Применение метрологии, стандартизации и сертификации, необходимых для обеспечения единства измерений и контроля качества продукции

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Контрольная работа

по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация»

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

Белоус Т.В.

Цель выполнения контрольной работы состоит в получении основных научно-практических знаний в области метрологии, стандартизации и сертификации, необходимых для обеспечения единства измерений и контроля качества продукции (услуг), метрологического и нормативного обеспечения разработки, производства, испытаний, эксплуатации и утилизации продукции, планирования и выполнения работ по стандартизации и сертификации продукции и процессов, проведения метрологической и нормативной экспертиз.

Задача 1

Условие:

Мощность определяется по уравнению P=Fl/t, где действующая сила F=ma, m - масса, a - ускорение, l - длина плеча приложения силы, t - время приложения силы. Укажите размерность мощности P.

Решение:

Мощность определяется по уравнению P=Fl/t, где действующая сила F=ma, m - масса, a - ускорение, l - длина плеча приложения силы, t - время приложения силы. Ускорение находится как, , а скорость находится как, , где S - путь, t - время. Тогда dim Р = dim m•dim l2 /dim t3. Так как размерность основных величин ? длины, массы, времени ? обозначается соответствующими заглавными буквами: dim l= L; dim m= M; dim t= Т, то dim Р = L2M/Т3 = L2MТ?3 - ватт (обозначение: Вт).

Ответ: dim Р = L2MТ?3.

Задача 2

Условие:

При многократном измерении постоянного напряжения U получены значения в В: 14,2; 13,9; 13,8; 14,0; 14,3; 14,8; 13,9; 14,1; 14,5; 14,3. Определите доверительные границы истинного значения напряжения с вероятностью Р=0,99 (tp=3,499).

Решение:

1. Находим Хср:

В.

В.

3. Доверительные границы случайной погрешности результата измерений е находим по формуле

е = tS(x),

где t - коэффициент Стьюдента, по условию tp=3,499;

S(x) - оценка среднего квадратического отклонения результата измерений.

В.

е = tS(x) = 3,499•0,097 = 0,339403? 0,3.

Ответ: U = (14,2±0,3) В, Р = 0,99.

Задача 3

Условие:

Указатель отсчетного устройства средства измерения класса точности 0,5 показывает 120 В. Пределы измерения вольтметра от 0 до 180 В. Нулевая отметка шкалы находится в начале диапазона измерений. Определите абсолютную погрешность и запишите пределы измеряемого напряжения.

Решение:

1. Наибольшая абсолютная погрешность прибора равна:

?хп = (????ХN )/?????

где ? - класс точности прибора, ХN - нормирующее значение (верхний предел измерения).

?хп = (± 0,5 В.

2. Предел измеряемого напряжения U ± ?хп, т.е 120 ± 0,9 В или 119,1 В ? U ? 120,9 В.

Ответ: ?хп = ± ???? В; 119,1 В ? U ? 120,9 В.

4 Задача 4

Условие:

Соединение:.

Рисунок 1 ? Эскиз соединения.

В заданном соединении определить вид посадки и систему, в которой назначена посадка.

1. Определить допуски размеров отверстия и вала.

2. Определить основное отклонение отверстия и вала.

3. Определить второе отклонение отверстия и вала.

4. Определить наибольший и наименьший размер отверстия и вала.

5. Изобразить схемы полей допусков отверстия и вала. На схемах указать величины предельных отклонений размеров, допуски, а также наибольший, наименьший и средний зазоры и натяги; для переходных посадок указать наибольший зазор и наибольший натяг.

6. Поставить на чертеже соединений обозначение заданных посадок, а на чертежах деталей - обозначения заданных полей допусков. Размеры проставить тремя способами.

Решение:

Исполнительный размер отверстия Ш65H6.

Номинальный размер отверстия - D = 65 мм.

H - основное отклонение отверстия. По таблицам ГОСТ 25346-89 определяем значение основного отклонения EI = 0.

Допуск отверстия IT6 - определяем по таблицам ГОСТ 25346-89: значение допуска для номинального размера отверстия 65 мм и 6 квалитета

IT6 = 19 мкм = 0,019 мм.

