Что относится к механическим измерениям
МИ 2222-92 Рекомендация. ГСИ. Виды измерений. Классификация / 2222 92
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ
ВНИИ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ СЛУЖБЫ
ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ
ВИДЫ ИЗМЕРЕНИЙ. КЛАССИФИКАЦИЯ
РАЗРАБОТАНА Всероссийским научно-исследовательским институтом метрологической службы (ВНИИМС)
ИСПОЛНИТЕЛИ Г.П. Сафаров, А.И. Росляков, В.Ю. Асташина
УТВЕРЖДЕНА И ЗАРЕГИСТРИРОВАНА 17 июля 1992 г.
Настоящий документ распространяется на виды измерений и устанавливает их классификацию, предназначенную для изложения в нормативно-методических документах и справочно-информационных изданиях.
включать применяемые в стране физические величины;
не допускать возможности включения одной и той же измеряемой физической величины в различные виды измерений;
однозначно определять принадлежность измеряемой физической величины к тому или иному виду измерений;
обеспечивать возможность обработки на ЭВМ измерительной информации о материальных объектах (документации, эталонах, средствах измерений, другой продукции и т.д.).
* В обоснованных случаях этот вид измерений может быть разделен на два вида:
— измерения электрических и магнитных величин,
— радиотехнические и радиоэлектронные измерения.
Классификация групп по наиболее часто применяемым в практике физическим величинам с наименованиями и русскими обозначениями их единиц по видам измерений приведены в справочных приложениях 1 ¸ 11 соответственно.
При написании наименований физических величин и наименований и русских обозначений их единиц учтены требования и правила ГОСТ 8.417, РД 50-160 и РД 50-454.
зависимость от влияющей величины (времени, частоты, температуры, напряжения и т.д.) или агрегатного состояния среды (твердое тело, жидкость, газ, плазма);
область применения (машиностроение, приборостроение, медицина, биология и т.п.).
Механические средства измерений. Механические приборы.
Механические приборы и инструменты превалируют в измерениях линейно-угловых величин. Это объясняется простотой их применения, портативностью, отсутствием необходимости в подведении извне энергии для специального питания или освещения, сравнительно высокой надежностью и долговечностью, невысокой стоимостью, а также разнообразной применимостью. Однако за небольшим исключением они обладают невысокой точностью и малой скоростью действия. Поэтому им предпочитают, например, оптические приборы, когда нужна высокая точность измерений, а пневматические и электрические приборы применяют, когда надо значительно снизить трудоемкость измерений и контроля путем их автоматизации.
Механические измерительные средства общего назначения подразделяются на три группы: приборы со встроенными отсчетными устройствами, приборы со съемными отсчетными устройствами и измерительные головки. Приборы со встроенными отсчетными устройствами и измерительные головки в зависимости от используемых в них передаточных механизмов делятся на следующие основные приборы:
головки измерительные рычажно-зубчатые (индикаторы и микрометры) с ценой деления 0,001 и 0,002 мм; встроенные измерительные механизмы рычажных скоб и др.;
зубчатые (индикаторы часового типа и др.);
нутромеры, глубиномеры, приборы для измерения резьбы и зубчатых колес;
головки пружинные (микрокаторы, микаторы и др.).
Кроме того, к механическим средствам измерений относятся следующие инструменты:
бесшкальные инструменты (лекальные и поверочные линейки, синусные линейки, радиусные шаблоны, щупы, угольники поверочные, поверочные плиты, образцы шероховатости поверхности);
штагенинструменты с индикаторным и цифровым отсчетом;
микрометрические, основанные на применении винтовой пары;
Меры.Мера – средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера. Например, плоскопараллельная мера длины, брусковые штриховые меры длины, меры веса и т.д.
Калибры –это средства контроля, предназначенные для проверки годности размера детали (например, калибр предельный) или ее конфигурации (нормальный калибр).
