ЗМІСТ ПРОГРАМИ КУРСУ „Метрологія і стандартизація”

Модуль 1

Розділ 1. Основи метрології

Тема 1. Предмет і задачи метрології. Види і методи вимірювань.

Загальні відомості. Види і методи вимірювань. Методи прямих вимірювань.

Погрішність вимірювань. Оцінка звичайних погрішностей. Оцінка систематичних погрішностей.

Тема 2. Системи одиниць фізичних величин. Погрішність вимірювань.

Міжнародна система одиниць (СІ). Основні одиниці СІ. Додаткові одиниці СІ. Використання одиниць СІ

Модуль 2

Розділ 2. Методичні основи стандартизації

Тема 3. Принципи та методи стандартизації

Державна система стандартизації. Основні положення. Методичні основи стандартизації. Основна мета і принципи стандартизації. Організація робіт по стандартизації. Категорії нормативних документів по стандартизації і види стандартів. Стандартизація технічної документації.

Методичні особливості стандартизації будівельних матеріалів і виробів. Стандартизація навантаження. Стандартизація впливу навколишнього середовища. Стандартизація розмірів будівельних виробів.

Модуль 3

Розділ 3. Стандартизація будівельних матеріалів, конструкцій та робіт.

Тема 4. Стандартизація і якість продукції. Міжнародна стандартизація

Поняття якості продукції. Система показників якості. Атестація якості. Програма ІСО – 9000.

Тема 5. Стандартизація будівельних матеріалів

Стандартизація неорганічних в`яжучих речовин, стандартизація заповнювачів для бетону, стандартизація цементних бетонів, стандартизація стінових виробів та матеріалів спеціального призначення.

Тема 6. Контроль якості будівельних матеріалів, конструкцій та будівельно-монтажних робіт.

Види контролю. Методи випробування матеріалів та виробів без руйнування. Контроль якості при виробництві будівельно-монтажних робіт.

5

Заняття 1

МІЖНАРОДНА CІСТЕМА ОДИНИЦЬ СІ

Міжнародна система одиниць має ряд достоїнств у порівнянні з іншими системами (СГС, МКГСС та ін.):

1)універсальність - охват нею всіх галузей науки і техніки;

2)уніфікація одиниць для всіх видів вимірювань; так замість ряду одиниць тиску (атмосфера, мм. рт. стовпа, мм. возд. стовпа, бар, пьеза та ін.)

уСІ застосовується одиниця тиску - Паскаль;

3)застосування зручних - для практики основних і більшості похідних одиниць (площа - квадратний метр, обсяг - кубічний метр, напруги - вольтів, електричного опору - Ом і ін.);

4)когерентність (связність, узгодженість) системи; коефіцієнти пропорційності у фізичних рівняннях, що визначають одиниці виробничих величин, дорівнюють безрозмірній одиниці;

5)чітке розмежування в СІ одиниці маси (кілограма) і сили (Ньютона);

6)спрощення запису рівнянь і формул, відсутність у них перевідних коефіцієнтів, що з'являються у зв'язку з тим, що величини, що входять у ці формули, давалися в різних системах одиниць;

7)краще взаєморозуміння при подальшому розвитку науковотехнічних і економічних зв'язків між різними країнами.

Основні одиниці CІ

Метр - довжина, рівна 1650763,76 довжин хвиль у вакуумі випромінювання, відповідного до переходу між рівнями 2р10 і 5d5 атома криптону-86.

Кілограм - одиниця маси, рівна масі міжнародного прототипу кілограма.

Секунда - 9192631770 періодів випромінювання, відповідного до переходу між двома надтонкими рівнями основного стану атома цезію-133.

6

Ампер - сила немінливого струму, який, проходячи по двом паралельним прямолінійним провідникам нескінченної довжини й мізерно малого кругового перетину, розташованим на відстані 1 м один від іншого у вакуумі, створив би між цими провідниками силу, рівну 2·10-7 H на кожний метр довжини.

Кельвін - одиниця термодинамічної температури - 1/273,16 частину термодинамічної температури потрійної крапки води.

Кандела - сила світла, що випускається із площі 1/600000 м2 перетину повного випромінювача в перпендикулярному до цього перерізу напрямкові при температурі випромінювача, рівній температурі затвердіння платини при тиску 101325 Па.

Моль - кількість речовини, що містить стільки ж молекул (атомів, часток), скільки атомів утримується в нукліді вуглецю-12 масою 0,012 кг.

Додаткові одиниці СІ

Радіан - кут між двома радіусами окружності, дуга між якими по довжині дорівнює радіусу. У градуснім обчисленні радіан рівний 57°1744`8``.

Стерадіан - тілесний кут, вершина якого розташована в центрі сфери і який вирізає на поверхні сфери площу, рівну площі квадрата зі стороною, по довжині рівній радіусу сфери.

Тілесному куту 1 cp відповідає плоский кут, рівний 65°32`, куту π cp - плоский кут 120°, куту 2 π cp - плоский кут 180°.

Додаткові одиниці СІ використані для утворення одиниць кутової швидкості, кутового прискорення й інших величин.

7

Заняття 2

ПОХІДНІ ОДИНИЦІ СІ

2.1. Похідні одиниці СІ для механічних величин

Похідні одиниці Міжнародної системи утворюються на підставі законів, що встановлюють зв'язок між фізичними величинами, або на підставі визначень фізичних величин.

Відповідні похідні одиниці СІ виводяться з рівняння зв'язку між величинами (визначальне рівняння), що виражає даний фізичний закон або визначення, якщо інші величини виражаються в одиницях CІ.

Площа. Визначальне рівняння (для прямокутника або квадрата):

S = lb . (2.1)

При довжині l і ширині b, виражених у метрах, площа S виражається у квадратних метрах (скорочене позначення м2).

Одиниця площі СІ - квадратний метр - площа квадрата з довжиною сторони, рівної 1 м.

Обсяг. Визначальне рівняння (для прямокутного паралелепіпеда або

куба):

V = lbh . (2.2)

Якщо l,b та h довжина, ширина й висота - виражені в метрах, обсяг V виражається в кубічних метрах (скорочене позначення м3).