ITD = ES ? EI, тогда ES = EI + IT6 - неосновное верхнее отклонение отверстия: ES = 0 + 19 = + 19 мкм = + 0,019 мм.

Определяем предельные размеры:

Наибольший предельный размер отверстия Dmax = D + ES:

Dmax = 65 + (+0,019) = 65,019 мм.

Наименьший предельный размер отверстия Dmin = D + EI:

Dmin = 65 + 0 = 65,000мм.

Исполнительный размер отверстия, записанный тремя способами:

1. Ш65H6 - буквенный;

2. Ш65- числовой;

3. Ш65H6 - комбинированный.

ITD= Dmax-Dmin

Исполнительный размер вала Ш65k5.

Номинальный размер вала - d = 65 мм.

k - основное отклонение вала. По таблицам ГОСТ 25346-89 определяем значение основного отклонения ei = +2 мкм = +0,002 мм.

Допуск вала IT5 - определяем по таблицам ГОСТ 25346-89: значение

допуска для номинального размера вала 65 мм и 5 квалитета IT5 = 13 мкм =

= 0,013 мм.

ITd = es ? ei, тогда es = ei + IT5 - неосновное верхнее отклонение отверстия:

es = 2 + 13 = + 15 мкм = + 0,015 мм.

Определяем предельные размеры:

Наибольший предельный размер вала dmax = d + es:

dmax = 65 + (+0,015) = 65,015 мм.

Наименьший предельный размер вала dmin = d + ei:

dmin = 65 + (+0,002) = 65,002 мм.

Исполнительный размер вала, записанный тремя способами:

1. Ш65k5 - буквенный;

2. Ш65 - числовой;

3. Ш65k5 - комбинированный.

ITd = dmax - dmin

Проведем расчеты предельных значений зазоров или натягов Smax (Nmax) и Smin(Nmin). Предельные размеры вала перекрываются предельными размерами отверстия: dmin < Dmax, dmax > Dmin - соединение Ш65H6/k5 переходное.

Наибольший зазор Smax = ES - ei = 19 - (+2) = 17 мкм;

Наибольший натяг Nmax = es - EI = 15 - 0 = 15 мкм.

Допуск на посадку TSN = Smax + Nmax = 17 +15 = 32 мкм.

Проверка:

Допуск на посадку TSN = TD(IT6) + Td(IT5) = 19 + 13 = 32 мкм.

Характер посадки - переходная с большей вероятностью получения зазоров.

Результат анализа посадки представлен в табл. 1.

Строим схему полей допусков и эскиза соединения и деталей рис. 2.

Таблица 1 - Результаты расчета параметров соединения Ш65

Обозначение заданного соединения	Ш65
Значения параметров соединения	Номинальный размер, мм	65
	Зазор(натяг), мм	Smax	0,017
		Nmax	0,015
		Scр	0,001
	Допуск посадки, мм Т?	0,032
	Характер посадки	переходная
	Система посадки	отверстия
Значения параметров деталей	Отверстие	Условное обозначение размера	Ш65Н6
		Допуск, мм TD	0,019
		Значение основного отклонения, мм	0 (нижнее)
		Предельные отклонения, мкм	Верхнее, ES	+19
			Нижнее, EI	0
		Предельные размеры, мм	Dmax, мм	65,019
			Dmin, мм	65,000
	Вал	Условное обозначение размера	Ш65k5
		Допуск, мм Td	0,013
		Значение основного отклонения, мм	+0,002 (нижнее)
		Предельные отклонения, мкм	Верхнее, es	+15
			Нижнее, ei	+2
		Предельные размеры, мм	dmax, мм	65,015
			dmin, мм	65,002

Схема полей допусков посадки Ш65H6/k5.

Рисунок 2 - схема полей допусков и эскизы деталей соединения Ш65H6/k5.

