Метрологические характеристики контрольно-измерительных инструментов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Республики Казахстан

КОКШЕТАУСКИИ УНИВЕРСИТЕТ имени АБАЯ МЫРЗАХМЕТОВА

Инженерно-экологический факультет

Кафедра «ОПДЭТ и профессиональное обучение»

Методические указания по выполнению лабораторных работ

по дисциплине «Метрология, стандартизация и управление качеством»

г. КОКШЕТАУ 2013г.



УДК 389 621.753.1 (076.5)

ББК 30.10ц

Методические указания к выполнению лабораторно-практических работ по дисциплине «Метрология, стандартизация и управление качеством» для студентов, обучающихся по специальности 5В090100 «Организация перевозок, движения и эксплуатация транспорта» - Кокшетау: Изд-во КУАМ, 2013. - с.

Составитель: к.т.н., доцент Мухамадеева Р.М.

Рецензент: д.т.н., профессор Нурмаганбетов Ж.О.

В методических указаниях содержаться основные термины в области метрологии, устройство и методики выполнения измерений для нониусных, микрометрических, индикаторных и штангенинструментов, кроме этого приводится описание и работа различных преобразователей, а также методика проведения поверки аналоговых приборов.

Методические указания предназначены для студентов 2-го курса Кокшетауского университета им. Абая Мырзахметова, обучающихся по специальности 5В090100 «Организация перевозок, движения и эксплуатация транспорта»

Утверждено учебно-методическим советом КУАМ

Протокол №1 от «28» августа2012 года

Председатель УМС: к.э.н., профессор, проректор УМР. Субботина И.В.



ДАННЫЕ О ДИСЦИПЛИНЕ

глубиномер деталь допуск калибр

Дисциплина «Метрология, стандартизация и управление качеством» изучается на втором курсе в соответствии с рабочим учебным планом для специальности 5В0090100 - Организация перевозок, движения и эксплуатация транспорта. Количество кредитов 2.

Выписка из учебного плана:

Курс	Семестр	Кредиты	Лекции	Лабораторные занятия	СРСП	СРС	Всего	Форма контроля
2	2	2	15	15	30	30	90	Экзамен

Пререквизиты дисциплины: знания общеобразовательной школы и первого курса вуза по дисциплинам физика, высшая математика, теоретическая и прикладная механика, начертательная геометрия, инженерная графика, черчение и др. дисциплины технической направленности.

Постреквизиты дисциплины: знание по данной дисциплине являются базовыми для всех профилирующих дисциплин специальности «Организация перевозок, движения и эксплуатация транспорта», в частности: Технология и механизация погрузочно-разгрузочных работ, Основы лицензирования и сертификации.

Краткое описание дисциплины

Цели и задачи преподавания дисциплины - приобретение студентами знаний в области метрологии, стандартизции и управления качеством, обеспечивающих успешное усвоение ими последующих дисциплин специальности, а так же формирование умений и навыков в использовании метрологии, нормативно-технической документации в области стандартизации и качества продукции в своей последующей производственной деятельности.

Дисциплина «Метрология, стандартизации, сертификация» является общетеоретическим фундаментом для других технических дисциплин, которые нужны для подготовки бакалавров и дипломированных специалистов в области профессионального обучения.

Данная дисциплина представляет собой общетеоретические аспекты, включенные в три раздела:

метрология;

стандартизация;

сертификация.

В первом разделе из них рассмотрены общие вопросы: история развития метрологии, виды метрологии, физические величины как объекты измерений; виды измерений физических величин; международная система единиц физических величин; механические и технологические испытания; метрологические методы и средства, организационно-правовые основы метрологической деятельности; метрология зарубежных странах; международные организации по метрологии.

Второй раздел, посвященный основам стандартизации, направлен на достижение оптимальной степени упорядочения в определенной области посредством установления положений для всеобщего и многократного применения; на приобретение знаний для разработки проектов стандартов; на умение различать классы и типы нормативных документов для успешной производственной, научно-образовательной и другой деятельности.