Одиниці об'єму СІ - кубічний метр - об'єм куба, довжина ребер якого рівна 1 м.

Частота. Визначальне рівняння (для коливань із періодом Т): f = T1 .(2.3)

Якщо T - час завершення одного циклу або повного коливання - виражене в секундах, то f- частота коливань - виражається в герцах (скорочене позначення Гц).

Одиниця частоти СІ - герц - частота періодичного процесу, при якім за час 1 c відбувається один цикл періодичного процесу.

Швидкість (лінійна). Визначальне рівняння (для рівномірного руху):

v = lt (2.4)

При довжині пройденого шляху l, вираженого в метрах, і часу t, за яке пройдений цей шлях, вираженого в секундах, швидкість виражається в метрах у секунду (скорочене позначення м/с).

Одиниця швидкості СІ - метр у секунду - швидкість точки, що прямолінійно й рівномірно рухається, при якій вона за час 1 з переміщається на відстань 1 м.

8

Прискорення. Визначальне рівняння (для прямолінійного рівномірного

руху):

а = v2 −t v1 (2.5)

Якщо швидкість v виражена в метрах у секунду й час t- у секундах,

прискорення а виражається в метрах у секунду у квадраті (скорочене позначення м/с2).

Одиниця прискорення СІ - метр на секунду у квадраті - прискорення прямолінійне й рівноприскореної крапки, що рухається, при якім за час 1 с її швидкість збільшується на 1 м/с.

Кутова швидкість. Визначальне рівняння (для рівномірного обертового руху):

ω = ϕt (2.6)

При вираженні - ϕ кута, описаного при обертанні, у радіанах, часі t - у

секундах кутова швидкість виражається в радіанах у секунду (скорочене позначення рад/с).

Одиниця кутової швидкості - радіан у секунду - кутова швидкість такого рівномірного обертового руху, при якім протягом 1 с описується кут, рівний 1 рад.

Кутове прискорення. Визначальне рівняння (для рівнозмінного обертового руху):

ε = ω2 −t ω1 (2.7)

Якщо кутову швидкість із виражати в- радіанах у секунду, а час t у секундах, кутове прискорення ε виразиться в радіанах на секунду у квадраті (скорочене позначення рад/с2).

Одиниця кутового прискорення СІ - радіан на секунду у квадраті - кутове прискорення рівноприскореного обертового руху, при якім за час 1 c кутова швидкість змінюється на 1 рад/с.

Густина. Визначальне рівняння:

ρ = Vm (2.8)

При вираженні маси m у кілограмах і обсягу V у кубічних метрах

густина ρ виражається в кілограмах на кубічний метр (скорочене позначення кг/м3).

Одиниця щільності СІ - кілограм на кубічний метр - густина однорідного тіла, що має в обсязі 1 м3 масу 1 кг.

Під об'ємною масою розуміють середню густину неоднорідного тіла. Виміряється об'ємна маса в тих же одиницях, що й густина.

Питомий обсяг. Визначальне рівняння:

9

υ = ρ1 = Vm (2.9)

При щільності ρ у кілограмах на кубічний метр, обсязі V у кубічних

метрах і масі m у кілограмах питомий обсяг виражається в кубічних метрах на кілограм (скорочене позначення м3/кг).

Одиниця питомого обсягу СІ - кубічний метр на кілограм - питомий обсяг однорідного тіла, при масі 1 кг обсяг, що займає, 1 м3.

Кількість руху. Визначальне рівняння (для тіла, що рухається з постійною швидкістю):

ρ = mυ (2.10)

Якщо маса тіла m виражена в кілограмах, швидкість v - у метрах у секунду, кількість руху р виразиться в кілограм-метрах у секунду (скорочене позначення кг·м/с).

Одиниця кількості руху СІ - кілограм-метр у секунду -кількість руху тіла масою 1 кг, що рухається поступально зі швидкістю 1 м/с.

Момент кількості руху. Визначальне рівняння (для матеріальної точки щодо центру обертання):

L = pr . (2.11)

Якщо кількість руху р дане в кілограм-метрах у секунду, а плече r матеріальної точки щодо центру обертання - у метрах, момент кількості руху L виражається в кілограм-метрах у квадраті в секунду (скорочене позначення кг·м /с).

Одиниця моменту кількості руху CІ - кілограм-метр у квадраті в секунду - момент кількості руху матеріальної точки, що рухається по окружності радіусом 1 м, що й має кількість руху 1 кг·м/с.

Момент інерції (динамічний). Визначальне рівняння:

J = mr2 . (2.12)

При вимірі маси m у кілограмах, радіуса інерції тіла щодо осі r у метрах момент інерції J виражається в кілограм-метрах у квадраті (скорочене позначення кг·м2 ).

Одиниця моменту інерції СІ - кілограм-метр у квадраті - момент інерції матеріальної точки масою 1 кг, що перебуває на відстані 1 м від осі обертання.

Сила. Визначальне рівняння:

F = ma . (2.13)

При вимірі маси т у кілограмах, прискорення а в метрах на секунду у квадраті сила виражається в ньютонах (скорочене позначення Н).

Одиниця сили СІ - ньютон - сила, що повідомляє тілу масою 1 кг прискорення 1 м/с2 у напрямку дії сили.

Рівняння для сили ваги Р:

P = mg (2.14) 10

де g - прискорення вільного падіння. Питома вага. Визначальне рівняння:

γ = VP (2.15)

При вираженні ваги тіла P у ньютонах, об'єму V у кубічних метрах

питома вага в буде виражена у ньютонах на кубічний метр (скорочене позначення Н/м3).

Одиниця питомої ваги CІ - ньютон на кубічний метр - питома вага однорідного тіла, вага якого при обсязі 1 м3 дорівнює 1 Н.

Момент сили. Визначальне рівняння:

M = Fr (2.16)

Якщо силу F виражати в ньютонах, плече сили r у метрах, то момент сили M буде виражений у ньютонахметрах (скорочене позначення Н·м).

Одиниця моменту сили СІ - ньютонметр - момент сили 1 H щодо точки, розташованої на відстані 1 м від лінії дії сили.

