Метрологічні показники вимірювальних засобів і методи вимірювання
При виборі вимірювальних засобів користуються так званими метрологічними показниками. До основних показників відносяться наступні:
Розподіл шкали - відстань між двома сусідніми штрихами шкали.
Ціна поділки шкали - значення вимірюваної величини, що відповідає двом сусіднім позначок шкали.
Початкове розподіл шкали - найменше значення вимірюваної величини, вказане на шкалі приладу.
Кінцеве значення шкали - найбільше значення вимірюваної величини, вказане на шкалі приладу.
Діапазон показань шкали - область значень шкали, обмежена кінцевим і початковим значеннями шкали.
Діапазон вимірювань приладу - область значень вимірюваної величини, для якої нормовані допустимі похибки засобів вимірювання. Наприклад, у гладких мікрометрів з межею вимірювання до 300 мм діапазон виміру 25 мм, а у мікрометрів з межею вимірювань 300-600 мм-100 мм.
Межі вимірювання приладу - найбільша і найменша величини, які можуть бути перевірені на приладі. Наприклад, у гладкого мікрометра межі вимірювання 0-25, 25-50 мм, а у індикатора - 0-10 мм.
Чутливість вимірювального приладу - передавальне відношення приладу, що дорівнює відношенню довжини поділки шкали до ціни ділення.
Допустима похибка вимірювального засоби-найбільша похибка, при якій вимірювальний засіб може бути допущено до застосування. У Радянському Союзі для кожного виду вимірювальних засобів, що випускаються вітчизняними підприємствами, обов'язково встановлюється допустима похибка. Наприклад, для штангенциркулів допущені похибки становлять ± 20-50 мкм; для мікрометров- ± 5 10 мкм і т. д. Значення похибок вимірювальних засобів, що застосовуються в машинобудуванні, наведені в паспортах цих коштів.
При розгляді похибки вимірювань часто виділяється варіація, під якою розуміється різниця показань цього кошти при багаторазових вимірюваннях однієї і тієї ж величини.
Вимірювальний засіб і прийоми його використання в сукупності утворюють метод вимірювання.
Вимірювальні засоби, що застосовуються в машинобудуванні, можуть бути розбиті на наступні основні групи: заходи, калібри, універсальні інструменти і прилади, контрольні пристосування і автомати.
Заходами називаються предмети для конкретного відтворення одиниці вимірювання. Заходи бувають з постійними (наприклад, кінцеві міри довжини, кутові плитки) або змінними (штрихові міри довжини) значеннями.
Калібрами називаються спеціальні вимірювальні інструменти без шкал, що забезпечують можливість визначити відхилення від заданих розмірів, форм і взаємного розташування поверхонь деталей.
Універсальні вимірювальні інструменти та прилади служать для визначення значення вимірюваної величини.
За конструктивним виконанням і принципу дії універсальні вимірювальні інструменти та прилади розділені на:
а) штрихові інструменти, забезпечені лінійним ноніусом (Штангенінструмент, універсальні кутоміри);
б) мікрометричні інструменти, засновані на застосуванні мікропара (мікрометри, індикаторні нутроміри, глибиноміри і ін.);
в) для важеля механічні прилади, які поділяються на собственйо важільні прилади (миниметро); зубчасті прилади (індикатори годинникового типу); спеціальні важелі прилади (важільні скоби, важільні мікрометри, індикаторні нутроміри і ін.);
г) для важеля оптичні прилади (оптіметри, проектори);
д) оптичні, пневматичні і електрифіковані вимірювальні прилади.
У міру розвитку і вдосконалення техніки номенклатура універсальних вимірювальних засобів також безперервно розширюється. Так, в останні роки з'явилися вимірювальні прилади, побудовані на використанні рентгенівських променів, ультразвуку, радіоактивних ізотопів. Цими приладами контролюють товщину стінок деталей, наявність раковин і інших дефектів металу, непровари в зварних швах, наявність тріщин і т. П.