Международные организации по метрологии

Потребность в международном сотрудничестве в области обеспечения единства измерений возникла давно, вероятно, его начало относится к временам становления регулярной международной торговли. Первым практическим шагом в обеспечении международного единообразия мер было установление в конце XVIII в. во Франции метрической системы мер. Однако лишь почти через 100 лет метрическая система получила признание в качестве международной.

Итоги многолетней деятельности международных организаций очень результативны. Благодаря их усилиям в большинстве стран мира принята Международная система единиц физических величин (SI), действует сопоставимая терминология, приняты рекомендации по способам нормирования метрологических характеристик СИ, по сертификации СИ, по испытаниям СИ перед выпуском серийной продукции.

Актуальной задачей международных и региональных организаций по метрологии является создание глобальной метрологической системы. Для этой системы характерны:

? единство измерений в SI;

? верность (в рамках допустимой неопределенности) измерений;

? соблюдение международно признанных и действующих систем качества; погрешность напряжение отверстие вал

? соблюдение прозрачных процедур проверки компетентности, подтверждаемых документально [4].

Необходимость глобальной системы измерений связана со следующими факторами современного мирового развития: либерализация рынков; возникновение новых торговых зон; разделение труда.

Наиболее крупные международные метрологические организации Международная организация мер и весов (МОМВ) и Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ).

На рисунке 3 представлена структурная схема работы Международной организации мер и весов. Научное направление работы организации МОМВ - совершенствование метрической системы измерений. Она постоянно совершенствует международные эталоны, разрабатывает и применяет новые методы и средства точных измерений, создает новые и заменяет устаревшие концепции основных единиц измерений, координирует метрологические исследования в странах-членах [2].

МОЗМ учреждена на основе межправительственной Конвенции, где Россия участвует как правопреемница СССР. Организация объединяет более 80 государств. Цель МОЗМ ? разработка общих вопросов законодательной метрологии, в том числе установление классов точности средств измерений; обеспечение единообразия определения типов, образцов и систем измерительных приборов; рекомендации по их испытаниям для унификации метрологических характеристик, порядок проверки и калибровки средств измерений; гармонизация поверочной аппаратуры, методов сличения, проверок и аттестация эталонных, образцовых и рабочих измерительных приборов; выработка оптимальных форм организации метрологических служб и обеспечение единства государственных предписаний по их ведению; установление единых принципов подготовки кадров в области метрологии.

Рисунок 3 ? Структурная схема работы Международной организации мер и весов

Высший орган МОЗМ -- Международная конференция законодательной метрологии, созывается один раз в 4 года для рассмотрения отчетов о работе организации, проведения выборов президента и его заместителей, утверждения Международных рекомендаций (МР) и документов (МД), рассмотрения общих вопросов, связанных с долгосрочной политикой МОЗМ. В период между конференциями работой МОЗМ руководит Международный комитет законодательной метрологии. Исполнительным органом МОЗМ является Международное бюро законодательной метрологии [3].

Рабочие органы МОЗМ -- это технические комитеты и подкомитеты, которые разрабатывают МР и МД по общим вопросам законодательной метрологии, требованиям и техническим характеристикам, методам испытаний и поверки средств измерений, подлежащим законодательному контролю (охрана окружающей среды, здравоохранение и т. д.). При этом МД МОЗМ служат руководствами для национальных метрологических служб по общим вопросам законодательной метрологии, включая основные законы, единицы величин, метрологический надзор. Технические комитеты и подкомитеты состоят из экспертов государств -- членов МОЗМ и сотрудничающих международных и региональных органов.

Прямые и косвенные измерения

Для измерения физической величины необходимо создать ряд условий: возможность выделения измеряемой величины среди других величин; возможность установления единицы, необходимой для измерения выделенной величины; возможность материализации (воспроизведения и хранения) установленной единицы техническими средствами; возможность сохранения неизменным размера единицы (в пределах установленной точности) как минимум на срок, необходимый для измерений.