В третьем разделе, рассматриваются вопросам, связанные с сертификацией соответствия продукции; организацией и аккредитацией испытательных лабораторий; методическими и правовыми основами сертификации; изучаются принципы, правила и порядок проведения сертификации продукции. Раскрываются вопросы сертификации импортируемой продукции и систем обеспечения качества, особенностей сертификации материалов, технологических процессов, машин, механизмов, приборов, систем контроля и управления производственными процессами, которые и являются основой современного производства. Затрагиваются вопросы экологической сертификации товаров и услуг.

Кроме того, рассматриваются основные показатели качества продукции, раскрывается эволюция подходов к управлению качеством продукции и системный подход к технологии управления. Приводится зарубежный опыт управления качеством, основанный на использовании международных стандартов ИСО серии 9000, в частности, система менеджмента качества на основе стандарта ИСО 9001-2000.

Все разделы, взаимосвязаны и играют важную роль в формировании знаний современного бакалавра профессионального обучения.

«Метрология, стандартизация и управление качеством» является базовой дисциплиной для изучения и гуманитарных, и технических дисциплин, которые необходимо осваивать современному студенту.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

1. Общие положения

Допущенный к самостоятельной работе студент должен:

§ иметь понятие об устройстве обслуживаемого лабораторного оборудования;

§ уметь подбирать необходимые приспособления;

§ уметь определять пригодность инструментов;

§ уметь правильно пользоваться инструментами;

§ знать порядок выполнения лабораторной работы;

§ знать порядок размещения инструментов;

§ знать требования по оформлению отчетов по выполнению лабораторных работ.

2. Требования безопасности перед началом работы

2.1. Перед началом работы студент должен:

§ получить методические указания по выполнению лабораторной работы;

§ подготовить свое рабочее место, разместить письменные принадлежности и при необходимости чертежные инструменты;

§ получить индивидуальное задание;

§ проверить наличие всех необходимых инструментов для выполнения лабораторной работы и их рабочее состояние;

§ получить разрешение для начала выполнения работы.

В случае обнаружения неисправностей или несоответствия инструмента или приспособлений характеру выполнения работ доложить преподавателю.

2.2. Студенту запрещается:

§ пользоваться наушниками мобильных телефонов, плееров и т.п. ;

§ подключать зарядные устройства;

§ брать инструмент без разрешения преподавателя;

§ настраивать, переключать, включать или запускать в работу приспособления без разрешения преподавателя;

§ заниматься посторонними делами в лаборатории.

3. Требования безопасности во время работы

3.1. При выполнении лабораторной работы студент должен:

§ последовательно выполнять пункты методических указаний;

§ пользоваться только исправным инструментом;

§ при использовании приспособлений соблюдать все инструкции и технические требования, предъявляемые к ним;

§ не пользоваться вспомогательными предметами, непредусмотренными методикой выполнения лабораторной работы;

§ убедиться, что выполняемая работа не принесет ущерба учебным столам, имеющемуся в лаборатории инвентарю и мебели.

3.2. При выполнении лабораторной работы студенту запрещается:

§ использовать инструмент не по назначению;

§ заниматься посторонними работами;

§ пользоваться сотовым телефоном, плеером и т.п.

§ применять для выполнения лабораторной работы дополнительные приборы и инструменты, непредусмотренные методическими указаниями;

§ использовать оснащение лаборатории в личных целях.

3.3. При выполнении лабораторной работы студент должен:

§ следовать строго методическим указаниями по выполнению лабораторной работы;

§ последовательно приступать к этапам выполнения лабораторной работы;

§ подчиняться распоряжениям преподавателя, нге создавать неудобство другим студентам, быть внимательным и аккуратным.

При замеченных во время работы неисправностях, нахождении студентов в опасных ситуациях дать знать преподавателю.

4. Требования безопасности в аварийной ситуации

При возникновении ситуаций, грозящих несчастным случаем немедленно обратиться к преподавателю или другому непосредственному руководителю работ.

О каждом несчастном случае пострадавший или очевидец должны известить преподавателя.

