Министерство образования и науки Российской Федерации

Череповецкий государственный университет

Институт металлургии и химии

Кафедра «Машины и агрегаты металлургических заводов (МАМЗ)»

Метрология, стандартизация и сертификация

Учебно-методическое пособие к выполнению практических работ

Направление: 550500 - металлургия

Специальность: 150106 – обработка металлов давлением

150101 – металлургия чёрных металлов

240801 – машины и аппараты химических производств

Череповец 2007

ВВЕДЕНИЕ

Программой курса «Метрология, стандартизация и сертификация» предусмотрено выполнение практических работ, основной задачей которых является закрепление знаний, полученных студентами в процессе изучения теоретического курса, развитие практических навыков в работе со справочной литературой и стандартами и выборе средств измерения.

Перед выполнением работы студент обязан изучить соответствующую тему лекционного курса и получить задание от преподавателя.

Работа 1

Выбор универсальных измерительных средств.

Универсальные измерительные средства выбираются по величине допускаемой погрешности измерения _изм, которая зависит от допуска Т на изготовление изделий. Допуск Т рассчитывается как разность наибольшего и наименьшего предельных размеров или разность верхнего и нижнего предельных отклонений:

Т=h_max – h_min или T=e_s – e_i, (1)

где h_max - наибольший предельный размер, h_min - наименьший предельный размер, Е_s - верхнее предельное отклонение, Е_i - нижнее предельное отклонение (указываются в нормативно-технической документации, например: 2±0,16; 3_-0,26; 1200⁺⁵).

Е_s= h_max – h; Е_i= h_min – h, (2)

где h – номинальный размер.

Для широких допусков размеров (относительная точность Т/h 0,0035) допускаемая погрешность измерения _изм = (10…15%)Т, для средних допусков (Т/h=0,0011…0,0034) – _изм = (15…25%)Т, а для узких допусков (Т/h=0,0002…0,001) – _изм = 35%Т.

Предельная погрешность измерения lim (характеристика) выбранного измерительного средства должна удовлетворять следующему условию:

_lim ≤ _изм (3)

Если условию (3) удовлетворяют несколько измерительных средств, то из них выбирают одно, у которого предельная погрешность измерения _lim наибольшая.

Конструкция выбранного измерительного средства должна соответствовать его назначению. Нельзя, например, микрометром измерять отверстие.

Задание.

1. Определить по таблице 2 Приложения предельные отклонения по толщине h₁ горячекатаного проката при ширине 1100 мм, по таблице 3 Приложения предельные отклонения по толщине h₂ при ширине холоднокатаного проката при ширине 1100 мм в зависимости от точности изготовления, которая подразделяется: В – высокая, А – повышенная, Б - нормальная. Рассчитать допускаемые погрешности измерения _изм и выбрать по таблицам 4 и 5 Приложения универсальные измерительные средства для измерения толщин h₁ и h₂ стальных листов (по варианту задания в Приложении 1).

2. Заполнить таблицу 1 метрологических характеристик измерительных средств.

Таблица 1

Размер (h) с обозначением предельных отклонений	Допуск (T), мкм	Характеристика измерительного средства					Допускаемая погрешность измерения Δизм, мкм
		Наименование	Пределы измерений, мм	Диапазон показаний, мм	Цена деления, мм	Предельная погрешность измерения ±Δlim, мкм

Работа 2

Расчет суммарной погрешности измерения

Как при изготовлении, так и при измерении возникают две категории погрешностей: систематические и случайные.

Систематическими называют погрешности, постоянные по абсолютному значению и знаку или изменяющиеся по определенному закону в зависимости от характера неслучайных факторов. Постоянные систематические погрешности могут быть следствием, например, неточной настройки оборудования, погрешности измерительного прибора, отклонения рабочей температуры от нормальной, силовых деформаций и т. п.

Случайными называют непостоянные по абсолютному значению и знаку погрешности, которые возникают при изготовлении или измерении и зависят от случайных факторов. Характерный их признак – изменение значений, принимаемых ими в повторных опытах.

Следует различать два понятия: погрешность измерительного прибора и погрешность результата измерения, осуществляемого с помощью этого прибора. Погрешность измерительного прибора может быть вызвана несовершенством его конструкции, неточностью изготовления и сборки, а также его износом в процессе эксплуатации. Погрешность результата измерения является суммарной. Она может состоять из погрешностей: применяемых средств измерения (инструментальной погрешности); метода измерения; вызванных отклонением температуры измерения от нормальной (20˚С); вызванных измерительной силой прибора (вследствие смятия неровностей поверхности и упругих деформаций измеряемых деталей и измерительного средства) и непостоянством этой силы; отсчета показаний средств измерений. Необходимо также учитывать погрешности, связанные с неточностью базирования измеряемого изделия, износом измерительного прибора и его наконечника и др.

Для повышения точности измерений рекомендуется выполнять не одно, а несколько измерений одной величины x при одинаковых условиях.

Постоянные систематические погрешности суммируют алгебраически, т. е. с учетом знака; переменные – по наибольшим абсолютным значениям, т. е. с тем знаком, при котором суммарная погрешность по абсолютному значению будет наибольшей.

Суммарная предельная погрешность измерения или изготовления, состоящая из систематических и случайных погрешностей определяется по формуле:

, (4)

где - алгебраическая сумма систематических погрешностей, проставляемая со своим знаком; - случайные предельные погрешности.

Формула (4) справедлива, если законы распределения всех случайных погрешностей близки к нормальному. При определении наибольшей предельной погрешности (наихудший случай) для квадратичной суммы случайных погрешностей берут тот же знак, который имеет сумма систематических погрешностей .

Температурные погрешности пропорциональны измеряемым размерам, отклонениям температуры и разности коэффициентов линейного расширения материалов измерительных средств и проверяемых объектов.

Уменьшение температурных погрешностей возможно несколькими способами: проведением измерений при температуре, близкой к нормальной, выравниванием температуры проверяемого изделия и прибора, внесением поправки в результаты измерения.

Температурная погрешность подсчитывается по формуле

∆h = h [α₁ (t₁ – 20) – α₂ (t₂ – 20)], (5)

где ∆h – погрешность измерения;

h - номинальный размер;

α₁ и α₂ – коэффициенты линейного расширения материалов измеряемого объекта и измерительного средства;

t₁ и t₂ – температуры измеряемого объекта и измерительного средства.