Прямые измерения -- это измерения, проводимые прямым методом, при котором искомое значение величины получают непосредственно. Например, измерение длины штангенциркулем или микрометром, угла -- угломером и т. п. На результатах прямых измерений могут оказать влияние различные факторы. Поэтому погрешность измерений имеет различный вид, т.е. имеет место погрешность прибора, систематические и случайные погрешности, ошибки округления при снятии отсчета со шкалы прибора, промахи. В связи с этим важно выявить в каждом конкретном эксперименте, какая из ошибок измерения является наибольшей, и если окажется, что одна из них на порядок превышает все остальные, то последними погрешностями можно пренебречь.

Если же все учитываемые погрешности по порядку величины одинаковы, то необходимо оценить совместный эффект нескольких различных погрешностей. В общем случае суммарная ошибка подсчитывается по формуле:

,

где ?X - случайная погрешность, ?д - погрешность прибора, ?в - погрешность округления[6].

Косвенные измерения -- это измерения, проводимые косвенным методом, щ» котором -искомое значение физической величины определяется на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной. Например, определение объема прямоугольного параллелепипеда по значениям его ширины В, дайны L и высоты H. Как известно, эти величины связаны между собой уравнением V = ВLН.

При косвенных измерениях искомое значение величины находят расчетом на основе измерения других величин, связанных с измеряемой

величиной известной зависимостью

А = f(а1,…an)

Результатом косвенного измерения является оценка величины А, которую находят подстановкой в формулу (1) оценок аргументов аi.

Поскольку каждый из аргументов аi измеряется с некоторой погрешностью, то задача оценивания погрешности результата сводится к суммированию погрешностей измерения аргументов. Однако особенность косвенных измерений состоит в том, что вклад отдельных погрешностей измерения аргументов в погрешность результата зависит от вида функции (1).

Для оценки погрешностей существенно разделение косвенных измерений на линейные и нелинейные косвенные измерения. При линейных косвенных измерениях уравнение измерений имеет вид

А = ‚

где bi, - постоянные коэффициенты при аргументах ai [6].

Любые другие функциональные зависимости (1) относятся к нелинейным косвенным измерениям

Результат линейного косвенного измерения вычисляют по формуле (2), подставляя в нее измеренные значения аргументов.

Погрешности измерения аргументов могут быть заданы своими границами ?аi, либо доверительными границами ?a(P)i с доверительными вероятностями Pi.

При малом числе аргументов (меньше пяти) простая оценка погрешности результата ?A получается суммированием предельных погрешностей (без учета знака), т.е. педстановкой границ ?а1, ?a2, ... ?аm в выражение

?A =?a1 +?a2+... +?am.

Однако эта оценка является излишне завышенной, поскольку такое суммирование фактически означает, что погрешности измерения всех аргументов одновременно имеют максимальное значение и совпадают по знаку. Вероятность такого совпадения практически равна нулю. Для нахождения более реалистичной оценки переходят к статистическому суммированию погрешностей аргументов полагая, что в заданных границах погрешности аргументов распределены равномерно, доверительные границы ?A(P) погрешности результата измерения рассчитывают по формуле

,

где коэффициент k определяется принятой доверительной вероятностью [6].

Если погрешности измерения аргументов заданы доверительными границами с одинаковыми доверительными вероятностями, то полагая распределение этих погрешностей нормальным, доверительные границы результата находят по формуле

При различных доверительных вероятностях погрешностей аргументов их необходимо привести к одному и тому же значению Р.

Нелинейные косвенные измерения характеризуются тем, что результаты измерений аргументов подвергаются функциональным преобразованиям. Но, как показано в теории вероятностей, любые, даже простейшие функциональные преобразования случайных величин, приводят к изменению законов их распределения.

При сложной функции (1) и в особенности если это функция нескольких аргументов, отыскание закона распределения погрешности результата связано со значительными математическими трудностями. Поэтому при нелинейных косвенных измерениях приходится отказываться от использования интервальных оценок погрешности результата, ограничиваясь приближенной верхней оценкой ее границ. В основе приближенного оценивания погрешности нелинейных косвенных измерений лежит линеаризация функции (1) и дальнейшая обработка результатов, как при линейных измерениях [6].

Запишем выражение для полного дифференциала функции А:

По определению полный дифференциал функции - это приращение функции, вызванное малыми приращениями ее аргументов.

