Номинальные, предельные действительные размеры

Погрешности измерений. Классификация погрешностей измерения. Законы распределения случайных погрешностей.

Процедура измерения состоит из следующих основных этапов:

1) принятие модели объектоизмерения,

2) выбор метода измерения,

3) выбор средств измерения,

4) проведение эксперимента с целью получения численного значения измеряемой величины.

Различные недостатки, присущие этим этапам приводят к тому, что результат измерения неизбежно отличается от истинного значения измеряемой величины. Причины возникновения погрешности различны: измерительные преобразования осуществляются с применением различных физических явлений на основании которых можно установить соответствие между измеряемой величиной объекта исследования и выходного сигнала средства измерения, по которому оценивается результат измерения. Точно установить это соответствие никогда не удается вследствии недостаточной изученности объекта исследования, неадыкватности его принимаемой модели, невозможности точного учета влияния внешних факторов, недостаточной разработанности теории физических явлений, использование простых, но приближенных аналитических зависимостей вместо более точных и сложных и т.д. В результате принимается зависимость между измеряемой величиной и выходным сигналом средства измерения, всегда отличается от реальн., что приводит к погрешности, которую называют методической погрешностью измерения. Пример: необходимо определить амплитудное значение синусоидалного напряжения, вольт-метром измерить действительное значение, затем через коэффициент амплитуды = √2, рассчитывают амплитуду. В действительности коэффициент амплитуды = √2 только для идеального синусоидального сигнала. И при искажении формы сигнала коэффициент амплитуды имеет иное значение. Так несовершенство принятого объекта исследования приводит к методической погрешности. Для данного примера методическую погрешность можно уменьшить рассчитав на основе анализа формы напряжения более точное значение коэффициента амплитуды, либо использовать вольт-метр амплитудных значений. В погрешность измерений входит погрешноть средств измерений, используемх в эксперименте. Составляющая погрешности, обусловленная погрешностями применяемых средств измерения называют инструментальной погрешностью. Она зависит от схемы и качества выполнения преобразовательных элементов, погрешности показывающего прибора, состояния средства измерения в процессе его эксплуатации и др. Следует также учитывать, что включение средства измерения в цепь, где производится измерение, может изменить режим цепи за счет взаимодействия средств измерения с цепью. Составляющую возникающей при этом погрешности называют энергетической. Частью энергетическая погрешность в отдельности не рассматривается и относят к инструментальной, т.к. она тоже обуславливается несовершенством средств измерений. В процессе измерения часто принимают участие экспериментаторы, они могут внести так называемую субъективную погрешность, которая является следствием индивидуальных свойств человека и физиолгическими особенностями его организма или укоренившимися неправильными навыками, например, если несколько экспериментаторов померяют ток в цепи одним и тем же аналоговым амперметром, то результат измерений всегда будет разный. В условиях эксперимента у применяемых средств измерения могу возникать погрешности из-за влияния внешних факторов – температуры окружающей среды, внешних магнитных полей и т.п. Следует заметить, что в основу приведенной классификации погрешности положены причины их возникновения. Существуют и другие признаки классификации в зависимости от

1) характера поведения измеряемой величины в процессе измерения,

2) характер измерения погрешности или закономерности проявления,

3) способа выражения.

В зависимости от режима работы используемого средсвта измерения (статического или динамического) или характера поведения измеряемой величины различают погрешности измерений в статическом режиме (статические погрешности) и погрешности в динамическом режиме. В статическом режиме измеряемая величина и выходной сигнал средства измерения по которому оценивают результат измерения являются неизменными во времени. В динамическом режиме выходной сигнал изменяется во времени. Соответственно статической называют погрешность средств измерения, используемых для измерерния постоянной величины, а динамической называют разность между погрешностью средств измерения в динамическом режиме и его статической погрешностью соответствующей значению величины в данный момент времени.

В зависимости от характера измерения различают:

1) систематическую погрешность измерерния – составляющую погрешность измерения, остающуюся постоянной или закономерно изменяющуюся при измерении одной и той же величины (погрешность градуировки шкалы, температурная погрешность и др.),

2) случайную погрешность измерения – составляющую погрешность измерения, изменяющуюся случайным образом при повторном измерении одной и той же величины (влияние внешних электро-магнитных полей нестабильного напряжения питания и др.) Систематические погрешности могут быть в значительной степени исключены или уменьшены устранением источников погрешности или введением поправок. Случайные погрешности как правило вызываются сложной совокупностью изменяющихся факторов, обычно неизветных экспериментатору и трудно поддающихся анализу. Иногда причины появления случайной погрешности известны. В этом случае для уменьшения случайных погрешностей уменьшают влияние причин на результат измерения. Например: для уменьшения влияния внешних электро-магнитных полей измерительные цепи экранируются. При невозможности устранения этих причин или когда они неизвестны, влияние слияних погрешностей на результат измерения можно уменьшить путем проведения многократных измерений одного и того же значения измеряемой величины с дальнейшей статической обработкой получившихся результатов методами теории вероятности. Кроме перечисленных погрешностей измерений встречаются грубые погрешности, существенно превышающие ожидаемую погрешность. Результат измерений, содержащий грубую погрешность называют промахом. Промах можно выяснить путем обработки результатов повторных измерений методом теории вероятности. После выявления промахи должны быть исключены. В зависимости от способа выражения различают абсолютную и относительную погрешности. Абсолютная погрешность выражается в единицах измеряемой величины. Относительная погрешность выражается в процентах и является более наглядной характеристикой точности при сравнении различных результатов измерений.