24. Уровни относительной точности (классы, степени точности, квалитеты)разработаны для обоснованного использования изделий в различных условиях. Так шейка вала диаметром 25 мм для установки подшипника имеет допуск в 9 мкм, та же шейка вала, не несущая никаких деталей, может иметь допуск в 520 мкм, а если нам нужен круглый прокат того же диаметра, чтобы сделать лом, то мы вообще не обратим внимания на точность диаметра. Степень точности валов, отверстий и некоторых других поверхностей обусловливается квалитетами (01; 0; 1…17) и классами точности (точный t1, средний t2, грубый t3 и очень грубый t4), точность углов регламентируется по ГОСТ 8908 17-ю степенями точность, точность допусков диаметров резьбы болтов и гаек – степенями точности (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10).
28. Классификация калибров.При изготовлении деталей их действительные размеры в силу разных причин иногда оказываются вне поля допуска. Годность действительных размеров устанавливают или путем их измерения, или путем контроля. Измерить – значит определить действительный размер с заданной точностью в принятых линейных единицах с помощью универсальных средств измерений (СИ). Сравнив полученные в нескольких сечениях размеры с предельными, делают заключение о годности детали. Метод применяют в единичном и мелкосерийном производствах. Проконтролировать – значит установить факт годности или негодности проверяемого размера, что часто возможно без определения его действительной величины. Этот метод используются в массовом и серийном производствах, для чего применяют гладкие предельные калибры
Кроме этого ГОСТ 27284-87 приводит деление калибров (всех) по трем типам:
типы калибров по форме рабочих поверхностей (гладкие, конусные, резьбовые, цилиндрические резьбовые, конусные резьбовые, шпоночные, шлицевые, профильные);
типы калибров по назначению (проходные, непроходные, поэлементные, комплексные, рабочие, приемные, контрольные, установочные, сортировочные, глубины (высоты) уступа);
типы калибров по конструктивным признакам (пробка, скоба, кольцо, втулка, нерегулируемые, регулируемые, полные, неполные, однопредельные, двупредельные, односторонние двупредельные, двусторонние двупредельные).
Нормальные и предельные калибры.Нормальным калибром называется такой калибр, который воспроизводит заданный линейный или угловой размер и форму сопрягаемой с ним поверхности контролируемого элемента. (ГОСТ 27284-87). Нормальные калибры представляют собой точные шаблоны и применяются для контроля сложных профилей, например эвольвентных. О годности деталей судят по равномерности зазора, который образуется между проверяемым профилем и рабочим профилем нормального калибра. Точность изготовления тем выше, чем меньше протяженность и величина получающихся между ними зазоров, которые оценивают «на просвет» или «на краску» (по оставляемым следам слегка смазанного шаблона) либо с помощью набора щупов. В промышленности шаблоны широко применяют при обработке криволинейных контуров и фасонных поверхностей.
Предельным называется калибр, воспроизводящий проходной и (или) непроходной пределы геометрических параметров элементов изделия. Предельные калибры позволяют установить, находится ли проверяемый размер в пределах допуска. Обычно для образования стандартных посадок такой контроль гарантирует качественное соединение деталей.
29. Принцип проектирования рабочих поверхностей калибров. В основу конструирования гладких калибров положен принцип подобия, по которому проходные калибры должны являться прототипами сопрягаемой детали и контролировать в комплексе все виды погрешностей данной простой или сложной (шлицевой) поверхности. Непроходные калибры должны иметь контакт, приближающийся к точечному, чтобы проверять у каждого элемента раздельно, не нарушен ли его непроходной предел
Конструкции калибров, маркировка.Гладкие калибры весьма разнообразны по конструкции, варианты которой рекомендованы ГОСТ 24851-81.
Калибры должны изготовляться в соответствии с требованиями ГОСТ 24851-81 по рабочим чертежам, утвержденным в установленном порядке. У непроходных калибров и непроходных сторон калибров предусмотрены отличия:
а) уменьшенная длина рабочей поверхности по сравнению с проходным калибром (проходной стороной);
б) для нутромеров наличие кольцевой канавки на стержне;
в) для двусторонних калибров-скоб наличие фаски 45 0 на сопряжениях передней и боковой плоскостей. Рабочие элементы калибров должны изготовляться из стали марки Х по ГОСТ 5950-73 или ШХ по ГОСТ 801-78, возможно применение сталей марок У10А и У12А по ГОСТ 1435-90, а также калибров диаметром более 10 мм из стали марок 15 или 20 по ГОСТ 1050-88. Рабочие поверхности калибров должны покрываться износостойким слоем хрома и иметь твердость в пределах 57 … 65 НRСэ.
