Порядок проведения поверки механических средств измерений

При рассмотрении погрешности  измерений часто выделяется вариация или нестабильность показаний измерительного средства, под которой понимается разность показаний этого средства при многократных измерениях одной  и той же величины.

Пределы измерений измерительного средства - это наибольший и наименьший размеры, которые можно измерить данным средством.

Пределы измерений по шкале - наибольшее и наименьшее значения размера, которые можно отсчитать  непосредственно по шкале.

Измерительное усилие - усилие, возникающее в процессе измерения  при контакте измерительных поверхностей с контролируемым изделием.

Измерительное средство и  приемы его использования в совокупности образуют метод измерения.

По способу получения  значений измеряемых величин методы измерений подразделяются на абсолютные и относительные, прямые и косвенные, контактные и бесконтактные.

Абсолютный метод измерений  характеризуется определением всей измеряемой величины непосредственно  по показаниям измерительного средства. Например, при измерении детали штангенциркулем  получили значение размера 25,5 мм.

Относительный (или сравнительный) - это такой метод, при котором  определяют отклонение измеряемой величины от известного размера установочной меры или образца. Например, индикатор  закрепляют в стойке на плите и  устанавливают на нуль по какому-то образцу, а затем измеряют деталь. В этом случае индикатор будет  показывать отклонение размера контролируемой детали относительно размера установочного  образца.

При прямом методе измеряется непосредственно заданная величина, например, измеряется диаметр вала микрометром.

При косвенном методе измерения  искомая величина определяется путем  прямых измерений других величин, связанных  с искомой определенной зависимостью. Например, для определения диаметра D большого вала его охватывают рулеткой и определяют длину окружности l. А из геометрии известно, что длина  окружности l равна рD. Следовательно,

D = l / р

Контактный метод измерения  заключается в том, что при  измерении происходит соприкосновение  поверхностей измеряемого изделия  и измерительного средства (например, измерение размера вала штангенциркулем).

При бесконтактном методе измерения поверхности измеряемой детали и измерительного средства не соприкасаются (например, при применении оптических или пневматических измерительных  средств).

При оценке годности деталей  на производстве иногда пользуются понятием контроля деталей. Под контролем  понимается не определение действительного  значения размера, а регистрация  факта, что размер детали не выходит  из пределов допускаемых наибольшего  и наименьшего размеров, т. е. из пределов допуска, например, при контроле деталей  в условиях серийного и массового  производства калибрами

Система передачи точного  значения эталона метра заключается  в периодическом сравнении размеров плиток более высшего разряда  с плитками более низших разрядов и периодической поверке всех измерительных средств на производстве от самых точных до самых грубых. Так, с плитками 1-го разряда периодически сравниваются плитки 2-го разряда, затем с плитками 2-го разряда сравниваются плитки 3-го разряда, с плитками 3-го разряда - плитки 4-го разряда и с плитками 4-го разряда - плитки 5-го разряда.

При помощи плиток периодически, в строго установленные сроки, проверяют  все измерительные средства, например, штангенциркули, проверяются плитками 5-го разряда, а более точные измерительные  средства проверяются плитками более  точных разрядов. Результаты периодических  проверок отмечают в карточках (паспортах), которые заводятся на каждый измерительный  инструмент и прибор.

Калибрами называют бесшкальные  средства измерений, предназначенные  для контроля и ограничения отклонений размеров, формы и взаимного расположения поверхностей деталей.

В отличие от измерительных  средств, оснащенных шкалами, калибры  не определяют числового значения измеряемого  параметра, но могут определить годность детали (годная или брак).

В машиностроении применяются  предельные калибры, ограничивающие наибольшие и наименьшие предельные размеры  деталей, и нормальные калибры, позволяющие  судить о годности детали по наличию  зазора между ней и калибром(7.стр.32).

К нормальным калибрам относятся  щупы для проверки зазоров между  плоскостями, шаблоны (радиусные, резьбовые  и др.), некоторые конусные калибры.

