Відхилення і допуски розташування

Відхиленням розташування поверхні або профілю називають відхилення реального розташування поверхні (профілю) від його номінального распо-розкладання. Кількісно відхилення розташування оцінюють відповідно до визначень, наведених нижче. При оцінці відхилень розташування ВТК-лоненія форми розглянутих поверхонь (профілів) і базових елементів (узагальнений термін, під яким розуміють поверхню, лінію або точку) повинні бути виключені з розгляду. При цьому реальні поверхні (профілі) замінюють прилеглими, а за осі, площини симетрії і центри реальних поверхонь (профілів) приймають осі, площини симетрії і центри прилеглих елементів.

Відхилення від паралельності площин (рис. 2.11, а) - різниця D найбільшого і найменшого відстаней між прилеглими площинами в межах нормованого ділянки.

Відхилення від паралельності осей (прямих) у просторі - геометрична сума відхилень від паралельності проекцій осей (прямих) у двох взаємно перпендикулярних площинах; одна з цих площин є спільною площиною осей, т. е. площиною, що проходить через одну (базову) вісь і точку іншої осі (рис. 2.11, б).

Відхилення від перпендикулярності площин показано на рис. 2.11, в.

Відхилення осі щодо загальної осі - це найбільша відстань (D1, D2 ...) між віссю розглянутої поверхні обертання і загальною віссю двох або декількох поверхонь обертання на довжині нормованого участку (рис. 2.11, г). Допуск співвісності в діаметральному вираженні дорівнює подвоєному найбільшому допустимому значенню відхилення від співвісності, а в радіусними вираженні - найбільшому допустимому значенню цього відхилення.

Рисунок 2.11 - Відхилення розташування

Поле допуску співвісності - область у просторі, обмежена циліндром, діаметр якого дорівнює допуску співвісності в діаметральному вираженні Т або подвійному допуску співвісності в радіусними вираженні R, а вісь збігається з базовою віссю (рис. 2.11, д). Двояка кількісна оцінка співвісності (в діаметральному і радіусному вираженні) прийнята за рекомендацією ІСО також для симетричності і перетину осей. Раніше ці відхилення визначали тільки в радіусної мірою.

Відхилення від симетричності відносно базової площини - найбільшу відстань D між площиною симетрії розглянутої поверхні і базовою площиною симетрії в межах нормованого ділянки (рис. 2.11, е). Допуск симетричності проставляється в діаметральному вираженні Т або в радіусними вираженні Т / 2.

Відхилення нахилу - відхилення кута між прилеглої площиною (або віссю поверхні обертання) і базовою від номінального кута D, виражений в лінійних одиницях D на довжині нормованої ділянки L (рис. 2.11, ж).

Позиційне відхилення - найбільше відхилення  реального располо-ження елемента (його центру, осі або площини симетрії) від його номінального розташування в межах нормованого ділянки (рис. 2.11, з).

Відхилення від перетину осей, які номінально повинні перетинати-ся, визначають як найменшу відстань D між розглянутої і базової осями (рис. 2.11, і). Допуск перетину проставляється в діаметральному висловлюванні Т або в радіусними вираженні Т / 2.

Метрологія і технічні вимірювання

Загальні поняття

Метрологія - наука про вимірювання, методи і засоби забезпечення їх єдності та способи досягнення потрібної точності. Вимірювання - знаходження значень фізичних величин експериментальним шляхом. Фізична величина - будь-яка властивість матеріального об'єкту, яку можна кількісно визначити. Єдність вимірювань - такий стан вимірювань коли фізичні величини виражені в узаконених одиницях, а значення їх похибок відомі з заданою імовірністю. Метрологія поділяється на теоретичну, прикладну і законодавчу. Теоретична - вирішує загальні наукові проблеми вимірювань. Предметом прикладної метрології є практичне застосування положень теоретичної метрології. Законодавча - полягає у встановленні та контролі за дотриманням спеціальних вимог і правил для забезпечення єдності і потрібної точності вимірювань.