Каждый студент должен уметь оказывать доврачебную помощь. Такая помощь оказывается немедленно, непосредственно на месте происшествия. Оказание помощи надо начинать с самого существенного, что угрожает здоровью или жизни человека (при сильном кровотечении наложить жгут, а затем перевязать рану, при подозрении закрытого перелома наложить шину; при открытых переломах сначала следует перевязать рану, а затем наложить шину, при ожогах наложить сухую повязку).

После оказания доврачебной помощи пострадавший должен быть направлен в ближайшее лечебное учреждение.

При подозрении повреждения позвоночника транспортировать пострадавшего только в положении лежа на жестком основании.

5. Требования безопасности по окончании работы

5.1. Очистить рабочее место, уложить инструмент и приспособления, осмотреть и оценить их состояние.

5.2. Неисправные инструменты сдать преподавателю.

5.3. Запрещается оставлять на рабочем месте неисправные инструменты и приспособления.



ВВЕДЕНИЕ

Без измерений нет ни науки, ни производства, ни развития экономики. Развитие техники и новые технологии требуют развития физических величин и более современных средств измерений. Наравне с этим необходимо владеть классическими приемами определения степеней точности и погрешности измерений.

Метрология - наука, изучающая общепринятые основы измерений, методы и средства измерений, единицы физических величин, методы точности измерений, принципы обеспечения единства измерений и единообразия средств измерений.

Метрология стала наукой, без знания которой не может обойтись ни один специалист любой отрасли. В настоящее время метрология развивается по нескольким направлениям.

Теоретическая метрология - являясь базой измерительной техники, занимается изучением проблем измерений в целом и образующих измерение элементов: средств измерений, физических величин и их единиц, методов и методик измерений, результатов и погрешностей измерений и др.

Законодательная метрология - разрабатывает и внедряет нормы и правила выполнения измерений, устанавливает требования, направленные на достижение единства измерений, порядок разработки и испытаний средств измерений, устанавливает термины и определения в области метрологии, единицы физических величин и правила их применения.

Прикладная (практическая) метрология - освещает вопросы практического применения разработок теоретической и положений законодательной метрологии.

Сейчас важно помнить, что рассматриваемая проблема оптимального выбора физических величин и единиц будет существовать всегда, так как научно-технический прогресс постоянно предоставляет новые возможности в практике измерений.

Прежде чем рассматривать различные методы, обеспечивающие единство измерений, необходимо определить основные понятия и категории. Поэтому в метрологии очень важно правильно использовать термины, необходимо определить, что именно подразумевается под тем или иным названием.

Физическая величина. Под этим определением подразумевается свойство, общее в качественном отношении многим объектам, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта. Или, следуя Леонарду Эйлеру, «величиной называется все, что способно увеличиваться или уменьшаться, или то, к чему можно нечто прибавить или отчего можно отнять».

Единица физической величины - физическая величина, которой по определению придано значение, равное единице. Другими словами, для того чтобы охарактеризовать какую-либо физическую величину, нужно произвольно выбрать в качестве единицы измерения какую-либо другую величину того же рода.

Под измерением понимается сравнение контролируемой величины с другой величиной того же рода, принятой за эталон. Измерения подразделяют на прямые, косвенные, совокупные и совместные.

Прямые измерения - процесс, при котором искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных. Простейшие случаи прямых измерений - измерения длины линейкой, температуры - термометром, напряжения - вольтметром и т. п.

Косвенные измерения - вид измерения, результат которых определяют из прямых измерений, связанных с измеряемой величиной известной зависимостью. Например, площадь можно измерить как произведение результатов двух линейных измерений координат, объем - как результат трех линейных измерений. Так же сопротивление электрической цепи или мощность электрической цепи можно измерить по значениям разности потенциалов и силы тока.

Совокупные измерения - это измерения, в которых результат находят по данным повторных измерений одной или нескольких одноименных величин при различных сочетаниях мер или этих величин. Например, совокупными являются измерения, при которых массу отдельных гирь набора находят по известной массе одной из них и по результатам прямых сравнений масс различных сочетаний гирь.