Імпульс сили. Визначальне рівняння:

J = Ft . (2.17)

Вимірюючи силу F у ньютонах, час її дії t у секундах, одержимо імпульс сили J у ньютонсекундах (скорочене позначення Н·c).

Одиниця імпульсу сили CІ = ньютонсекунда - імпульс сили, рівної 1 H та діючої протягом 1 с.

Імпульс моменту сили. Визначальне рівняння:

L = mt .(2.18)

Виражаючи момент сили M у ньютонахметрах, час t у секундах, одержимо для імпульсу моменту сили L одиницю ньютон-метр-секунда (скорочене позначення Н·м·с).

Одиниця імпульсу моменту сили СІ - ньютон-метр-секунда - імпульс моменту сили, рівного 1 Н·М і діючого протягом 1 с.

Тиск і нормальний напруга. Визначальні рівняння (для дії сили, спрямованої перпендикулярно до поверхні):

p = FS та σ = FS (2-19)

При вимірі сили F у ньютонах, площі S у квадратних метрах тиск р і нормальна напруга σ виражаються в паскалях (скорочене позначення Па).

Одиниця тиску або нормальної напруги СІ - паскапь - тиск або нормальна напруга, викликувана силою 1 Н, рівномірно розподіленої по поверхні площею 1 м , нормальної до неї.

Модуль поздовжньої пружності. Визначальне рівняння:

E = σε (2.20)

де ε - відносне подовження, рівне

11

ε = l2 ε−l1 (2.21)

Тому що ε - безмірна величина, а σ - механічна напруга виражається в паскалях, одиницею модуля поздовжньої пружності E є паскапь.

Одиниця модуля поздовжньої пружності СІ - паскаль - модуль поздовжньої пружності тіла, у якім нормальна напруга 1 Па викликає відносне подовження, рівне одиниці.

Робота та енергія. Визначальне рівняння (для роботи сили, що переміщає тіло в напрямку її дії):

A = Fl . (2.22)

При вимірі сили F у ньютонах, пройденого шляху l у метрах робота А виражається в джоулях (скорочене позначення Дж).

Одиниця роботи СІ - джоуль - робота сили, рівної 1 Н, при переміщенні нею точки додатка на відстань 1 м у напрямку дії сили.

Джоуль являється також одиницею енергії. Потужність. Визначальне рівняння:

P = At (2.23)

При вимірі роботи А в джоулях, а часу t у секундах потужність P буде виражатися у ватах (скорочене позначення Вт).

Одиниця потужності СІ - ват - потужність, при якій за час 1 з виконується робота 1 Дж.

Ударна в'язкість. Визначальне рівняння (для випадку руйнування зразка під дією удару):

a = SA (2.24)

Якщо А - робота на злам зразка виражається в джоулях, площа поперечного переріза зразка в місці руйнування S - у квадратних метрах, то ударна в'язкість а виражається в джоулях на квадратний метр (скорочене позначення Дж/м2).

Одиниця ударної в'язкості СІ - джоуль на квадратний метр - ударна в'язкість зразка площею поперечного переріза 1м2, що руйнується при ударі, на який затрачається робота, рівна 1 Дж.

Динамічна в'язкість. Визначальне рівняння (для випадку ламінарного плину рідини під дією тиску зрушення):

μ = SvF/ l . (2.25)

При вимірі тиску зрушення F/S у паскалях і зміни швидкості рідини, віднесеного до відстані між шарами v/l у секундах у мінус першого ступеню динамічна в'язкість ц виражається в паскальсекундах (скорочене позначення Па·с).

12

Одиниця динамічної в'язкості CІ - паскальсекнда - динамічна в'язкість середовища, дотичне напруження в якій при ламінарній течії й при різниці швидкостей шарів, що перебувають на відстані 1 м по нормалі до напрямку швидкості, рівної 1 м/с, рівно 1 Па.

Кінематична в'язкість. Визначальне рівняння (для однорідної рідини при ламінарному плині):

Якщо динамічна в'язкість μ виражена в паскальсекундах, а густина ρ у кілограмах на кубічний метр, кінематична в'язкість v виражається у квадратних метрах на секунду (скорочене позначення м2/с).

Одиниця кінематичної в'язкості СІ - квадратний метр на секунду I

кінематична в'язкість середовища з динамічною в'язкістю 1 с і густиною 1 кг/м3.

Поверхневий натяг. Визначальне рівняння:

σ = Fl (2.27)

При виміру сили поверхневого натягу F, що діє нормально до контуру, у ньютонах, а довжини контуру вільної поверхні рідини l у метрах поверхневий натяг (або коефіцієнт поверхневого натягу) 1 виражається в ньютонах на метр (скорочене позначення Н/м).

Одиниця поверхневого натягу - ньютон на метр - поверхневий натяг рідини, на 1 м контуру вільної поверхні якої нормально до контуру й по дотичній до поверхні діє сила 1 Н.

Витрата речовини. Визначальне рівняння (для об'ємної витрати):

Q = Vt (2.28)

При вимірі об’єму V у кубічних метрах, часі t у секундах об'ємна витрата Q виражається в кубічних метрах у секунду (скорочене позначення м/с ).

Одиниця об'ємної витрати СІ - кубічний метр у секунду - об’ємна витрата речовини обсягом L м3 за час 1 с.

Визначальне рівняння (для масової витрати):

M = mt (2.29)

При вимірі маси m у кілограмах, часі t у секундах масова витрата M виражається в кілограмах у секунду (скорочене позначення кг/с).

Одиниця .масової витрати СІ - кілограм у секунду - масова витрата речовини масою 1 кг за час 1 с.

13

2.2. Похідні одиниці СІ для теплових величин

Кількість теплоти (Q) у СІ виміряється в джоулях, оскільки джоуль є універсальною одиницею роботи, енергії й кількості теплоти. У джоулях виміряються й такі термодинамічні (характеристичні) функції, як внутрішня енергія, энтальпія, вільна енергія й вільна энтальпія.

Теплота фазового перетворення й теплота хімічної реакції (L) виміряється в джоулях.

Питома теплота фазового перетворення (і хімічної реакції).