Предельный калибр для  контроля годности гладких отверстий  называется калибром-пробкой, для контроля годности гладких валов - калибром-скобой. Эти калибры имеют проходную  и непроходную стороны (на калибре  клеймятся буквы ПР и НЕ).

Деталь считается годной, если под собственной тяжестью проходной  калибр проходит (пробка входит в отверстие, скоба «надевается» на вал), а непроходной - не проходит. Поверхности калибров при этом должны быть слегка смазаны.

Таким образом, предельные калибры  позволяют рассортировать детали на три группы: 1) годные, 2) брак исправимый, 3) брак неисправимый.

Брак по непроходной стороне (калибр проходит) всегда неисправимый, по проходной (калибр не проходит) - исправимый.

Указанные калибры (скобы) относятся  к нерегулируемым и предназначены  для контроля определенного размера. Выпускаются также регулируемые скобы, которые можно перестроить  для контроля других размеров.

Калибры изготавливают из инструментальных и углеродистых цементируемых  сталей; используются и износостойкие  твердосплавные калибры.

Калибрами можно контролировать детали с допусками 6-го квалитета (регулируемыми  калибрами - 8-го) и грубее. Более точные детали измеряют универсальными измерительными средствами.

По назначению калибры  подразделяются на рабочие и контрольные. На предприятиях используются дополнительно  приемные калибры.

Рабочие калибры (обозначение  Р-ПР и Р-НЕ) применяют рабочие  и контролеры ОТК. Приемные (они не изготавливаются специально, а подбираются  из изношенных рабочих калибров) - представители  заказчика для приемки партии деталей. Контрольными (контркалибрами) называются калибры для контроля калибров. Выпускаются только контркалибры-пробки (для контроля скоб), а рабочие  калибры-пробки измеряют при изготовлении универсальными точными средствами. Применяются следующие контрольные  калибры: для контроля проходной  стороны скобы, для контроля непроходной  стороны скобы, для контроля взноса проходной стороны скобы (используются также для настройки регулируемых скоб).

При конструировании предельных калибров соблюдается принцип подобия, в соответствии с которым проходные  калибры по форме должны быть аналогами  сопрягаемой детали. Длина калибра  равна длине сопрягаемой детали.

Непроходные калибры иметь  малую измерительную длину и  контакт, приближающийся к точечному. Только при соблюдении этого принципа обеспечиваются предельные контуры  деталей. Калибры относятся к  точным изделиям с малыми допусками (значительно меньше допусков изделий, которые контролируются калибрами). Допуски калибров и контркалибров  установлены стандартами. Для непроходных  калибров даны допуски на изготовление (например, для 6-го квалитета в зависимости  от измеряемого размера допуски  изменяются от 1,2 до 10 мкм), для проходных  калибров - допуски на изготовление и допуски на износ калибра.

2. Физико-химические средства измерений

Под физико-химическими средствами измерения в системе СТ РК принято  понимать все измерения, связанные  с контролем состава веществ, материалов и изделий. Измерения  химического состава веществ  могут проводиться самими различными методами, поскольку в измерительном  процессе в большинстве случаев  измеряется какое-либо свойство материала, а затем состав находят из связи  состав-свойство. Таким свойством  могут быть механические свойства, электромеханические, тепловые, оптические. Из этого следует, что физико-химические измерения опираются в сути своей  на уже рассмотренные виды измерений(13. Стр.25).

Основной отличительной  особенностью физико-химических измерений  является важная роль процесса подготовки пробы к анализу. В самом деле, при хранении пробы, при ее транспортировке  от места забора к аналитическому прибору и в самом процессе анализа возможны самые разнообразные трансформации состава. К таким трансформациям могут привести изменения температурного режима, изменения влажности, давления. Важным моментом является так называемое влияние третьей компоненты на результат анализа. В химии хорошо известен каталитический эффект - т. е. влияние на скорость химических реакций веществ, не участвующих в химических превращениях, но изменяющих скорость их протекания, а в ряде случаев определяющих конечный результат химической реакции.