Совместными измерениями называют производимые прямые или косвенные измерения двух или нескольких неодноименных величин. Целью таких измерений является установление функциональной зависимости между величинами. Например, совместными будут измерения температуры, давления и объема, занимаемого газом, измерения длины тела в зависимости от температуры и т. д.

Средство измерения - техническое средство, используемое при измерениях и имеющие нормированные метрологические характеристики. В число средств измерений входят меры, измерительные приборы, измерительные установки, измерительные системы и преобразователи, стандартные образцы состава и свойств различных веществ и материалов.

Точность измерений - характеристика измерения, отражающая близость их результатов к истинному значению измеряемой величины. Количественно точность выражается величиной, обратной модулю относительной погрешности, т. е.

(1.1)

где Q - истинное значение измеряемой величины, Д - погрешность измерения, равная



(1.2)

где Х - результат измерения. Если, например, относительная погрешность измерения равна 10-2%, то точность будет равна 104.

Точность измерения связана с определенным видом измерительного инструмента и может быть достигнута только при неукоснительном выполнении правил измерения.

К основным причинам, снижающим точность измерения, можно отнести:

§ неудовлетворительное состояние инструмента (механические повреждения измерительных поверхностей или их загрязнение, неправильное положение нулевых отметок шкалы и нониуса);

§ неправильное взаимное расположение контролируемой детали и измерительного инструмента; температурные отклонения детали или инструмента от нормального значения температуры измерения (нормальной считается температура 20 °С);

§ незнание устройства измерительного инструмента или неправильное пользование им;

§ неправильный выбор баз для измерения.

Для повышения точности измерения необходимо повторять несколько раз, а затем вычислять их среднее арифметическое значение. Ни одно измерение невозможно произвести абсолютно точно, поэтому измеренное значение величины всегда отклоняется от ее действительного значения. Это отклонение называется погрешностью измерения.

Необходимая точность измерений может быть достигнута только при использовании измерительных инструментов высокого качества с ценой деления шкалы и нониуса, соответствующей точности измерения. Поэтому при выборе измерительного инструмента необходимо убедиться, что цена деления его отсчетного устройства соответствует тем требованиям точности, которые предъявляют к точности обработки проверяемой детали. Для обеспечения точности измерений необходимо руководствоваться определенными правилами.



ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ. ПОНЯТИЯ О МЕРАХ

Цель работы:

1. Познакомиться с историей появления меры;

2. Изучить старинные меры длины, веса, объёма;

3. Научиться выполнять перевод из одной меры в другую.

Порядок выполнения и методические указания:

1. Ознакомиться с методическими указаниями по выполнению лабораторной работы и рекомендованной литературой.

2. Изучить основные теоретические положения. Рассмотреть следующие вопросы:

§ Основные этапы истории развития мер;

§ Определения меры;

§ Специфические стандартные образцы;

3. Выполнить перевод из одной меры в другую, согласно выданному заданию;

4. Оформить отчет по выполнению лабораторной работы.

Содержание отчета:

Отчет по работе должен содержать следующие данные:

1. Наименование работы.

2. Цель работы.

3. Краткие теоретические положения по теме.

4. Оформление таблицы задания.

5. Формулировка практической значимости освоенных знаний.

6. Выводы и предложения по теме.

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

С древности, мерой длины и веса всегда был человек: на сколько он протянет руку, сколько сможет поднять на плечи и т.д.

Система древнерусских мер длины включала в себя следующие основные меры: версту, сажень, аршин, локоть, пядь и вершок.

АРШИН - старинная русская мера длины, равная, в современном исчислении 0,7112м. Аршином, так же, называли мерную линейку, на которую, обычно, наносили деления в вершках.

Купцы, продавая товар, как правило, мерили его своим аршином (линейкой). Иногда по-быстрому - отмеряя 'от плеча'. Чтобы исключить обмер, властями был введён, в качестве эталона - "казенный аршин", представляющий собой деревянную линейку, на концах которой клепались металлические наконечники с государственным клеймом.

Одна из древнейших мер длины - ШАГ - средняя длина человеческого шага = 71 см.

