Основы метрологии (стр. 13 из 22)
В соответствии с табл. 3.5 устанавливают, что для Aмет(s) = 16% и неизвестной точности технологического процесса m = 5,0 и с = 0,25IТ, т. е. среди годных деталей может оказаться до 5,0 % неправильно принятых деталей с предельными отклонениями +0,0055 и -0,0275 мм.
dизм/2 сПриемочные границы
а) б) в)
Рис.3.7. Варианты расположения приемочных границ по отношению к полю допуска
Если полученные данные не повлияют на эксплуатационные показатели вала, то на чертежах указывают первоначально выбранный квалитет. В противном случае назначают более точный квалитет или другое поле допуска в этом квалитете.
Второй способ. Приемочные границы смещают внутрь относительно предельных размеров.
При введении производственного допуска могут быть два варианта в зависимости от того, известна или неизвестна точность технологического процесса.
Вариант 1. При назначении предельных размеров точность технологического процесса неизвестна. В соответствии с ГОСТом 8.051—81 предельные размеры изменяются на половину допускаемой погрешности измерения (рис. 3.7, б). Для примера, рассмотренного выше, диаметр
.Вариант 2. При назначении предельных размеров точность технологического процесса известна. В этом случае предельные размеры уменьшают на значение параметра с (рис. 3.7, в).
Предположим, что для рассмотренного выше примера IТ/sтех = 4 (при изготовлении имеется 4,5% брака по обеим границам): Aмет(s) = 16%, с/IT = 0,1; c = 0,0022 мм.
С учетом данных диаметр вала принимают
.3.6.3.2. Выбор изметительных средств для других параметров [27]
Выбор измерительного средства определяется допуском на измерение, который зависит от допуска на конролируемый параметр. При отсутствии рекомендаций в НТД допуск на измерение принимают
dизм = 0,33Т , (3.14)
где Т – допуск на контролируемый параметр.
Например, для измерения отклонений формы и расположения допустимую абсолютную погрешность измерения искомого средства измерения определяют по выражению
, (3.15)где dизм - абсолютная погрешность измерения точности формы или расположения, которая не должны быть больше 0,33Тф (здесь Тф - заданный допуск формы или расположения);
Di - абсолютные погрешности n звеньев измерительного канала.
Приведенная погрешность средства измерения определяется как
,где XN - нормирующий параметр, в качестве которого может служить диапазон измерений выбранного средства измерения.
Пример. Выбрать средство измерений для контроля отклонения от круглости вала ¯ 86h9(-0,087) c допуском круглости 0,025 мм. Измеряемую деталь 6 (рис. 3.8) устанавливают в призму 2 с углом раскрытия a и ощупывают наконечником измерительной головки 3, закрепленной в стойке 4, в направлении биссектрисы угла призмы. Измерительной головкой 5, тип которой необходимо выбрать, фиксируют максимальное изменение показаний DА за один оборот контролируемой детали 6. При этом отклонение от круглости определяют как Dкр = DА/Fп, где Fп – коэффициент, зависящий от количества неровностей на периметре контролируемой детали и угла раскрытия призмы (Fп - величина табулированная).
Таким образом, для регистрации допуска круглости, равного 25 мкм, должно быть выбрано измерительное средство, имеющее погрешность не более 3,5 мкм. Такими средствами могут быть головки рычажно-зубчатые типа 1ИТ с ценой деления 0,001 и 0,002 мм и пределом измерения ±0,050 мм с настройкой по концевым мерам длины. Предельная погрешность измерения рычажно-зубчатыми головками для диапазона размеров 80 - 120 мм не превышает 2,5 мкм.
Исходными данными для выбора средств теплофизических измерений являются указанные в конструкторской (технологической) документации наименьшие и наибольшие размеры физической величины или допуск (например, задание условий: "температура стенки может изменяться в диапазоне от +400 до +800 Со или "давление в трубопроводе не должно превышать 15+0,2 МПа").
Допуск относительно номинального размера может располагаться односторонне, симметрично и асимметрично. Его расположение относительно номинального размера на выбор СИ не влияет. Действительные размеры измеряемой величины могут изменяться по различному закону.
В соответствии с исходными данными определяют допускаемые знания основной абсолютной, относительной или приведенной погрешностей средства измерения (или измерительной системы); назначают требования к габаритным размерам, массе, соединительным элементам, особенностям конструкции данного средства измерения; рассчитывают значения нижнего и верхнего пределов (диапазона) рабочей шкалы средства измерений.
Примечание. Основной называют погрешность средства измерения, используемого в нормальных условиях. Приведенной погрешностью измерительного прибора называют отношение абсолютной погрешности к нормирующему значению
, где в качестве ХN может быть выбран предел или диапазон измерения, длина шкалы. 