Порядок маркировки калибров определяет ГОСТ 2015-84, который требует чтобы на каждом калибре были нанесены:
а) номинальный диаметр отверстия (вала);
б) обозначение поля допуска отверстия (вала);
в) числовые величины предельных отклонений отверстия (вала);
г) обозначение назначения калибра (например ПР, К-И, а всех их 12, но только два ПР и НЕ относятся к калибрам для отверстия –проходная и непроходная пробки, а для вала кроме ПР и НЕ кольца и скобы, есть калибры, обозначаемые К-ПР, К-НЕ, К-И, служащие для контроля калибров соответственно проходного, непроходного и изношенного проходного);
д) товарный знак предприятия-изготовителя.
Маркировка наносится на передний торец пробки или на боковую сторону скобы.
Схемы расположения полей допусков калибров задаются ГОСТ 24853-81 и они различны для валов и отверстий (рис.47). Для диаметров до 180 мм принята одна схема расположения полей допусков калибров, а для размеров свыше 180 до 500 мм – другая. Схемы расположения полей допусков калибров зависят также от квалитета изделия: 6, 7 и 8 квалитеты – одна схема, от 9 до 17 – вторая схема. В расчетных схемах калибров предусмотрена, как вы видите, граница износа, которая для точных валов и отверстий выходит за поле допуска детали.
В стандартах всех стран приняты схемы, при которых поля допусков калибров частично перекрываются с полями допусков изделий. У изделий высокой точности, имеющих малые допуски, перекрытие выбрано наименьшим и, следовательно, поля допусков в большей мере, чем у изделий неточных, переходят за границы чертежных полей допусков. Это сделано потому, что всякое дальнейшее уменьшение допуска изделия по сравнению с чертежным вызывает возрастающие трудности изготовления, У неточных изделий большое перекрытие малозаметно при изготовлении. Допуски на неточность изготовления калибров взяты из системы ИСО.
32. Посадки предпочтительного применения являются частью рекомендованных посадок Единой системы допусков и посадок (ЕСДП) в интервале размеров от 1 до 500 мм (например, Н7/f6, Н7/n6 и т. д.) (см. рис 12). Унификация посадок позволяет обеспечить однородность конструктивных требований к соединениям и облегчить работу конструкторов по назначению посадок. Комбинируя разные варианты предпочтительных полей допусков валов и отверстий, можно значительно расширить возможности системы по созданию различных посадок без увеличения набора инструментов, калибров и другой технологической оснастки. Рекомендуемые посадки приведены в приложении 1 ГОСТ 25 347-82
33. Классификация соединений.В соединении двух деталей, входящих одна в другую, различают охватываемую (вал) и охватывающую (отверстие) поверхность. Поверхности детали, контактирующие с поверхностями другой детали, называются сопрягаемыми. Сопрягаемым деталям, изготовленным из разнородных материалов и имеющим разные коэффициенты теплового расширения приходится работать в различных температурных условиях. Обычным является интервал от –60 0 С (северное исполнение) до +50 0 С (тропическое). При этом должен сохраняться характер соединения: подвижное или неподвижное. Используя различное расположение полей допусков можно обеспечить это условие за счет правильного выбора нужной повадки.
Посадка– характер соединения деталей, определяемый величиной получающихся в нем зазоров или натягов
Тип посадок.В зависимости от взаимного расположения полей допусков отверстия и вала посадки бывают с зазором, натягом и переходные
Посадки с зазором.Если до сборки диаметр отверстия больше диаметра вала, то при сборке соединения получается зазор, а посадка называется «с зазором».
Назначениев обеспечении достаточного места для размещения смазочного материала, компенсации ошибок монтажа, температурных и упругих деформаций.Посадки установлены в квалитетах 4 … 12.