По этой причине нельзя отождествлять, например, собственно измерения  теплопроводности газов и анализ состава газовых смесей на хроматографе с детектором теплопроводности. То же самое относится к другому  распространенному виду физико-химических измерений - масс-спектрометрам. Эти  приборы являются средством измерения  массы по траектории движения ионов  различной массы в магнитном  поле.

Указанная особенность физико-химических измерений приводит к двум очень  важным моментам. Первое - физико-химические измерения в сути своей используют весь арсенал приборов и методов  из других видов измерения. И второе - в физико-химических измерениях очень  большое значение имеет стандартизация методики измерений - последовательности действий, включая забор пробы, хранение, транспортировку, подготовку пробы  к анализу, получение аналитического сигнала и обработку результатов  измерений. В ряде случаев необходимая  информация о составе вещества может  быть получена только с использованием измерения нескольких свойств, например, массы и теплопроводности или  массы и показателя преломления.

Характерным примером важности процесса пробоподготовки в аналитических  измерениях является хроматография. Ниже мы рассмотрим более подробно основные принципы создания хроматографов. Здесь  укажем, что в измерительной технике  хроматографы занимают достойное место  среди других приборов. Тем не менее, хроматография не является методом  измерения, а скорее есть способ пробоподготовки, позволяющий транспортировать к  измерительному устройству различные  компоненты смесей веществ в разные моменты времени. В зависимости  от типа детектора хроматограф может  быть механическим, тепловым, электроизмерительным или оптическим прибором.

Возможность определять состав веществ и материалов по различным  свойствам отражается на методах  оценки систематических погрешностей. В самом деле, использование различных  уравнений измерения для определения  одной и той же величины, например концентрации какого-либо компонента в смеси газов, жидкостей или  твердых тел позволяет с большей  степенью достоверности определять состав вещества.

Все аналитические методы можно разделить по способу подготовки пробы на два класса - элементный анализ, в котором определяется состав вещества по элементам периодической  системы, и анализ по компонентам, в  котором измеряемые составляющие вещества ни во время подготовки пробы, ни в процессе анализа на элементы не разлагаются.

По физическим свойствам  анализируемой среды физико-химические измерения делятся на анализ состава  газов, анализ состава жидкостей  и анализ состава твердых тел. Особое место в та ком подходе  занимает гигрометрия - определение  содержания воды в газах в виде паров, в жидкостях в виде капельной  влаги и в твердых телах  в виде кристаллизационной воды. Основные методы, используемые в физико-химических измерениях можно представить в  виде схемы, данной на рис. 9.1.

Еще одной отличительной  особенностью физико-химических измерений  является разнообразие методов и  приборов для определения микроконцентраций  и макроконцентраций одного и  того же компонента в определенной среде. Под этим термином здесь подразумевается, что в зависимости от относительного содержания компонента в смеси нужно  использовать в ряде случаев совершенно разные подходы. По грубым оценкам в  газе в 1 см3 содержится приблизительно 2,6×1019 частиц. В жидкости и в твердом  теле это значение на несколько порядков больше. Соответственно, для решения  всевозможных задач измерения содержания определенного вещества во всевозможных смесях необходимо иметь прибор для  измерения величин, изменяющихся в 1019-1023 раз. Для большинства компонентов  эта задача трудноразрешима. В самом  деле, для реализации такого анализатора необходимо с одной стороны иметь счетчик отдельных частиц, а с другой стороны иметь средство измерения сверхчистого вещества с уровнем примесей 10-19яю&10-23. Очевидно, что подобные измерения представляют собой совершенно разные задачи и решать их если и возможно, то с использованием совершенно разных подходов. Тем не менее практическая необходимость создания сверхчистых материалов привела к тому, что для ряда конкретных задач подобные методы и приборы были созданы.

Влажность и содержание молекул  воды в веществах и материалах являются одним из наиболее важных характеристик состава. Уже указывалось, что влагу необходимо измерять в  газах (концентрация паров воды), в  смесях жидкостей (собственно содержание молекул воды) и в твердых телах  в качестве кристаллизационной влаги, входящей в структуру кристаллов. Соответственно, набор методов и  устройств для измерения содержания молекул воды в материалах оказывается  весьма разнообразным.