Названі три розділи є взаємопов'язані і мають на меті вирішення ряду завдань, найважливіші серед яких є:

- опрацювання загальної теорії вимірювань;

- розробка теорії певних окремих видів вимірювань;

- розробка теорії фізичних величин, одиниць і систем фізичних величин;

- розробка теорії похибок;

- визначення фізичних констант і стандартних довідкових даних про властивості речовин і матеріалів;

- розробка еталонів і стандартних зразків;

- розробка засобів вимірювання;

- забезпечення правильної експлуатації засобів вимірювальної техніки;

- відтворення розмірів одиниць з допомогою еталонів і передавання їх усім іншим засобам вимірювання;

- нормування метрологічних характеристик засобів вимірювання;

- нормування стандартних вимірювальних процесів і методик виконання вимірювань;

- метрологічний нагляд за засобами вимірювання і правильністю їх застосування.

Порівнюючи окремі завдання можна розрізнити, які з них більше чи менше відповідають окремим трьом розділам метрології, але ніколи їх не можна віднести тільки до одного з них. Однак треба зазначити, що функції прикладної і законодавчої метрологій завжди підпорядковані положенням теоретичної. В свою чергу, положення теоретичної метрології знаходять практичну перевірку при реалізації функцій прикладної та законодавчої метрологій.

Метрологія оперує рядом термінів, що встановлені ДСТУ 2681-94 «Метрологія. Терміни та визначення». Цей стандарт встановлює обов'язкові для використання терміни у всіх видах нормативної документації, науково-технічній, навчально-методичній літературі, що належить до метрології та метрологічного забезпечення, а також робіт зі стандартизації або при використанні результатів цих робіт, включаючи програмні засоби для комп'ютерних систем.

Наведемо характеристику найбільш уживаних з стандартизованих термінів:

фізична величина - властивість, спільна в якісному відношенні для багатьох матеріальних об'єктів та індивідуальна в кількісному відношенні для кожного з них;

розмір (фізичної) величини - кількісний вміст фізичної величини в даному об'єкті;

значення (фізичної) величини - відображення фізичної величини у вигляді числового значення величини із позначенням її одиниці;

істинне значення (фізичної величини) - значення фізичної величини, яке ідеально відображало б певну властивість об'єкта;

умовно істинне значення (фізичної величини) - значення фізичної величини, знайдене експериментальним шляхом і настільки наближене до істинного значення, що його можна використати замість істинного для даної мети (дійсне значення);

система (фізичних) величин - сукупність взаємопов'язаних фізичних величин, в якій декілька величин приймають за незалежні, а інші визначають як залежні від них;

основна (фізична) величина - фізична величина, що входить до системи фізичних величин і прийнята за незалежну від інших величин цієї системи;

похідна (фізична) величина - фізична величина, що входить до системи величин та визначається через основні величини цієї системи;

розмірність фізичної величини - вираз, що відображає її зв'язок із основними величинами системи;

одиниця (фізичної) величини - фізична величина певного розміру, прийнята за угодою для кількісного відображення однорідних з нею величин;

числове значення (фізичної) величини - число, що дорівнює відношенню розміру фізичної величини, що вимірюється, до розміру одиниці цієї фізичної величини чи кратної одиниці;

вимірювання - відображення вимірюваних величин їх значеннями шляхом експерименту та обчислень за допомогою спеціальних технічних засобів;

пряме вимірювання - вимірювання однієї величини, значення якої знаходять безпосередньо без перетворення її роду та використання відомих залежностей;

непряме вимірювання - вимірювання, у якому значення однієї чи кількох вимірюваних величин знаходять після перетворення ряду величини чи обчислення за відомими залежностями їх від декількох величин аргументів, що вимірюються прямо;

опосередковане вимірювання - непряме вимірювання однієї величини з перетворенням її роду чи обчисленнями за результатами вимірювань інших величин, з якими вимірювана величина пов'язана явною функціональною залежністю;

сукупне вимірювання - непряме вимірювання, у якому значення кількох одночасно вимірюваних однорідних величин отримують розв'язанням рівнянь, що пов'язують різне сполучення цих величин, які вимірюються прямо чи опосередковано;

сумісне вимірювання - непряме вимірювання, у якому значення кількох одночасно вимірюваних різнорідних величин отримують розв'язанням рівнянь, які пов'язують їх з іншими величинами, що вимірюються прямо чи опосередковано;

абсолютна похибка (вимірювання) - різниця між результатом вимірювання та умовно істинним значенням вимірюваної величини ;