Применениепосадок с зазором уместно во многих известных случаях:
— для соединений с точным центрированием деталей, когда относительное перемеще- ние этих деталей служит для установки, переключений, регулирования, наладки изделия и его составных частей (пиноль задней бабки, быстросменные кондукторные втулки);
— с дополнительным креплением для неподвижных соединений при необходимости частой разборки (центрирующие буртики фланцев и корпусов, крышки сальников, звездочки тяговых цепей на валах);
— для обеспечения точного и плавного возвратно-поступательного движения (толкатели клапанов и стержни самих клапанов во втулках, ползуны направляющих долбежных станков, шпиндели делительных головок);
— для свободного вращения в подшипниках скольжения при легких и средних режимах работы(подшипники валов в коробках передач станков, электромашин, центробежных насосов, свободно вращающихся на осях зубчатых колес и шкивов);
— для случае напряженной работы при длинных соединениях, а также землеройных, строительных, транспортных, сельскохозяйственных и других машинах, где подвижность соединений должна надежно сохраняться при загрязнениях;
— для соединений деталей двигателей внутреннего сгорания, компрессоров, турбин и других тепловых машин, в которых рабочая температура резко отличается от окружающей или тепловые деформации сопряженных деталей значительно различаются в силу разных свойств материалов либо из-за разности рабочих температур (например, из-за водяных рубашек вокруг цилиндра);
— для конструкций низкой точности с целью компенсации отклонений.
Посадки с натягом.Если отверстие до сборки меньше вала, то после сборки получается натяг, а посадка называется «с натягом».
Назначениепосадок с натягом сводится к передаче больших динамических нагрузок без дополнительного крепления соединенных деталей и с креплением, вводимым по мере уменьшения натяга.
34. Предельные натяги, средний и вероятные натягирассчитываются по тем же методикам и формулам, что и зазоры.
где Em = 0,5(ES + EI) и em = 0,5(es + ei) – средние отклонения размеров отверстия и вала;
ta и tb – допуски отверстия и вала.
Среднее вероятное значение зазора равно
Посадки с натягом.Если отверстие до сборки меньше вала, то после сборки получается натяг, а посадка называется «с натягом».
Назначениепосадок с натягом сводится к передаче больших динамических нагрузок без дополнительного крепления соединенных деталей и с креплением, вводимым по мере уменьшения натяга.
Применениепосадок с натягом так же широко, как и с зазором. Они применяются для установки кондукторных втулок, для соединения центральной колонны крана с основанием, для соединения венца червячного колеса со ступицей, втулок подшипников скольжения в изделиях тяжелого машиностроения и т.д.
Прочность напряженных соединений, выполняемых с нагревом охватывающей детали, повышается, если поверхность сопряжения покрывается промежуточным слоем материала: при покрытии свинцом — в 1,4 раза, цинком — в 2,7 раза, синтетическим покрытием с толщиной пленки 20 мкм — в 1,6 раза.
35. Обозначение размеров с указанием точности на чертежахопределяется ГОСТ 2.307. Требования этого стандарта распространяются на все технические документы промышленности и строительства. Основанием для определения величины изделия и его элементов служат размерные числа, нанесенные на чертеж. Для всех размеров, кроме справочных, которые обычно помечают звездочкой, о чем делают запись в технических требованиях чертежа, указывают предельные отклонения, состоящие из буквы (иногда из двух), обозначающей основное отклонение и цифры (или двух цифр), обозначающей номер квалитета (см. рис. 5). Например, вал: Ø10h7, но правомочны и другие обозначения, например Ø10-0,015 = Ø 10h7Ø
(-0,015) ; Ø10n6 = Ø10 +0,010; Ø10g6 = Ø10-0,014; обозначение Ø10е8 = Ø10Н7/е8 = Ø10Н7-е8 приняты для посадок, где мы после номинального размера должны указать сразу основное отклонение и квалитет для отверстия, а затем то же для вала. Размерные числа поверхностей, что не относится ни к валам ни к отверстиям обычно имеют симметричное расположение поля допуска относительно нулевой линии и обозначают следующим образом: 10js6 = 10± 0,0045.
Есть условные обозначения размеров с указанием точности для резьб, шлицевых и шпоночных соединений и отдельных их элементов. Примеры можно найти в соответствующей НД.