Визначальне рівняння:

l = mL . (2.30)

При вимірі теплоти фазового перетворення L у джоулях і маси тіла m у кілограмах питома теплота фазового перетворення l виразиться в джоулях на кілограм (скорочене позначення Дж/кг).

Одиниця питомої теплоти фазового перетворення або хімічної реакції СІ - джоуль на кілограм - питома теплота процесу, при якім 1 кг речовини одержує (або віддає) кількість теплоти, рівне 1 Дж.

Теплоємність. Визначальне рівняння:

При вимірі початкової t1 і кінцевої t2 температур у Кельвінах, кількості теплоти Q12, витраченого для нагрівання тіла в інтервалі температур від t1 до t2, у джоулях теплоємність C буде виражена в джоулях на кельвін (скорочене позначення Дж/K).

Одиниця теплоємності CІ - джоуль на кельвін - теплоємність тіла, що підвищує температуру на 1 ДО при підведенні до нього кількості теплоти 1 Дж.

Ентропія. Визначальне рівняння:

dS = dQT (2.32)

Тому що елементарна кількість теплоти dQ, повідомлюване системі, виміряється в джоулях, абсолютна температура T- у кельвінах, то зміна ентропії dS виражається в джоулях на кельвін (скорочене позначення Дж/K).

Одиниця ентропії системи - джоуль на кельвін - дорівнює зміні ентропії системи, якої при температурі n К ізотермічнім процесі повідомляється кількість теплоти n Дж.

Питома теплоємність (питома ентропія, питома газова постійна). Визначальне рівняння (для питомої теплоємності):

с = Cm (2.33)

14

При вимірі теплоємності С у джоулях на кельвін і маси m у кілограмах питома теплоємність із виразиться в джоулях на кілограм-кельвін [скорочене позначення Дж/( кг·K)].

Одиниця питомої теплоємності СІ - джоуль на кілограм-кельвін - питома теплоємність речовини масою 1 кг, що має теплоємність 1 Дж /К.

У молекулярній фізиці, хімії й термодинаміку застосовують мольну теплоємність, що виражається в джоулях на молькельвін [скорочене позначення Дж/( моль·K)].

Тепловий потік. Визначальне рівняння:

Φ = Qt (2.34)

Тому що в CІ кількість теплоти Q виміряється в джоулях, час t у секундах, то одиницею теплового потоку Ф (теплової потужності) є ват (скорочене позначення Вт).

Поверхнева щільність теплового потоку. Визначальне рівняння: q = FS (2.35)

При вимірі теплового потоку Ф у ватах, поверхні S у квадратних метрах поверхнева щільність теплового потоку q виразиться у ватах на квадратний метр (скорочене позначення Вт/м2).

Одиниця поверхневої щільності теплового потоку в СІ - ват на квадратний метр - поверхнева щільність теплового потоку, рівного 1 Вт і рівномірно розподіленого на поверхні площею 1 м2.

Коефіцієнт теплообміну (і коефіцієнт теплопередачі). Визначальне рівняння:

α = t2 q−t1 (2.36)

При вимірі поверхневої щільності теплового потоку q у ватах на квадратний метр, різниці температур t2- t1у Кельвінах коефіцієнт теплообміну а виразиться у ватах на квадратний метр-кельвін [скорочене позначення Вт/(м2·K)].

Одиниця коефіцієнта теплообміну СІ - ват на квадратний метр-кельвін - коефіцієнт теплообміну, відповідний до поверхневої щільності теплового потоку 1 Вт/м2 при різниці температур 1 К.

Температурний градієнт. Визначальне рівняння: tl = t1 −l t2 (2.37).

Тому що початкова t1 і кінцева температури тіла на довжині l нормалі до ізотермічної поверхні виражаються в Кельвінах, довжина l - у метрах, те температурний градієнт t/ l виразиться в Кельвінах на метр (скорочене позначення K/м).

15

Одиниця температурного градієнта СІ - кельвін на метр - температурний градієнт поля, у якім на ділянці довжиною 1 м у напрямку градієнта температура змінюється на 1 К.

Коефіцієнт теплопровідності. Визначальне рівняння:

λ = tq l (2.38).

При вимірі поверхневої щільності теплового потоку q у ватах на квадратний метр, градієнта температури t/ l у Кельвінах на метр коефіцієнт теплопровідності X виразиться у ватах на метр-кельвін [скорочене позначення Вт/(м·К)].

Одиниця коефіцієнта теплопровідності СІ - ват на метр-кельвін - теплопровідність речовини, у якім при стаціонарному режимі з поверхневою щільністю теплового потоку 1 Вт/м2 встановлюється температурний градієнт

1 К/м.

Коефіцієнт температуропровідності. Визначальне рівняння:

a = ρλcp (2.3)

Тому що λ - коефіцієнт теплопровідності - виміряється у ватах на метркельвін, ρ - щільність у кілограмах на кубічний метр, ср – питома теплоємність при незмінному тиску - у джоулях на кілограм-кельвін, то коефіцієнт температуропровідності a виразиться у квадратних метрах на секунду (скорочене позначення м2/с ).

Одиниця коефіцієнта температуропровідності CІ - квадратний метр на секунду - температуропровідність речовини теплопровідністю 1 Вт/(м К), питомою теплоємністю при постійному тиску 1 Дж/(кг К) і густиною 1 кг/м3.

Температурний коефіцієнт довжини, обсягу, електричного опору і т.д. Визначальне рівняння:

x2 − x1

безрозмірна, а різниця температур t2-t1 виміряється в Кельвінах, то температурний коефіцієнт а виражається в Кельвінах у мінус першого ступеня (скорочене позначення 1/К або К-1).

Одиниця температурного коефіцієнта CІ - кельвін у мінус першого ступеня - температурний коефіцієнт відносної зміни фізичної величини, при якім зміна температури на 1 K від прийнятої за початкову викликає відносна зміна цієї величини, рівне одиниці.

16

Газова постійна. Визначальне рівняння:

R = pvT (2.41)

При вимірі тиску р у паскалях, питомого обсягу газу v у кубічних метрах на кілограм, абсолютної температури T у кельвінах газова постійна для 1 кг газу (питома газова постійна) R виразиться в джоулях на кілограмкельвін [скорочене позначення Дж/( кг·K)].

