизации.

2.Сущность добровольной сертификации.

3.Основные характеристики измерительных средств.

Вариант № 8

1.Технический регламент.

2.Цели подтверждения соответствия.

3.Виды измерений.

Вариант № 9

1.Виды стандартов.

2.Декларирование соответствия.

3.Основные задачи метрологической службы предприятия.

Вариант № 10

1.Понятие стандартизации и ее задачи.

2.Принципы подтверждения соответствия.

3.Систематические и случайные погрешности.

Вариант № 11

1.Виды стандартов.

2.Сертификат соответствия.

3.Эталонные измерительные средства.

Вариант № 12

1.Международная стандартизация.

2.Знак обращения на рынке.

3.Основные характеристики измерительных средств.

Вариант № 13

1.Государственный метрологический надзор.

2.Формы подтверждения соответствия.

3.Классификация погрешностей измерения.

Вариант № 14

1.Виды стандартов.

2.Сертификация импортной продукции.

3.Метрологические показатели средств измерения.

Вариант № 15

1.Принципы стандартизации.

2.Сертификация услуг.

3.Поверка средств измерений.

Вариант № 16

1.Формы подтверждения соответствия.

2.Виды стандартов.

3.Обработка результатов прямых многократных измерений.

Вариант № 17

1.Калибровка средств измерений.

2.Системы сертификации однородной продукции.

3.Грубые погрешности.

Вариант № 18

1.Цели стандартизации.

2.Государственная система обеспечения единства измерений.

3.Подтверждение соответствия.

Вариант № 19

1.Принципы стандартизации.

2.Схемы сертификации.

3.Обеспечение единства измерений в РФ.

Вариант № 20

1.Международная организация по стандартизации ISO и ее функции.

2.Закон «О техническом регулировании». Основные положе-

ния.

3.Эталоны единиц измерений.

Вариант № 21

1.Принципы технического регулирования.

2.Принципы подтверждения соответствия.

3.Виды государственного метрологического контроля.

Вариант № 22

1.Технический регламент.

2.Схемы сертификации услуг.

3.Международная система единиц.

Вариант № 23

1.Методы стандартизации.

2.Цели технического регулирования.

3.Классы точности средств измерений.

Вариант № 24

1.Международная стандартизация.

2.Декларирование соответствия.

3.Классификация погрешностей.

Вариант № 25

1.Методы стандартизации.

2.Принципы подтверждения соответствия.

3.Показатели качества продуктов труда.

5.2.Практическая часть

5.2.1.Метрология

5.2.1.1. Грубые погрешности

Грубая погрешность, или промах, – это погрешность результата отдельного измерения, входящего в ряд измерений, которая для данных условий резко отличается от остальных результатов этого ряда. При однократных измерениях обнаружить промах невозможно. При многократных измерениях для обнаружения промахов используют статистические критерии: Романовского,

Шарлье, Диксона.

Критерий Романовского

Критерий Романовского применяется, если число измерений n < 20. При этом вычисляется отношение

где xi – проверяемое значение; x – среднее арифметическое значение измеряемой величины; Sx – среднее квадратическое отклонение (СКО).

Далее расчетное значение β сравнивается с критерием βт, выбранным по табл. 1. Если β ≥ βт, то результат xi считается промахом и отбрасывается.

Таблица 1

Значения критерия Романовского βт = f(n)

* Уровень значимости.

Пример решения

При шестикратном измерении расстояний между ориентирами осей здания получены следующие результаты: 25,155; 25,150; 25,165; 25,165; 25,160; 25,180 м. Последний результат вызыва-

ет сомнения. Производим проверку по критерию Романовского, не является ли он промахом.

Найдем среднее арифметическое значение:

Определяем среднее квадратическое отклонение. Для удобства вычислений составим табл. 2.

Таблица 2

Обработка результатов измерений

Оценка СКО:

n

Sx n11 (xi x)2 0,0107 м.

i 1

Вычисляем для сомнительного результата:

Критическое значение при уровне значимости 0,05 и n = 6 составляет 2,1. Поскольку 1,58 < 2,1, результат не является промахом и не исключается из результатов измерений.

Критерий Шарлье

Критерий Шарлье используется, если число измерений велико (n > 20). Пользуясь данным критерием, отбрасывается результат, для значения которого выполняется неравенство

xi x KШ Sx .

Пример решения

При измерении расстояний между колоннами были получены следующие результаты (табл. 3).

Проверяем сомнительный результат измерения – 23,66. Для этого значения не выполняется неравенство xi x KШ Sx , где

KШ = 2,13 (табл. 4).

То есть |23,66 – 23,67| < 2,13 0,0074.

Таким образом, проверяемое значение 23,66 не является промахом и не отбрасывается.

Критерий Диксона

При использовании данного критерия полученные результаты измерений записываются в вариационный возрастающий ряд x1 < x2 < … < xn. Расчетное значение критерия определяется по формуле

KД xn xn 1 . xn x1

Если KД будет больше критического значения Zq, то проверяемое значение считается промахом и отбрасывается. Критические значения критерия приведены в табл. 5.

Пример решения

Было произведено шесть измерений расстояний между сваями. Получены следующие результаты: 25,1; 25,2; 24,9; 25,6; 25,1; 25,2 м. Результат 25,6 м существенно отличается от остальных. Произведем проверку, не является ли он промахом.

Составим вариационный возрастающий рядиз результатов из-

мерений: 24,9; 25,1; 25,1; 25,2; 25,2; 25,6 м. Для крайнего члена этого ряда 26,6 м расчетный критерий Диксона

25,6 25,2

KД 0,57. 25,6 24,9

Как следуетиз табл. 5, по этому критерию результат 25,6 м может быть отброшен как промах при уровне значимости q = 0,05.

Задание

Определить наличие грубых погрешностей в результатах измерений, используя данные табл. 6.

Таблица 6