Стандартизация и взаимозаменяемость. Методы и средства измерений. Приборы, меры, калибры.

К основным принципам организации производств относятся стандартизация и взаимозаменяемость. Стандартизация – становление и применение правил с целью упорядочения деятельности в определенной области на пользу и при участии всех заинтересованных сторон, в частности, для достижения всеобщей оптимальной экономии при соблюдении условий эксплуатации (использования) и требований безопасности. Стандартизация – это плановая деятельность по установлению обязательных правил, норм и требований, выполнение которых повышает качество продукции и производительность труда. Стандарт – это нормативно – технический документ, устанавливающий требования к группам однородной продукции и правила, обеспечивающие её разработку, производство и применение. Взаимозаменяемость – свойство независимо изготовленных деталей занимать свое место в сборочной единице без дополнительной механической или ручной обработки при сборке, обеспечивая при этом нормальную работу собираемых изделий (узлов, механизмов, машин). Взаимозаменяемость – это возможность сборки независимо изготовленных деталей в узел, а узлов в машину без дополнительных операций обработки и пригонки. При этом должна обеспечиваться нормальная работа механизма. Стандартизация может быть опережающей и комплексной. Комплексным методом стандартизации – это показатели и стандарты на сырье, материалы, комплектующие изделия, а также нормативно-технические документы разрабатывают исходя из требований, предъявляемых к конечным изделиям. Опережающая стандартизация осуществляется с учетом прогрессивного развития во времени показателей качества объектов стандартизации. В опережающих стандартах устанавливают несколько возрастающих, более прогрессивных показателей качества, опережающих достигнутый уровень, и указывают сроки введения этих показателей в действие. Сроки назначают обоснованно, с учетом освоения производства необходимого сырья, материалов, комплектующих изделий и оборудования, а также решения научных, технических и других сопутствующих задач. Кроме того существуют такие методы стандартизации, как унификация и агрегатирование. Унификация – разновидность или метод стандартизации, заключающийся в рациональном уменьшении (сокращении) типов, видов и размеров объектов одинакового назначения. Агрегатирование – метод создания новых машин, приборов и оборудования путем компоновки стандартных и унифицированных деталей, узлов и механизмов, имеющих одинаковые геометрические размеры и назначение.

Существуют различные виды и методы измерений.                                                                                                                                

В зависимости от способа сравнения измеряемой величины и с мерой и обработки экспериментальных данных для нахождения результата различают следующие виды измерений: прямые, косвенные и совместные (совокупные).

Прямые измерения – это измерения, при которых результат измерения получают непосредственно из опытных данных, не проводя их дополнительной логической и вычислительной обработки.

Пример: измерение электрической мощности с помощью ваттметра или электрического сопротивления резистора с помощью омметра. Результат измерения при этом считывается непосредственно со шкалы измерительного прибора.

Косвенные измерения– это измерение, при котором результат измерения находят на основании известной зависимости между измеряемой величиной и другими физическими величинами, которые и подвергаются прямым измерениям, после чего с использованием данной зависимости вычисляется результат измерения.

Пример: измерение электрической мощности и сопротивления методом амперметра и вольтметра. Измерив прямым методом, т. е. с помощью амперметра и вольтметра соответственно ток, протекающий через какую-то нагрузку и падение напряжения на этой нагрузке (при том же токе) легко вычислить по известным соотношениям P = U I и R =U / I , где: P-электрическая мощность, R-электрическое сопротивление, U-падение напряжения на нагрузке, I-сила тока, протекающего через эту нагрузку, электрическую мощность, выделяющуюся на данной нагрузке и ее электрическое сопротивление.

Совместные(или совокупные) измерения – это измерения, при которых результат получается на основании совокупности прямых измерений нескольких разнородных величин для нахождения зависимости между ними путем решения полученной системы уравнений.

Пример: измерение коэффициентов температурной зависимости электрического сопротивления проводника. В достаточно широком интервале температур эта зависимость выражается уравнением

R_T = R₂₀ [1 + A (T – 20)+ B (T- 20)²]

где: R_T-электрическое сопротивление проводника, измеренное при какой-то произвольной температуре T;

R₂₀-электрическое сопротивление того же проводника, измеренное при температуре T = 20^о С;

А и В -постоянные коэффициенты, значения которых и требуется определить в результате совместных измерений.

В зависимости от характера и способа участия меры в процессе измерения различают метод непосредственной оценки и метод сравнения.