Газова постійна для 1 моля газу (універсальна газова постійна) виражається в джоулях на молькельвін [скорочене позначення Дж/(моль·K)].

17

Заняття 3

ПОЗАCІСТЕМНІ ОДИНИЦІ Й ОДИНИЦІ, ЩО ДОПУСКАЮТЬСЯ ДО ЗАСТОСУВАННЯ

3.1. Правила написання позначень одиниць

Для написання значень величин застосовують позначення одиниць буквами або спеціальними знаками (...o , ...', ..."), причому використовують два види літерних позначень: міжнародні (з використанням букв латинського або грецького алфавіту) і українські (з використанням букв українського алфавіту). Умовні літерні позначення фізичних величин (механічних, електричних і ін.) повинні відповідати встановленим у певних державних стандартах.

Прийняті одиниці фізичних величин того самого параметра в межах усього документа повинні бути однаковими. Наприклад, довжина труби прийнята в метрах; товщина стінки труби - у міліметрах.

Одиниці, найменування яких носять імена вчених, у позначенні пишуться із прописної букви: А - ампер, К - кельвін, Гц - герц, H- ньютон, Па - паскаль, Дж - джоуль, Вт - ват, Кл - кулон, В - вольт, Ф - фарад, Ом - ом, См - сіменс, Вб - Вебер, Тл - тесла, Гн - Генрі, Бк - беккерель, Гр - грей, Зв - зіверт.

Міжнародні та вітчизняні позначення відносних і логарифмічних одиниць наведені в табл. 3.3.

Позначення одиниць слід застосовувати тільки після числового значення величин. Їх поміщають у рядок із числовим значенням величини, без переносу на наступний рядок. Між останньою цифрою й позначенням одиниці залишають пробіл, наприклад: 10 м, 15 мм, 20 кг, 80 %, 20 oС. Виключення становлять позначення у вигляді значка, піднятого над рядком, перед якими пробілу не залишають: 20о.

При наявності десяткового дробу в числовім значенні величини позначення одиниці слід поміщати після всіх цифр, наприклад: 423,06 м; 5°45,48' або 5°45'28,8".

При вказівці значень величин із граничними відхиленнями слід містити числові значення із граничними відхиленнями в дужки й позначення одиниці поміщати після дужок або проставляти після числового значення

Якщо в тексті приводиться ряд числових значень однієї величини, то одиницю вимірів указують після останньої цифри, наприклад: 20, 30, 40 м; 5x5x20 мм.

У літерних позначеннях відносин одиниць як знака розподілу повинна застосовуватися тільки одна коса або горизонтальна риса.

18

Допускається застосовувати позначення одиниць, зведених у ступінь (позитивні та негативні). Якщо для однієї з одиниць, що входять у відношення, установлене позначення у вигляді негативного ступеня (наприклад: s-1, т-1',k -1, с-1, м-1 )застосовувати косу або горизонтальну рису не

При застосуванні косої риси позначення одиниць у чисельнику й знаменнику слід поміщати в рядок, добуток позначень одиниць у знаменнику слід містити в дужки.

Вірно: m/s; м/с

W/( m ·K); Вт/(м·К)

Позасистемні одиниці, що допускаються до застосування нарівні з одиницями СІ

*Допускається також застосовувати інші одиниці, що одержали широке поширення, наприклад: тиждень, місяць, рік, століття, тисячоріччя й т.п.

**Допускається застосовувати по-українськи найменування "гон".

***Не рекомендується застосовувати при точних вимірах. При можливості змішання позначення 1 із цифрою 1 допускається позначення L.

Примітка. Одиниці часу (хвилину, годину, добу), плоского кута (градус, хвилину, секунду), астрономічну одиницю, світловий рік, діоптрію й атомну одиницю маси не допускається застосовувати із приставками.

Одиниці, що тимчасово допускаються до застосування

21

3.2. Кратні й дольні одиниці

Розміри метричних одиниць, у тому числі й одиниць Міжнародної системи (CІ), для багатьох випадків практики незручні: або занадто великі або дуже малі. Тому користуються кратними й дольними одиницями, тобто одиницями, у підходяще ціле число раз більшими або меншими одиниці даної системи. Широко застосовуються кратні й дольні одиниці, які виходять множенням вихідних одиниць на число 10, зведене в ступінь. Для утвору найменувань десяткових кратних і дольних одиниць використовують відповідні приставки. Більша частина цих приставок добре відома, але список їх час від часу розширюється. У табл. 3.4. наведений список застосовуваних у цей час десяткових множників і відповідних їм приставок.

Позначення приставки пишеться разом з позначенням одиниці, до якої вона приєднується.

Приставки можна приєднувати тільки до простих найменувань одиниць, що не містять приставок. Приєднання двох і більш приставок підряд не допускається. Наприклад, замість найменування одиниці "мікромікрофарада" слід застосовувати найменування "пікофарада".

При утворі найменування десяткової кратної або дольної одиниці від одиниці маси - кілограма нову приставку приєднують до найменування "грам" (мегаграм 1 Mг=103 кг = 106 г, міліграм 1 мг = 10-6 кг = 10-3 г).

У кратні й дольних одиницях площі й обсягу, а також інших величин, утворених зведенням у ступінь, показник ступеня ставиться до всієї одиниці,

узятої разом із приставкою, наприклад: 1 км2 = (103M)2= 106м2;

1 см3 = (10-2м)3= 10-6 м3.

Множники та приставки для утвору кратних і дольних одиниць і їх найменувань

Для кратних одиниць найменування приставок узяте із грецької мови, а для дольных - з латинського. Приставки фемто (10-15) і атто (10-18) узяті з датської мови.

3.3. Правила округлень результатів вимірів Округлення при обробці результатів спостережень і при записі

результатів вимірів слід виконувати, керуючись наступними правилами:

1.Округляти результат виміру випливає там, щоб він кінчався цифрою того ж розряду, що й значення його погрішності. Якщо десятковий дріб у числовім значенні результату виміру кінчається нулями, то нулі відкидають тільки до того розряду, який відповідає розряду числового значення погрішності.