Относительная погрешность прибора определяется зависимостью 
, где Хд – действительное значение измеряемой величины.Допуск на измерение необходимо принимать по формуле (3.14).
Нижний предел рабочей части шкалы (диапазона) средства измерения (измерительной системы)
Нди < Пmin - dизм ,
где Нди – значение нижнего предела рабочей части шкалы (диапазона);
Пmin - наименьшее значение измеряемой величины.
Верхний предел рабочей части величины
Вди > Пmax + dизм ,
где Пmax - наибольшее предельное значение измеряемой величины.
Выбор пределов (Нди и Вди) рабочей части шкалы средства измерения вызван необходимостью исключить возможное внесение в результаты измерения ошибок в случае, когда истинные значения измеряемой величины близки к граничным значениям рабочей части шкалы.
Предварительный выбор средства измерения производят по расчетным значениям допустимой погрешности измерения dизм, относительной d и основной приведенной g погрешностей прибора, а окончательный - с учетом области значений влияющих величин, габаритных размеров, массы, стоимости, особенностей эксплуатации, электромагнитной совместимости с окружающей средой и др.
Для проведения измерений в условиях, когда значения влияющих величин отличаются от установленных в нормативных документах на средства измерения конкретного вида, необходимо нормировать функции влияния, т.е. указывать зависимости показаний средств измерений от влияющих параметров и на основе этого вносить поправки в показания средства измерения или применять корректирующие устройства.
Примеры выбора средств изменений
Пример 1. Определить верхний предел измерения и основную приведенную погрешность датчика для измерения тяги газотурбинного двигателя (ГТД) Р = (1,6±0,1) кН.
Решение. Наибольшая и наименьшая предельные тяги Рmax = 1,6 + 0,1 = 1,7 кН; Рmin =1,6 – 0,1 = 1,5 кН; допуск Т = 1,7 – 1,5 = 0,2 кН; основная допустимая абсолютная погрешность датчика (допуск на измерение) dизм = 0,33Т = 0,33×0,2 = 0,066 кН; нижний предел рабочей части шкалы Нди < 1,5 - 0,066 = 1,434 кН; верхний предел рабочей части шкалы Вди > 1,7 + 0,066 = 1.766 кН.
Выбираем датчик усилий с верхним пределом измерения Вди = 2 кН.
Нормирующее значение для определения основной приведенной погрешности датчика принимаем ХN.= 2,0 кН.
Определяем предел допускаемой основной приведенной погрешности датчика
. Ближайшим меньшим значением этой погрешности по отношению к найденному является g = 2%.Пример 2. Определить основную приведенную погрешность и пределы измерения виброакселерометра для измерения виброускорения а = 50±2 м/с2.
Решение. Наибольшее предельное значение виброускорения аmax = 50 + 2 = 52 м/c2; наименьшее его значение аmin = 50 –2 = 48 м/c2; допуск Т = 52 – 48 = 4 м/с2; основная допустимая абсолютная погрешность виброакселерометра (допуск на измерение) dизм = 0,33Т = 0,33×4 = 1,32 м/с2; нижний предел рабочей части шкалы Нди < 48 – 1,32 = 46,68 м/с2; верхний предел Вди > 52 + 1,32 = 53,32 м/с2.
В соответствии с данными по Нди и Вди выбираем виброакселерометр с верхним пределом измерения 100м/с2.
Основная приведенная погрешность этого прибора
.Измерительный преобразователь прибора для измерения ускорения ударного импульса должен выбираться с учетом соотношения
, где fp – указанная в паспорте на прибор резонансная частота измерительного преобразователя, Гц; tи – длительность измеряемого ударного импульса, с.Пример 3. Определить пределы измерения и класс точности вольтметра для измерения напряжения питания бортовой сети самолета V =27±2,7 В.
Решение. Наибольшее предельное напряжение Vmax = 27 + 2,7 = 29,7 В; наименьшее Vmin = 27 – 2,7 = 24,3 В; допуск Т = 29,7 – 24,3 = 5,4 В; основная допустимая абсолютная погрешность вольтметра (допуск на измерение) dизм = 0,33Т = 0,33×5,4 = 1,78 В; нижний предел рабочей части шкалы Нди < 24,3 – 1,78 = 22,52 В; верхний предел Вди > 27,9 + 1,78 = 31,48 В.
В соответствии с данными по Нди и Вди выбираем вольтметр с верхним пределом измерения 40 В.
Основная приведенная погрешность этого прибора
.Найденному значению g соответствует класс точности 5.