Учитывая, что погрешности измерения аргументов всегда являются малыми величинами по сравнению с номинальными значениями аргументов, можно заменить в (6) дифференциалы аргументов dai на погрешности измерений ?аi дифференциал функции dA на погрешность результата измерения ?A:

Полагая, как и прежде, что распределения погрешностей аргументов подчиняются равномерному закону, при числе слагаемых m< 5 границы погрешности результата можно определить по формуле (3). В том случае, когда погрешности аргументов заданы их доверительными границами, оценку погрешности результата измерения вычисляют по (5).

B обеих случаях роль коэффициентов b1, b2, …, bm выполняют частные производные [6].

Знаки соответствия

Объекты сертификации, сертифицированные в системе добровольной сертификации, могут маркироваться знаком соответствия системы добровольной сертификации. Порядок применения такого знака соответствия устанавливается правилами соответствующей системы добровольной сертификации.

Объекты, соответствие которых не подтверждено в порядке, установленном настоящим Федеральным законом, не могут быть маркированы знаком соответствия [5].

Продукция, на которую выдан сертификат, маркируется знаком соответствия, принятым в системе. На рис. 2 дано изображение знаков соответствия в системе ГОСТ Р. Сам знак представляет сочетание РСТ и означает аббревиатуру названия стандарта -- Р[оссийский] СТ[андарт]. Он указывает на национальную принадлежность знака соответствия.

Под знаком соответствия при обязательной сертификации (рис. 2,а) проставляется буквенно-цифровой код ОС -- две буквы и две цифры. Часто буквенные индексы кода (полностью или частично) отражают начальные буквы наименования сертифицируемого объекта: УО, УИ, УП -- услуги общественного питания; ЛТ -- текстиль; БП -- посуда; ПП, ПО, ПР... -- пищевые продукты и продовольственное сырье; ЛД -- товары детского ассортимента; ЛК -- кожевенно-обувные изделия. Иногда буквенный индекс не является аббревиатурой наименования объекта: ME --электрооборудование; АЮ, АЯ --расширенная область аккредитации. Например, под кодом АЯ46 значится Российский центр испытаний и сертификации -- «Ростест--Москва».

Маркирование продукции знаком соответствия осуществляет изготовитель (продавец). Исполнение знака соответствия должно быть контрастным на фоне поверхности, на которую он нанесен. Маркирование продукции следует осуществлять способами, обеспечивающими стойкость знака соответствия к внешним воздействующим факторам. Знак соответствия ставится на изделие и (или) тару, сопроводительную техническую документацию. Знак соответствия наносят на тару при невозможности нанесения его непосредственно на продукцию (для газообразных, жидких и сыпучих материалов и веществ).



Рисунок 2 - Знаки соответствия: а ? знак соответствия при обязательной сертификации; б ? знак соответствия «Системы добровольной сертификации» Госстандарта России (ныне Росстандарта) [4]

Библиографический список

1. Белоус, Т.В. Метрология, стандартизация и сертификация: задние на контр. раб. Метод. указ./ Т.В. Белоус, С.Г. Бочкарева. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2011. - 36 с. : ил.

2. Крылова Г. Д. Основы стандартизации, сертификации, метрологии. ? М.:ЮНИТИ, 2002.- 479 с.

3. Радкевич Я.М. Метрология, стандартизация и сертификация: Учеб. для вузов. - М.: Высш. шк., 2006. - 800 с.

4. Лифиц И. М. Стандартизация, метрология и подтверждение соответствия: учебник для бакалавров / И. М. Лифиц. ? 11?е изд., перераб. и доп. ? М.: Издательство Юрайт; ИД Юрайт. 2009. ? 412 с.? Серия: Бакалавр. Базовый курс.

5. Закон РФ "О техническом регулировании".

6. Тартаковский Д. Ф., Ястребов А. С. Метрология, стандартизация и технические средства измерений. /Д. Ф. Тартаковский, А.С. Ястребов - М.: Высш. шк., 2001. - 205 с.

Размещено на Allbest.ru

...