2.Якщо цифра старшого з розрядів, що відкидаються, менше 5, то цифри, що залишаються, числа не змінюють. Зайві цифри в цілих числах заміняють нулями, а в десяткових дробах відкидають.

Приклади. Числове значення результату виміру 85,6342 при погрішності в межах ±0,04 слід округлити до 85,63. Те ж число при погрішності в межах ±0,012 слід округлити до 85,634. Число 165245 при збереженні чотирьох значущих цифр повинне бути округлено до 165200,

число 165,245 - до 165,2.

3.Якщо цифра старшого з розрядів, що відкидаються, більше або рівна 5, але за нею ідуть відмінні від нуля цифри, то останню цифру, що залишається, збільшують на одиницю.

Приклади. При збереженні трьох значущих цифр число 18598 округляють до 18600, число 152,56 – до 153.

4.Якщо цифра, що відкидається, рівна 5, а наступні за нею цифри не відомі або нулі, то останню цифру, що зберігається, числа не змінюють, якщо вона парна, і збільшують на одиницю, якщо вона непарна.

Приклади. Число 10,5 при збереженні двох значущих цифр округляють до 10, число 11,5 - до 12.

23

Заняття 4 СИСТЕМА КРАЩИХ ЧИСЕЛ І ПРАКТИКА ЇЇ ЗАСТОСУВАННЯ

4.1. Параметри та параметричні ряди

Параметр - це незалежна або взаємозалежна величина, що характеризує який-небудь виріб або явище (процес) у цілому йди їхні окремі властивості. Фіксуються параметри у вигляді параметричних рядів.

Параметричний ряд - це сукупність числових значень параметрів, побудована в певному діапазоні на основі прийнятої системи градації. Закономірна побудова параметрів стандартизуємих об'єктів здійснюється в принципі на основі системи кращих чисел і їх рядів.

Ряди кращих чисел можуть бути виражені у вигляді арифметичних або геометричних прогресій.

Арифметична прогресія характеризується тим, що різниця будь-яких двох сусідніх чисел завжди постійна.

1-2-3-4-5-6...

25-30-35-40-45...

різниця становить відповідно 1 і 5.

Застосування арифметичної прогресії не вимагає округлення чисел. На основі арифметичної прогресії були встановлені ряди діаметрів

підшипників кочення. Істотний недолік арифметичної прогресії - її відносна нерівномірність. При постійній абсолютній різниці відносна різниця між членами арифметичного ряду 1, 2, 3, ..., 10 для чисел 1 і 2 становить 200 %, а для чисел 9 і 10 - усього 11 %.

Східчасто-арифметичні ряди: 1 -1,1 -1,2-1,4-1,6-1,8-2,0-2,2-...

2,5-3,0-3,5-4,0-4,5-5,0-...

145-150-155-160-...

різниця: 0,1; 0,2; 0,5; 5,0.

Геометричні прогресії. Відносна різниця між будь-якими суміжними числами ряду є постійною.

Геометрична прогресія характеризується тим, що відношення двох суміжних чисел постійно й дорівнює знаменнику прогресії:

1-2-4-8-16-3 2-...

1-1,25-1,6-2,0-2,5-3,15-4-...

1-10-100-1000-10000-...

Знаменники: 2; 1,25; 10.

Уперше властивості геометричної прогресії були використана в 1877...1879 рр. офіцером французького інженерного корпуса Ш. Ренаром при розробці системи характеристик бавовняних канатів, які виготовляли б заздалегідь незалежно від місця застосування. За основу був прийнятий канат, 1 м якого мав масу а кг. Знаменник прогресії був обраний з таким розрахунками, щоб кожний п'ятий член ряду давав десятикратне збільшення, тобто

24

αϕ5 = 10а, звідки ϕ = 5 10 Числовий ряд виглядав у такий спосіб:

а; 5 10 ; a(5 10)2 ; a(5 10)3

Після обчислення:

a; 1,5849a; 2,5119a; 3,9811a; 6,0396a; 10a.

Після округлення:

1; 1,6; 2,5; 4; 6,3; 10.

Із цього ряду, умовно позначеного як ряд R5, були згодом утворені ряди R10, R20, R40, що мають відповідно наступні знаменники:

1010 ; 20 10 ; 30 10 .

В1985 р. у нашій країні введений у дію ДЕРЖСТАНДАРТ 8032-84 "Кращі числа й ряди кращих чисел", який є основою для встановлення параметрів у всіх галузях народного господарства, служить базою для вв'язування між собою всіх видів продукції. У ньому передбачено чотири основні ряди кращих чисел (R5, Л10, R20, R40) і два додаткові ряди (R80 і R160), застосування яких допускається в окремих випадках, технічно й економічно обґрунтованих. Ці ряди мають такі знаменники:

ряд R5 5 10 =1,5849 ≈ 1,6;

ряд R10 10 10 = 1,2589 ≈ 1,25;

ряд R20 20 10 = 1,1220 ≈ 1,12;

ряд R40 40 10 = 1,0593 ≈ 1,06;

ряд R80 80 10 = 1,0292 ≈ 1,03; ряд R160 160 10 = 1,01 ≈ 1,015.

25

Основні ряди кращих чисел

Практично у всіх випадках слід прагнути застосовувати одне із цих 40 основних кращих чисел.

Ряди кращих чисел безмежні в обох напрямках. Числа, більші 10, виходять при множенні значень, установлених в інтервалі 1-10 на 10; 100; 1000 і т.д., числа, менші 1 - при множенні на 0,1; 0,01; 0,001 і т.д.

Параметри, обрані по цій системі, забезпечують взаємов’язування матеріалів, виробів, технологічного й монтажного встаткування. У результаті скорочується витрата матеріалів і енергії, зростає ефективність використання встаткування. Ці ряди використовуються при конструюванні технологічного встаткування на підприємствах промисловості будівельних матеріалів, а також при призначенні сортаменту арматури для з/б виробів.

27

Заняття 5 ВИМІР ЛІНІЙНИХ РОЗМІРІВ

5.1. Вимірювальні лінійки Вимірювальні металеві лінійки є робочими штриховими заходами й

призначені для лінійних вимірів шляхом безпосереднього порівняння вимірюваних розмірів зі шкалою заходів.