ВЕРСТА - старорусская путевая мера (её раннее название - ''поприще''). Этим словом, первоначально называли расстояние, пройденное от одного поворота плуга до другого во время пахоты. Два названия долгое время употреблялись параллельно, как синонимы. Известны упоминания в письменных источниках 11 века. В рукописях XV в. есть запись: "поприще сажений 7 сот и 50" (длиной в 750 сажень). До царя Алексея Михайловича в 1 версте считали 1000 саженей. При Петре Первом одна верста равнялась 500 саженей, в современном исчислении - 213,36 X 500 = 1066,8 м.

"Верстой" также назывался верстовой столб на дороге.

Величина версты неоднократно менялась в зависимости от числа сажен, входивших в неё, и величины сажени. Уложением 1649 года была установлена "межевая верста" в 1 тысячу саженей. Позже, в XVIII веке наряду с ней стала использоваться и "путевая верста" в 500 саженей ("пятисотная верста").

САЖЕНЬ - одна из наиболее распространенных на Руси мер длины. Различных по назначению (и, соответственно, величине) саженей было больше десяти. "Маховая сажень" - расстояние между концами пальцев широко расставленных рук взрослого мужчины. " Косая сажен " - самая длинная: расстояние от носка левой ноги до конца среднего пальца поднятой вверх правой руки. Используется в словосочетании: "у него косая сажень в плечах " (в значении - богатырь, великан)

Эта старинная мера длины упоминается Нестором в 1017г. Наименование сажен ь происходит от глагола сягать (досягать) - на сколько можно было дотянуться рукой. Существовали саженные мерные веревки и деревянные "складени", имевшие применение при измерении расстояний и в строительстве. По данным историков и архитекторов, саженей было более 10 и они имели свои названия, были несоизмеримы и не кратны одна другой. Сажени: городовая - 284,8 см, без названия - 258,4 см, великая - 244,0 см, греческая - 230,4 см, казённая - 217,6 см, царская - 197,4 см, церковная - 186,4 см, народная - 176,0 см, кладочная - 159,7 см, простая - 150,8 см, малая - 142,4 см и ещё одна без названия - 134,5 см (данные из одного источника), а так же - дворовая, мостовая.

МАХОВАЯ САЖЕНЬ - расстояние между концами средних пальцев раскинутых в стороны рук - 1,76м.

КОСАЯ САЖЕНЬ (первоначально "косовая") - 2,48м.

Сажени употреблялись до введения метрической системы мер.

Локоть - исконно древнерусская мера длины, известная уже в 11 веке. Значение древнерусского локтя в 10.25-10.5 вершков (в среднем приблизительно 46-47 см) было получено из сравнения измерений в Иерусалимском храме, выполненных игуменом Даниилом, и более поздних измерений тех же размеров в точной копии этого храма -- в главном храме Ново-Иерусалимского монастыря на реке Истре (XVIIв). Локоть широко применяли в торговле как особенно удобную меру. В розничной торговле холстом, сукном, полотном - л о к о т ь был основной мерой. В крупной оптовой торговле - полотно, сукно и прочее, поступали в виде больших отрезов -- "поставов", длина которых в разное время и в разных местах колебалась от 30 до 60 локтей (в местах торговли эти меры имели конкретное, вполне определенное значение)

ЛАДОНЬ = 1/6 локтя (локоть шестиладонный)

ВЕРШОК равнялся 1/16 аршина, 1/4 четверти. В современном исчислении - 4,44см. Наименование "Вершок" происходит от слова "верх". В литературе XVII в. встречаются и доли вершка - полвершки и четвертьвершки.

При определении роста человека или животного счёт велся после двух аршин (обязательных для нормального взрослого человека): если говорилось, что измеряемый был 15 вершков роста, то это означало, что он был 2 аршина 15 вершков, т.е. 209 см.

Рост в Вершках	1	3	5	7	9	10	15
Рост в метрах	1,47	1,56	1,65	1,73	1,82	1,87	2,09

К XVIII веку насчитывалось до 400 различных по величине единиц мер, употребляемых в разных странах. Разнообразие мер затрудняло торговые операции. Поэтому каждое государство стремилось установить единообразные меры для своей страны.