30. Средства измерений, классификация средств измерений. Метрологические характеристики средств измерений.

Средства измерений – это технические средства, имеющие нормированные метрологические характеристики. По функциональному назначению средства измерений делят на следующие группы: меры, измерительные преобразователи, измерительные приборы, измерительные информационные системы, измерительные установки. Средства измерений предназначены для воспроизведения физических величин заданного размера, пример – мерой является резистор, воспроизводящий сопротивление заданного размера с известной погрешностью. Измерительный преобразователь – средство измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и хранения, но не поддающееся непосредственному восприятию наблюдателя. В зависимости от рода измеряемой величины на входе измерительного прибора они делятся на преобразователи электрических величин и преобразователи неэлектрических величин. К 1 относятся: делители напряжения, усилители, трансформаторы и т.д., к 2 относят: термопары, преобразователи скорости, силы и т.д. Измерительный прибор – средство измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателя. Измерительные приборы, показания которых являются непрерывной функцией изменения измеряемой величины называют аналоговым измерительным прибором. Измерительный прибор автоматически вырабатывающий дискретный сигнал измерительной информации и дающий показания в цифровой форме называется цифровым измерительным прибором. Измерительная информационная система – совокупность функционально объединенных измерителей, вычислителей и других вспомогательных вычислительных средств. Для получения измерительной информации, ее преобразуют и обрабатывают с целью представления потребителю в требуемом виде, либо автоматического осуществления функции контроля, диагностирования, идентификации и др. Измерительная установка – совокупность функционально объединенных средтв измерений и вспомогательных устройств, предназначенных для рациональной организации измерений. Обычно используются для выполнения массовых технологических измерений. Все средства измерений по выполняемым метрологическим функциям делят на образцовые и рабочие. Образцовые средства измерения предназначены для поверки с их помощью других рабочих средств измерений. Рабочие используются для выполнения всех измерений, кроме измерений, связанных с поверкой, т.е. передачей размера единиц величин.

31. Взаимозаменяемость – свойство независимо изготовленных изделий обеспечивать возможность беспригонной сборки деталей в узлы, а узлов в изделия с соблюдением всех предъявляемых технических требований.

Взаимозаменяемость должна обеспечивать беспригонную и бесподборочную сборку. Собранные изделия должны отвечать заданным техническим условиям и эксплуатационным требованиям.

Преимуществом полной взаимозаменяемости с одной стороны является простота и экономичность сборки, сборочный процесс можно легко и точно пронормировать, определить ритм сборки и поэтому организовать поточное или даже автоматизированное производство. С другой стороны упрощается процесс эксплуатации и ремонта изделий. Условиям полной взаимозаменяемости должны отвечать все покупные изделия и запчасти.

Преимущество полной взаимозаменяемости – возможность специализации и кооперирования, недостаток– малые допуски.

- Виды взаимозаменяемости:

1. Полная.

2. Неполная или ограниченная.

3. Внешняя (покупные изделия) и внутренняя (шарики в подшипнике).

4. Функциональная (геометрические, электрические и другие параметры, влияющие на эксплуатационные показатели машин).

- Виды неполной взаимозаменяемости:

1. Групповая или селективная сборка.

2. Сборка по методу регулирования.

3. Сборка методом пригонки.

32. Основные понятия о размерах, отклонениях, допусках и посадках.

Конфигурация деталей ограничивается поверхностями. Эти поверхности могут быть простыми (плоскими, цилиндрическими) и сложными (винтовыми, шлицевыми и др.). Все поверхности подразделяются на номинальные и действительные.

Номинальными (идеальными) называются поверхности, форма и размеры которых заданы чертежом.

Реальными (действительными) называются поверхности, полученные в результате обработки заготовки или видоизмененные в процессе эксплуатации.

Размер – численное значение величины (диаметра, длины, угла), выраженное в единицах измерения.

Допуском называется разность между верхними и нижними предельными отклонениям.

T_A = D_max – D_min = ES – EI | > 0;

T_B = d_max – d_min = es – ei | > 0.

Номинальным называется размер, общий для двух деталей соединения (отверстия и вала) и который проставляется на чертеже.

Номинальные размеры определяются расчетом на прочность, жесткость, сопротивление усталости или по другим конструктивным соображениям.

Поскольку изготовить деталь точно по номинальному размеру невозможно, поэтому вводится понятие предельных размеров: наибольшего и наименьшего предельных размеров.

Деталь считается годной, если действительный размер будет находиться между этими предельными размерами или будет равен одному из них.

Действительным называется размер, полученный в результате измерения с допустимой погрешностью.

34. Погрешность размера. Предельные номинальные отклонения. Действительные отклонения.

Поскольку ставить на чертеже сразу два предельных размера неудобно, то вводится понятие отклонений. Различают номинальные и действительные отклонения.

Верхнее номинальное отклонение – разность между наибольшим предельным размером и номинальным.

Нижнее номинальное отклонение – разность между наименьшим предельным размером и номинальным.

Действительное отклонение – разность между действительным размером и номинальным.

Формулы отклонений:

Для отверстия: ES = D_max – D_ном;

EI = D_min – D_ном;

Для вала: es = d_max – d_ном;

ei = d_min – d_ном.

Мерой точности изготовления детали является допуск.

Допуском называется разность между верхними и нижними предельными отклонениям.

T_A = D_max – D_min = ES – EI | > 0;

T_B = d_max – d_min = es – ei | > 0.

Допуск всегда положителен.

Дата добавления: 2015-04-30