Лінійки повинні виготовлятися з однієї (мал. 6.1 а) або двома (мал. 6.1 б) шкалами з верхніми межами вимірів 150, 300, 500 і 1000 мм. Шкали лінійок звичайно мають ціну розподілу 1 мм, у рідких випадках 0,5 мм.

а)

б)

Рис. 6.1. Вимірювальні лінійки

Лінійки виготовляють зі сталевої пружинної термообробленої стрічки зі світлополірованою поверхнею. Лінійки повинні мати антикорозійне хромове покриття з товщиною шару не менш 3 мкм. Лінійки з верхньою межею вимірів до 500 мм повинні мати ширину 18-22 мм і товщину 0,4-0,6 мм, а лінійки з межею виміру 1000 мм, відповідно, 36-40 мм і 0,8-1,0 мм.

Торцева грань більшості лінійок збігається з нульовим штрихом і є базовою при вимірах. Вимір проводиться безпосереднім накладенням лінійки на деталь, що перевіряється. Відлік розміру по лінійці необхідно робити таким чином, щоб не з'явилися помилки паралакса (мал. 6.2).

Для виміру більших розмірів застосовують рулетки (мал. 6.3). Нижче наведені межі виміру рулеток і відповідні їм граничні погрішності.

5.2. Штангенінструменти Штангенінструменти (штангенциркулі, штангенглибиноміри,

штангенрейсмаси та ін.) мають штангу, на якій нанесена основна шкала з інтервалом розподілу 1 мм, і ноніус - допоміжну шкалу, що служить для точного відліку часток розподілів. Пристрій штангенінструментів визначається їхнім призначенням.

Рис. 6.4. Штангенциркулі

Найпоширенішим видом штангенінструмента є штангенциркуль (мал. 6.4). Штангенциркулі випускаються наступних трьох типів: ШЦ-I - із двостороннім розташуванням губок, для зовнішніх і внутрішніх вимірів і з лінійкою для виміру глибин (мал. 6.4 а), величина відсвіту по ноніусу становить 0,1 мм; ШЦ-II – із двостороннім розташуванням губок, для виміру та для розмітки (мал. 6.4 б), величина відліку по ноніусу становить 0,05 або 0,1 мм і ШЦ-III - з однобічними губками для зовнішніх і внутрішніх вимірів (мал. 6.4 в) з величиною відліку по ноніусу 0,05 мм або 0,1 мм.

29

Основними частинами штангенциркулів є: штанга 1, вимірювальні губки 2, рамка 3, затискач рамки 4, ноніус 5, мікрометрична подача 6 і лінійка глибиноміра 7 (тільки в штангенциркуля ШЦ II).

а) б) Рис. 6.5. Штангенглибиномір і штангенрейсмас

Штангенглибиноміри (мал. 6.5 а) призначають для виміру глибин до 500 мм. Рамка 3 штангенглибиноміра має доведену вимірювальну поверхню підстави 4. При розташуванні вимірювальних поверхонь підстави й торця штанги 2 в одній площині відлік по ноніусу 1 дорівнює нулю.

Штангенрейсмаси (мал. 6.5 б) призначені для розмічальних робіт і для виміру висоти деталей, установлених на плиті. При розмітці штангенрейсмас установлюють на заданий розмір і, переміщаючи по плиті уздовж заготовки, що розмічається, наносять вістрям розмічальної ніжки на вертикальній поверхні заготовки горизонтальну лінію. Для виміру висотних розмірів замість розмічальної ніжки установлюють вимірювальну, що має нижню плоску й верхню з гострим ребром вимірювальні поверхні. При використанні верхньої вимірювальної поверхні до величини відліку повинен додаватися розмір ніжки. Основні метрологічні характеристики штангенінструментів дані в табл. 6.1.

Таблиця 6.1. Межі вимірів, що й допускаються погрішності штангенінструментів

При вимірі штангенінструментами розмір визначається відліком по шкалі штанги, зробленим щодо нульового штриха ноніуса. Відлік по нульовому штрихові ноніуса дозволяє визначити ціле число розподілів шкали, що полягає в обмірюваному (або встановленому) розмірі. Оцінка частини розподілу, що полягає між нульовим штрихом ноніуса й найближчим штрихом, розташованим з боку початку основної шкали, проводиться за допомогою шкали ноніуса.

Схема ноніуса з величиною відліку 0,1 мм показана на мал. 6.6а. Основна шкала має ціну розподілу 1 мм. Інтервал розподілів ноніуса при зазначеній вище величині відліку звичайно рівний 0,9 або 1,9 мм, а число розподілів 10. У нульовім положенні ноніуса нульові штрихи ноніуса й шкали збігаються, а останній штрих ноніуса (десятий) збігається з дев'ятим або дев'ятнадцятим розподілом шкали. Якщо ноніус зрушити вправо на 0,1 мм, то його перший штрих збігається з найближчим розподілом шкали, при зрушенні на 0,2 мм збігається другий штрих, при зсуві на 0,3 мм - третій штрих і т.д. У такий спосіб зсув ноніуса вправо в межах 1 мм визначається номером штриха ноніуса, що збіглися з розподілом шкали. У загальному випадку в такий же спосіб визначається зсув ноніуса щодо будь-якого штриха шкали. Цей зсув, виражене в десятих частках міліметра, додане до цілого числа міліметрів, укладеному між нульовими штрихами шкали й ноніуса, визначає розмір, на який установлений штангенінструмент. Таким чином, ноніус дозволяє замінити окомірну оцінку розподілу по взаємнім розташуванню штрихів шкали й відлікового штриха більш точною оцінкою по збігові штрихів шкали й ноніуса.

31

Крім ноніусів з величиною відліку 0,1 мм, застосовуються ноніуси з величиною відліку 0,05 і в рідких випадках 0,02 мм (мал. 6.6 б и в). На мал. 6.6 дані приклади відліку по цих ноніусах.