ГОСТ 2.307-68 не допускает указывать поля допусков одними условными обозначениями, а обязывает применять комбинированные (или числовые) обозначения в следующих случаях:
а) при номинальных размерах, не включенных в ряды нормальных линейных размеров по ГОСТ 6636-69, например, 41,5Н7( +0,025 ) или 111h(-0,087);
б) при назначении полей допусков, условные обозначения и предельные отклонения которых не предусмотрены ГОСТ 25 347-82, например, для пластмассовых деталей введен ряд специальных полей 65k10( +0,12 ), 72АZ11(+0,83 +0,64) и др.; таким же является широко применяемое в прямобочных шлицевых соединениях поле допуска F10;
в) при назначении предельных отклонений размеров уступов с несимметричным допуском, например 20D11 (+0,195 +0,065)
36. Предельные отклонения размеров с неуказанными допускамиустанавливает ГОСТ 25 670-83, а поля допусков для деталей из пластмасс – ГОСТ25 349-82. В Республике Беларусь эти параметры определяет СТБ1014-95 «Изделия машиностроения. Детали. Общие технические условия», где сказано в п. 4.2 что: «Неуказанные предельные отклонения линейных размеров по ГОСТ 25 670:
а) для номинальных размеров менее 1 мм – Н13; h13; ±t2/2;
б) для номинальных размеров свыше 1 мм – Н14; h14;± t2/2;
в) для длины резьбы (наружной и внутренней) полного профиля с шагом Р при выполнении не в упор – 2Р;
г) для длины резьбы в упор величина недореза (сбег + недовод) должны быть не более 4Р для наружной резьбы и 6Р для внутренней резьбы;
д) для деталей, получаемых гибкой и вытяжкой, поля допусков должны быть увеличены в зависимость от толщины исходного материала».
Далее в пункте 4.10 СТБ 1014-95 записано: «При соответствии деталей требованиям настоящего стандарта указание об этом вводится в НД и технические требования чертежей по следующим примерам:
А) при полном соответствии:
«Технические требования по СТБ 1014-95»;
б) при наличии дополнительных требований:
«Остальные технические требования по СТБ 1014-95».».
Выше отмечено как оформляются технические требования в таком случае в соответствии с СТБ 1014-95.
ГОСТ 25 670-83 предусматривает четыре варианта задания неуказанных предельных отклонений линейных размеров:
Как правило, погрешности размеров, формы, взаимного расположения поверхностей и их шероховатость связаны между собой. Например, погрешности формы – конусообразность, бочкообразность и седлообразность (частные проявления погрешности профиля продольных сечений цилиндрических деталей) обуславливают различие размеров деталей – тел вращения в разных сечениях.
В основу нормирования и количественной оценки отклонений формы и расположения поверхностей положен принцип прилегающих прямых, поверхностей и профилей (ГОСТ 24642-81). Прилегающая прямая – прямая, соприкасающаяся с реальным профилем и расположенная вне материала детали так, чтобы отклонение от нее наиболее удаленной точки реального профиля в пределах нормируемого участка имело минимальное значение. Прилегающая окружность – это окружность минимального диаметра, описанная вокруг реального профиля наружной поверхности вращения, или максимального диаметра, вписанная в реальный профиль внутренней поверхности вращения. Прилегающая плоскость – это плоскость, соприкасающаяся с реальной поверхностью и расположенная вне материала детали так, чтобы отклонение от нее наиболее удаленной точки реальной поверхности в пределах нормируемого участка имело минимальное значение. Прилегающий цилиндр – это цилиндр минимального диаметра, описанный вокруг реальной наружной поверхности, или максимального диаметра, вписанный в реальную внутреннюю поверхность.
Прилегающие поверхности и профили соответствуют условиям сопряжения деталей при посадках с нулевым зазором. При измерении прилегающими поверхностями служат рабочие поверхности контрольных плит, интерференционных стекол, лекальных и поверочных линеек, калибров, контрольных оправок и т. п. Количественно отклонение формы оценивают наибольшим расстоянием от точек реальной поверхности (профиля) до прилегающей поверхности (профиля) по нормали к последней.