Контрольними пристроями називаються спеціальні виробничі кошти вимірів, призначені для контролю певних деталей. Такими пристосуваннями контролюють найрізноманітніші елементи деталей, як, наприклад, елементи зачеплення зубчастих коліс, правильність роботи зібраних вузлів і машин і багато інших елементів.
Контрольні пристосування є засобами виробничого контролю. Вони швидко і точно здійснюють перевірку складних елементів деталей, яка не могла б бути виконана калібрами і зажадала б багато часу для перевірки універсальними засобами вимірювань. Найбільш досконалими і складними представниками групи контрольних пристосувань є автомати. Автомат - пристосування, що забезпечує високопродуктивне об'єктивне вимір з автоматизацією всієї його роботи від завантаження деталей на вимір до сортування їх після перевірки на групи якості.
За кількістю одночасно перевіряються елементів (розмірів) вимірювальні засоби поділяють на одномірні і багатовимірні.
Найпростіші вимірювальні засоби - калібри, лінійки, штангенінструмент і мікрометричний інструмент-прийнято називати вимірювальним інструментом, а складні вимірювальні засоби - індикатори, миниметро, оптіметри і ін. - вимірювальними приладами.
Методи вимірювання поділяються на прямі і непрямі.
При прямих вимірюваннях результат визначається безпосередньо за показаннями приладу. Наприклад, вимірювання довжини масштабними лінійками або штангенін-струмент, мікрометрами, вимірювання кутів - кутомірами і т. Д.
При непрямих вимірах результат визначається розрахунковим шляхом - на підставі даних, отриманих при прямих вимірах величин, пов'язаних з шуканої величиною певною залежністю. Прикладом непрямих вимірювань може служити визначення радіуса заокруглення за результатами вимірювання хорди.
Прямі вимірювання більш прості, тому вони мають переважне поширення в машинобудуванні. Однак в ряді випадків прямі вимірювання або взагалі не можуть бути виконані, або поступаються по точності непрямим вимірам.
Прямі вимірювання діляться на абсолютні і відносні.
При абсолютному методі показання приладу безпосередньо визначають вимірюваний розмір, а при відносному методі вимірювання визначають тільки відхилення розміру від вихідної заходу, для якого був попередньо встановлений прилад. Приладами для відносного вимірювання є різного роду індикатори, оптіметри і інші прилади високої чутливості і точності.
Вимірювання можуть виконуватися контактним або безконтактним методом.
Контактний метод характеризується безпосереднім зіткненням вимірювальних приладів або інструментів з поверхнями, що перевіряються деталей. За такого методу працюють з більшістю вимірювальних засобів.
Безконтактний метод характеризується відсутністю безпосереднього зіткнення між вимірник. нимй приладами або інструментами і поверхнями деталей. Безконтактний метод може бути використаний за допомогою пневматичних, фотоелектричних і оптичних вимірювальних приладів.
Будь-яке вимірювання, як би ретельно воно не здійснювалося, неминуче супроводжується похибками. Причини виникнення похибок досить різноманітні: наприклад, забрудненість інструменту; погане знайомство з інструментом або приладом; похибки вимірювального інструмента; недостатня тонкість дотику і недостатня гострота зору у працівника, що виробляє вимір, і т. п.
Точність показань вимірювальних засобів в значній мірі залежить від температури. ГОСТ ом встановлено, що вимірювання слід проводити при нормальній температурі, рівній +20 ° С.
Вище ми розглянули простий вимірювальний інструмент з точністю відліку до 0,1 мм. Тут нам належить більш детально ознайомитися з універсальним контрольно-вимірювальним інструментом підвищеної точності. До таких інструментів, яким зазвичай користуються при виконанні слюсарних робіт, відносяться: Штангенінструмент; мікрометричні інструменти; інструменти для перевірки кутів; кінцеві одномірні інструменти; еталонні плитки; індикатори; шаблони; лекала та інші вимірювальні інструменти.