Рис. 6.6. Ноніуси штангенінструментів

6.3. Індикатори годинного типу Індикатори годинного типу є вимірювальними головками із зубчастою

передачею. Індикаторами називаються важільно-зубчасті й зубчасті вимірювальні головки, у яких при вимірі стрільця може робити один або більш обертів. Індикатори підрозділяються на тип I - з радіальним переміщенням вимірювального стрижня паралельно шкалі й тип II - торцеві індикатори з переміщенням вимірювального стрижня перпендикулярно до шкали (паралельно осі корпуса). Індикатори із ціною розподілу 0,01 мм випускаються з межами виміру 0-5 або 0-10 мм при діаметрі корпуса 60 мм і з межами виміру 0-2 і 0-3 мм при діаметрі корпуса 42 мм (малогабаритні індикатори).

Принципова схема й пристрій індикатору з діаметром корпуса 60 мм показані на мал. 6.7а та б.

Індикатор має циліндричний корпус, у який запресовані втулка і гільза. Індикатор годинного типу має вимірювальний стрижень 1 із зубчастою нарізкою, зубчасті колеса 2, 4, 5 і 6. На осі колеса 5 закріплена стріла 3. Пружина 7 усуває зазор у зубчастих колесах. Усі деталі розміщені в закритому корпусі. Індикатор має дві шкали зі стрілками: малу — для відліку цілих міліметрів і більшу — для відліку часток міліметра. При переміщенні вимірювального стрижня на 1 мм стрільця робить повний оберт. Установка стрілки на нуль здійснюється обертанням шайби 8.

Випускають також індикатори годинного типу із цифровим (електронним) відліком.

32

Важільно-зубчасті вимірювальні головки відрізняються від індикаторів годинного типу тим, що в них, крім зубчастої передачі, є важільна система, що збільшує передаточне число механізму й підвищувальна точність відліку.

Рис. 6.7. Індикатор годинного типу

Ціле число міліметрів відлічується стрілкою покажчика обертів по малій шкалі. Соті частки міліметрів відлічуються стрілкою по великій шкалі. При підйомі вимірювального стрижня (прямій хід) показання читають по зовнішніх цифрах великої шкали (збільшення за годинниковою стрілкою). При опусканні вимірювального стрижня (зворотний хід) показання читають по внутрішніх цифрах великої шкали (збільшення проти годинникової стрілки).

6.8. Мікрометри годинникового типу Мікрометричні інструменти засновані на застосуванні гвинтової пари,

що перетворить обертовий рух мікрометричного гвинта в поступальне.

33

ДЕРЖСТАНДАРТ 6507-60 установлює наступні типи мікрометрів: МК - мікрометри гладкі для виміру зовнішніх розмірів виробів (мал.

6.9);

МЛ - мікрометри листові із циферблатом, для виміру товщини аркушів і стрічок;

МТ - мікрометри трубні для виміру товщини стінок труб; МЗ - мікрометри зубомерные для виміру довжини загальної нормалі

зубчастих коліс.

На мал. 6.9 показаний пристрій мікрометра заводу "Калібр". У скобу 1 мікрометра запресовані пятка 2 і стебло 5. Мікрометричний гвинт 4 угвинчується в мікрогайку 7. Гладкий отвір стебла забезпечує точний напрямок мікрогвинта. Для виключення зазору в різьбленні мікропари різьблення мікрогайки виконане на її розрізаному кінці, постаченому зовнішнім різьбленням і конусом. На це різьблення нагвинчують регулювальну гайку 8, якої стягають мікрогайку доти, поки мікрогвинт не буде переміщатися в ній без зазорів. На мікрогвинт надівається барабан 6, закріплений настановним ковпачком 9. В останньому просвердлений глухий отвір для пружини й зуба 11, що впирається в зубчасту поверхню тріскачки 10. При обертанні тріскачки вона передає мікрогвинту крутний момент певної величини, необхідної для забезпечення вимірювального зусилля в межах від 500 до 900 сн (допустиме коливання вимірювального зусилля в одного мікрометра не більш 200 сн).

Рис. 6.9. Мікрометр

Для закріплення гвинта в положенні, що вимагається, передбачений стопор, що полягає із втулки 13 і стопорного гвинта 12, що затискає гладку частину мікрогвинта. Частина мікрометрів випускається з п'ятами й мікрогвинтами, оснащеними твердосплавними пластинками. Мікрометри з межами виміру понад 25 мм забезпечуються настановними заходами 3 для установки мікрометра на нижню межу виміру. На стеблі мікрометра нанесені шкала з розподілами через 0,5 мм (крок гвинта S=0,5 мм) і поздовжній відліковий штрих. Для зручності відліку парні штрихи шкали нанесені на

34

одну сторону штриха, а непарні - по іншу. На конічному кінці барабана нанесена кругова шкала із числом розподілів n=50.

Ціна розподілу з мікрометра визначається формулою

Поворот барабана на один розподіл викликає осьове переміщення гвинта на 0,01 мм.

Перед виміром слід перевіряти установку мікрометра на нуль. Для цього обертають мікрогвинт за тріскачку до зіткнення вимірювальних поверхонь п'яти й мікрогвинта й провертання тріскачки. При правильній установці мікрогвинта нульовий штрих барабана повинен збігтися з поздовжнім штрихом на стовпі. У випадку їх розбіжності слід зробити установку мікрометра на нуль. Для цього закріплюють мікрогвинт стопором і обережно відгвинчують настановний ковпачок на півоберту. У результаті звільняється барабан, який повертають щодо мікрогвинта до збігу нульового штриха зі звітним штрихом, після чого барабан знову закріплюють настановним ковпачком. Зроблену установку необхідно перевірить описаним вище способом.

При вимірі виріб поміщають між п'ятою й мікрогвинтом, який обертають за тріскачку доти, поки вона не стане провертываться. Після цього роблять відлік показань.

Ціле число міліметрів і половину міліметра відраховують краєм скосу барабана по шкалі стебла. Соті частки міліметра визначають по порядковому номеру штриха барабана, що збігається з поздовжнім штрихом стебла.

Скіс на барабані для шкали сотих часток міліметра наближає її до шкали стебла й тим самим охороняє від викривлень при читанні показань (паралакса).

35