відносна похибка - відношення абсолютної похибки вимірювання до умовно істинного значення вимірюваної величини;

систематична похибка (вимірювання [засобу вимірювальної техніки]) - складова похибки, що залишається сталою або прогнозовано змінюється у ряді вимірювань тієї самої величини;

випадкова похибка (вимірювання [засобу вимірювальної техніки]) - складова похибки, що непрогнозовано змінюється в ряді вимірювань тієї самої величини;

методична похибка (вимірювання) - складова похибки вимірювання, що зумовлена неадекватністю об'єкта вимірювання та його моделі, принятої при вимірюванні;

інструментальна похибка (вимірювання) - складова похибки вимірювання, зумовлена властивостями засобів вимірювальної техніки;

точність вимірювання - головна характеристика якості вимірювання, що відображає близькість результату вимірювання до істинного значення вимірюваної величини;

засіб вимірювальної техніки - технічний засіб, що застосовується під час вимірювань і має нормовані метрологічні характеристики;

міра (величини) - вимірювальний пристрій, що реалізує відтворення й збереження фізичної величини за, даного значення;

вимірювальний прилад - засіб вимірювань, у якому створюється візуальний сигнал вимірювальної інформації;

метрологічні характеристики - характеристики засобів вимірювань, що нормуються для визначення результату вимірювання та його похибок;

клас точності (засобу вимірювальної техніки [засобу вимірювань]) - узагальнена характеристика засобу вимірювань, що визначається межами його допустимих основної і додаткових похибок, а також іншими характеристиками, що впливають на його точність;

еталон (одиниці фізичної величини) - засіб вимірювальної техніки, що забезпечує відтворення й збереження одиниці фізичної величини та передавання її розміру відповідним засобам, що стоять нижче за повірочною схемою, офіційно затверджений як еталон;

первинний еталон - еталон, що забезпечує відтворення й зберігання одиниці фізичної величини з найвищою в країні (у порівнянні з іншими еталонами) точністю;

робочий еталон - еталон, призначений для передавання розміру фізичної величини засобам вимірювальної техніки;

метрологічна служба - мережа організацій, окрема організація або окремий підрозділ, на які покладена відповідальність за забезпечення єдності вимірювань у закріпленій за ними сфері діяльності;

метрологічне забезпечення - встановлення й застосування метрологічних норм і правил, а також розроблення, виготовлення та застосування технічних засобів, необхідних для забезпечення єдності й потрібної точності вимірювань;

повірка засобів вимірювальної техніки - визначення похибок засобів вимірювальної техніки та встановлення придатності їх до застосування.

Вибір вимірювальних засобів.

Вимірювальні засоби- це технічні пристрої для проведення вимірювань. До них належать уже відомі тобі інструменти: масштабна лінійка, рулетка, кутник, малка, транспортир, перевірна лінійка та ін.

Вибирають вимірювальні засоби (від інструменту і ціни його поділки) відповідно до вимог технології виготовлення, ремонту и складання машин.

При складанні деталі, перевірені не досить точно інструментом, можуть дати інші зазор або натяг, не такий як передбачав конструктор. Коли ж застосовують надмірно точний, отже, й дорожчий та складнішій в обслуговуванні інструмент, зростає вартість виготовлення и відновлення деталі.

При виборі вимірювальних засобів и методів контролю виробів враховують сукупність метрологічніх, експлуатаційних і економічних показників. До метрологічніх показників відносяться допустима похибка вимірювального приладу або інструмента, ціна поділки шкали, поріг чутливості, границі вимірювання та інші.

До експлуатаційних і економічних показників відносять вартість и надійність вимірювальних засобів, тривалість роботи (до ремонту), год., затрачених на наладку и процес вимірювання, маса, габаритні розміри и робоче завантаженість.

Основним фактором є припустима похибка вимірювальних засобів, що впливає з стандартизованість визначення дійсного розміру, як і розміру, який одержуємо в результаті вимірювання з допустимою похибкою.

Вибір вимірювальних засобів залежить від наступних факторів:

- Тип виробництва. Для крупносерійного та масового виробництва застосовують спеціальні вимірювальні засоби або прилади. Серійне та мілко серійне виробництво.