Отклонением расположения поверхности или профиля называют отклонение реального расположения поверхности (профиля) от его номинального расположения. Количественно отклонения расположения оценивают в соответствии с определениями. При оценке отклонений расположения отклонения формы рассматриваемых поверхностей (профилей) и базовых элементов должны быть исключены из рассмотрения. При этом реальные поверхности (профили) заменяют прилегающими, а за оси, плоскости симметрии и центры реальных поверхностей (профилей) принимают оси, плоскости симметрии и центры прилегающих элементов.
Отклонение от параллельности плоскостей – разность ЕРА наибольшего и наименьшего расстояний между плоскостями в пределах нормируемого участка.
Отклонение от параллельности осей (прямых) в пространстве – геометрическая сумма ЕРА отклонений от параллельности проекций осей (прямых) в двух взаимно перпендикулярных плоскостях; одна из этих плоскостей является общей плоскостью осей, т.е. плоскостью, проходящей через одну (базовую) ось и точку другой оси. Отклонение от параллельности осей (или прямых) в общей плоскости – отклонение от параллельности ЕРАх проекций осей (прямых) на их общую плоскость. Перекос осей (прямых) – отклонение от параллельности ЕРАу проекций осей (прямых) на плоскость, перпендикулярную к общей плоскости осей и проходящую через одну из осей (базовую).
Отклонение от перпендикулярности плоскостей.
Отклонение от соосности– это наибольшее расстояние (ЕРС1, ЕРС2, …)между осью рассматриваемой поверхности вращения и базой (осью базовой поверхности или общей осью двух или нескольких поверхностей) на длине нормируемого участка.
Отклонение от симметричности– наибольшее расстояние ЕРS между плоскостью симметрии (осью) рассматриваемого элемента (или элементов) и базой (плоскостью симметрии базового элемента или общей плоскостью симметрии двух или нескольких элементов) в пределах нормируемого участка
Отклонение от пересечения осей, которые номинально должны пересекаться, определяют как наименьшее расстояние ЕРХ между рассматриваемой и базовой осями
Позиционное отклонение – наибольшее расстояние ЕРР между реальным расположением элемента (его центра, оси или плоскости симметрии) и его номинальным расположением в пределах нормируемого участка
Эти бессистемно надерганные из стандарта определения говорят о сложности восприятия материала. Хочу особо подчеркнуть, что определения, приведенные в книгах, должны содержать обозначения, аналогичные помещенным здесь, а не быть другого типа, что говорит об использовании устаревших НД (действовавшего ранее и замененного ГОСТ 10356-63).
38.При анализе точности геометрических параметров деталей различают поверхности: номинальные (идеальные, не имеющие отклонений формы и размеров), форма которых задана чертежом, и реальные (действительные), которые ограничивают деталь, отделяя от окружающей среды. Реальные поверхности деталей получают в результате обработки или видоизменения при эксплуатации машин. Аналогично надо различать номинальный и реальный профиль, номинальное и реальное расположение поверхности (профиля). Номинальное расположение поверхности определяется номинальными линейными и угловыми размерами между ними и базами или между рассматриваемыми поверхностями, если базы не даны. Реальное расположение поверхности (профиля) определяется действительными линейными и угловыми размерами. База – поверхность, линия, точка детали (или выполняющее ту же функцию их сочетание), определяющие одну из плоскостей или осей системы координат, по отношению к которой задается допуск расположения или определяется отклонение расположения. Профиль поверхности – линия пересечения поверхности с плоскостью или заданной поверхностью. Реальные поверхности и профили отличаются от номинальных
39. Допуски формыэто наибольшие допускаемые значения отклонений формы, а поля допусков формыпредставляют область в пространстве или на плоскости, внутри которой должны находиться все точки реального рассматриваемого элемента в пределах нормируемого участка, ширина или диаметр которой определяется значением допуска, а расположение относительно реального элемента – прилегающим элементом.
Степени точности.По ГОСТ 24643-81 для ограничения отклонений формы установлено 16 степеней точности и в интервалах до 2500 или 10000 мм заданы предельные отклонения формы цилиндрических и плоских поверхностей и предельные отклонения от прямолинейности. Допускается продолжать ряды допусков в сторону более точных или более грубых степеней, а также для больших номинальных размеров при соблюдении закономерностей построения рядов, принятых в стандарте.