Метод непосредственной оценкизаключается в том, что вся измеряемая величина оценивается непосредственно по показаниям заранее градуированного измерительного прибора, а мера прямого участия в данном эксперименте не принимает.

Метод сравненияхарактеризуется тем, что в процессе измерения непосредственное участие принимает регулируемая (многозначная) или нерегулируемая мера, с которой сравнивается измеряемая величина.

По методике осуществления процесса сравнения различают три основных разновидности метода сравнения:

Нулевой метод, который характеризуется тем, что измеряемая величина сравнивается с регулируемой мерой и в процессе сравнения производится регулирование меры до тех пор, пока она полностью не сравняется с измеряемой величиной.

Дифференциальный (разностный) метод, при котором по показаниям измерительного прибора непосредственной оценки оценивается не вся измеряемая величина, а разность между этой величиной и нерегулируемой мерой.

Результат измерения при этом получают путем алгебраического сложения величины используемой меры и показаний прибора непосредственной оценки, который измеряет разность между измеряемой величиной и мерой. Достоинство дифференциального метода состоит в том, что при малых величинах разности (т. е. когда измеряемая величина колеблется в небольших пределах около своего номинального значения) можно существенно повысить точность измерений, даже применяя для измерения этой разности измерительный прибор невысокой точности.

Метод замещения заключается в том, что к измерительному прибору поочередно подключается измеряемая величина и регулируемая мера, и процесс сравнения заключается в том, что путем регулировки меры добиваются того же показания прибора, которое было при подключении к нему измеряемой величины.

В зависимости от характера изменения измеряемой величины в процессе измерения различают статические и динамические измерения.

Статическиминазывают измерения, при которых измеряемая величина в процессе измерения остается неизменной.

Динамическиминазывают измерения, при которых измеряемая величина изменяется в процессе измерения.

Измерительные средства, применяемые в металлообрабатывающей промышленности, можно разделить на три основные группы:

· меры и калибры;

· универсальные инструменты и приборы, специальные средства измерений - контрольные приспособления, контрольные автоматы, приборы активного контроля;

· координатно-измерительные машины.

Мерами называются средства измерения, служащие для воспроизведения одного или нескольких известных значений данной величины.

Калибрами называются меры, служащие для проверки правильности размеров, форм и взаимного расположения частей изделия. Калибры долгое время являлись одними из наиболее распространенных измерительных средств, но с повышением точности металлообработки, распространением станков с ЧПУ, появлением индикаторов, электронных приборов и инструментов с цифровым отсчетом и КИМ применение калибров существенно снизилось.

Универсальные инструменты и приборы служат для определения значений измеряемой величины. Они различаются по конструктивным признакам, по целевому назначению, по степени механизации, пределам измерения, цене деления аналогового или цифрового отсчета и прочим показателям.

Универсальные измерительные инструменты и приборы классифицируются по конструктивным признакам на:

· механические инструменты, снабженные штриховой шкалой и нониусом - штангенинструменты и (штангенциркули, штангенглубиномеры, штангенрейсмасы и др.) и универсальные угломеры;

· электронные штангенинструменты с цифровым отсчетом (штангенциркули, штангенглубиномеры, штангенрейсмасы);

· микрометрические инструменты, основанные на применении микропар (микрометры, микрометрические нутромеры, глубиномеры и др.);

· электронные микрометрические инструменты с цифровым отсчетом (микрометры, нутромеры, глубиномеры и др.);

· механические индикаторы со шкалой и стрелкой;

· электронные индикаторы с цифровым отсчетом;

· оптические приборы (длиномеры, интерферометры, проекторы, микроскопы, лазерные приборы и др.);

· индуктивные приборы;

· широкодиапазонные приборы (емкостные, индуктивные и фотоэлектрические);

· пневмоиндуктивные приборы;

· высотомеры;

· координатно-измерительные машины (КИМ).

Кроме того, существуют специальные приборы - контрольные приспособления, контрольные автоматы и приборы активного контроля, предназначенные для контроля одной или нескольких однотипных деталей после их обработки на станке или в процессе обработки.

По числу одновременно проверяемых размеров приборы разделяются на одномерные и многомерные.
По установившейся на производстве терминологии простейшие измерительные средства - калибры, линейки, штангенинструмент, микрометры, уровни - именуются измерительным инструментом.

Вопрос 12.