- Вид поверхні. Зовнішня, внутрішня поверхня

- Точність розміру. Вибір вимірювального засобу в залежності від точності вимірювання залежить від допустимої похибки, яка розраховується по формулі:

Δ = К * Т, мм (2.15)

де К - коефіцієнт, що залежить від квалітета, (вибирається по таблиці 2.4)

Т - допуск розміру.

Таблиця 2.4 - Звязок квалітета и коефіціента

Основні метрологічні показники

Точність вимірювань залежить від правильного вибору вимірювального засобу та уміння користуватися ним. Для цього необхідно знати його технічні дані, які в техніці називають метрологічними показниками. До них належать: ціна та інтервал поділки, допустима похибка вимірювального засобу, межі вимірювань тощо.

Ціна поділки шкали - різниця значень одиниць вимірювання величин, що відповідають двом сусіднім рискам шкали.

Інтервал поділки шкали - відстань між двома сусідніми її позначками.

Початкове і кінцеве значення шкали вимірювань – це найбільше і найменше значення вимірюваної величини, що вказані на шкалі, що характеризують можливості шкали вимірювального засобу і визначають діапазон показників.

Діапазон показників – це область значень шкали, що обмежуються кінцевим і початковим значенням шкали.

Діапазон вимірювань, що складається з діапазонів показників і переміщення вимірювальної головки по стойці приладу – це область значень вимірюваної величини, для якої нормуються допустимі похибки засобу вимірювання.

Допустима похибка вимірювального засобу - найбільша похибка, за якої можна користуватися вимірювальним засобом.

Межі вимірювань вимірювального засобу - найбільше і найменше значення величини, які можна ним виміряти.

Підточністю вимірюваньрозуміють якість вимірювань, тобто на­ближення їх результатів до дійсного значення вимірюваної величини.

Похибки вимірювань зазвичай класифікують за причиною виникнення і по виду похибки.

В залежності від причин виникнення розділяють такі види похибки:

Похибка методу – це складова похибки вимірювань, що є наслідком недосконалості методу вимірювань.

Похибка відліку – це складова похибки вимірювань, що є наслідком недосконалого відліку показників засобу вимірювання і залежить від індивідуальних можливостей спостерігача.

Інструментальна похибка – складова похибки вимірювання, що залежить від похибки засобу вимірювання. Розділяють основну і додаткову похибку засобу вимірювання.

За основну похибку приймають похибку вимірювання засобу в нормальних умовах. Додаткові виникають при вимірюванні в умовах що не є нормальними.

Всі перераховані похибки розділяють по виду на систематичні, випадкові і грубі.

Під систематичними розуміють похибки постійні або закономірно змінні при повторних вимірюваннях.

Випадкові – похибки, що змінюються випадковим чином при повторних вимірюваннях однієї і тої ж вимірюваної величини.

Грубі похибки, такі, що значно перевищують очікувані похибки даного приладу в даних умовах.

Вибір вимірювальних засобів

Вибір вимірювального засобу залежить від прийнятих організаційно-технічних форм контролю, масштабів виробництва, конструктивних особливостей деталей, точності іх виготовлення, економічних та інших факторів.

При виборі вимірювального засобу необхідно оцінювати допустиму похибку вимірювань, а також визначити положення приймального кордону, тобто визначити значення розмірів деталей, за якими будуть виробляти їх прийом.

Допустима похибка D вимірювань залежить від допуску на виготовлення деталі, що зв’язаний з номінальним розміром. Для лінійних розмірів до 500мм в квалітетах 2-17 ГОСТ встановлює 16 рядів допустимих похибок вимірювань. Ці похибки складають приблизно від 20 до 35% допусків на виготовлення деталей.

Допустимі похибки нормують незалежно від способу вимірювань при приймальному контролі.. Однак при вимірюванні автоматичними і напівавтоматичними вимірювальними засобами виробів с допуском по квалітету 4 і грубіше рекомендується приймати допустиму похибку вимірювань на один клас точніше.

Встановлені стандартом похибки вимірювань є найбільшими які можно допускати при вимірюванні. Вони включають в себе і випадкові і систематичні.

Значення розмірів, що отримані при вимірюванні з похибкою, що не перевищує встановлені стандартом приймаються за дійсні розміри деталі.