В России, ещё в XVI и XVII вв были определены единые для всей страны системы мер. В XVIII в. в связи с экономическим развитием и необходимостью строгого учёта при внешней торговле, в России встал вопрос точности измерений, создании эталонов, на основе которых можно было бы организовать поверочное дело ("метрологию").

Вопрос выбора эталонов из множества существующих (и отечественных, и "заморских") оказался непростым. В середине XVIII в. иностранная монета и драгоценные металлы взвешивались в таможнях при поступлении, а затем неоднократно перевешивались на монетных дворах; при этом вес получался различным.

К середине 30-х годов XVIII в. сложилось мнение, что точнее весы в Петербургской тaмoжне. Решено было сделать с тех таможных весов образцовые, поместить их при Сенате и по ним производить поверку.

Образцом меры длины при определении величины аршина и сажени послужила линейка, принадлежавшая ранее Петру I. На линейке был обозначен полуаршин. По этой полуаршинной мере были изготовлены образцы мер длины - медный аршин и деревянная сажень.

За основу мер жидкости было принято ведро, присланное из Каменномостского питейного двора в Москве.

В 1736 г. Сенат принял решение об образовании Комиссии весов и мер во главе с главным директором Монетного правления графом Михаилом Гавриловичем Головкиным. Комиссией были созданы образцовые меры - эталоны, установлено отношение различных мер друг к другу, разработан проект организации поверочного дела в стране. Был внесён проект о десятичном построении мер с учётом того, что система русского денежного счета была построена по десятичному принципу.

Определившись с отправными единицами мер, Комиссия приступила к установлению связи между различными единицами измерения при помощи мер длины. Определили объем ведра и четверика. Объем ведра составил 136,297 кубических вершков, а четверика - 286,421 кубических вершков. Итогом работы Комиссии явился «Регламент...»

По аршину, величина которого была определена Комиссией 1736-1742 гг., рекомендовалось в 1745 г. изготовлять «во всем Российском государстве аршины».

К 1807 г. были изготовлены три эталона аршина (хранились в Петербурге): хрустальный, стальной и медный. Основанием при определении их величины послужило приведение аршина и сажени к кратному отношению с английск. мерам - в сажени 7 английских футов, в аршине - 28 англ. дюймов. Эталоны были утверждены Александром I и переданы на хранение в Министерство внутренних дел. Для отправки в каждую губернию изготовили 52 медных четырехгранных аршина.

10 июля 1810 г. Государственный совет России принял решение ввести по всей стране единую меру длины - стандартный 16 вершковый аршин (71,12 см). Казенный клеймлённый аршин, ценой 1 рубль серебром, приказано было вводить по всем губерниям, с одновременным изъятием старых аршинных шаблонов.

1 дюйм = 10 линий = 2,54 см

Название происходит от голландского - ''большой палец''. Равен ширине большого пальца или длине трех сухих зерен ячменя , взятых из средней части колоса.

1 линия = 10 точек = 1/10 дюйма = 2,54 миллиметра (пример: "трёхлинейка" Мосина - d=7.62 мм.)

Линия - ширина пшеничного зерна, примерно 2,54 мм.

1 точка = 0,2540 миллиметра

1 географическая миля (1/15 градуса земного экватора) = 7 верст = 7,42 км (от латинского слова "милия" - тысяча (шагов))

1 морская миля (1 минута дуги земного меридиана) = 1,852 км

1 английская миля = 1,609 км

1 ярд = 91,44 сантиметра

Меры объёма:

Ведро - железная, деревянная или кожаная посуда, преимущественно цилиндрической формы, с ушками или дужкой для ношения.

Основная русская дометрическая мера объема жидкостей - ведро = 1/40 бочки = 10 кружек = 30 фунтов воды = 20 водочных бутылок (0,6) = 16 винных бутылок (0,75) = 100 чарок = 200 шкаликов = 12 литров (15 л - по другим источникам, редко) До середины XVII в. в ведре содержалось 12 кружек, во второй половине XVII в. так называемое казённое ведро содержало 10 кружек, а в кружке -- 10 чарок, так что, в ведро входило 100 чарок. Затем, по указу 1652 года чарки сделали втрое больше по сравнению с прежними ("чарки в три чарки"). В торговое ведро вмещалось 8 кружек. Значение ведра было переменным, а значение кружки неизменным, в 3 фунта воды (1228,5 грамма). Объем ведра был равен 134,297 кубических вершков.

Бочка, как мера жидкостей, применялась в основном в процессе торговли с иностранцами, которым запрещалось вести розничную торговлю вином на малые меры. Равнялась 40 ведрам (492 л)

Материал для изготовления бочки выбирали в зависимости от её назначения: дуб - для пива и растительных масел, ель - под воду, липа - для молока и мёда.

Чаще всего в крестьянском быту использовались небольшие бочки и бочонки от 5-и до 120-и литров. Большие бочки вмещали до сорока вёдер (сороковки).

В житейском обиходе и в торговле употребляли разнообразные хозяйственные сосуды: котлы, жбаны, корчаги, братины, ендовы. Значение таких бытовых мер в разных местах было различно: например, емкость котлов колебалась от полуведра до 20 ведер. В XVII в. была введена система кубических единиц на основе 7-футовой сажени, а также введён термин кубический (или "кубичный"). Кубическая сажень содержала 27 кубических аршин или 343 кубических фута; кубический аршин -- 4096 кубических вершков или 21952 кубических дюймов.

Меры веса

На Руси использовались в торговле следующие меры веса (старорусские):

* берковец = 10 пудов

* пуд = 40 фунтов = 16,38 кг

* фунт (гривна) = 96 золотников = 0,41 кг

* лот = 3 золотника = 12,797 г

* золотник = 4,27 г

* доля = 0,044 г

Мерой физической величины называют средство измерения, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых известны с необходимой точностью. Примерами мер являются штриховая мера длины, нормальный элемент (мера ЭДС с номинальным значением 1 В), кварцевый генератор (мера частоты электрических колебаний), источник микропотоков газов и паров (ампула с веществом, выделяющимся в газообразном виде, являющаяся мерой скорости преобразования в газ целевого вещества).

Меры подразделяют на однозначные (мера, хранящая один размер величины, например, плоскопараллельная концевая мера длины или конденсатор постоянной емкости) и многозначные (мера, хранящая несколько размеров величины, например, штриховая мера длины и конденсатор переменной емкости).

Воспроизводя или храня размер величины, которому присвоено определенное значение, мера тем самым хранит единицу этой величины. Иначе говоря, мера выступает в качестве носителя единицы величины и поэтому служит основой измерения.

Особый класс мер представляют собой стандартные образцы. Стандартный образец-- мера одной или нескольких величин, характеризующих состав или свойства вещества (материала), в виде образца этого вещества (материала). Примерами стандартных образцов свойств являются стандартные образцы бензойной кислоты -- меры теплоты сгорания, стандартные образцы специальной стали -- меры свойств ферромагнитных материалов, стандартные образцы из кварца -- меры относительной диэлектрической проницаемости. Примерами стандартных образцов состава являются различные вещества, например, металлы и сплавы с точно определенными значениями определяющего компонента и имеющихся примесей.

Особое место в системе мер занимают специфические стандартные образцы, очень широко применяемые в газоаналитических измерениях, которые называют поверочными газовыми смесями (ПГС). Поверочная газовая смесь -- это баллон с чистым газом или газовой смесью, аттестованный метрологической службой в качестве однозначной меры содержания компонентов в газовой смеси. ПГС имеют некоторые отличия от стандартных образцов в виде твердых объектов. Главное из них заключается в том, что в процессе измерений они расходуются. Это обстоятельно часто приводит к существенному увеличению стоимости многократных измерений.

Как правило, стандартные образцы выпускаются и рассылаются измерительным лабораториям по их заказам специализированными фирмами или метрологическими лабораториями.

При метрологическом обеспечении фотометров использовался свет определенной звезды на небосводе. Было тщательно измерено относительное спектральное распределение энергии в спектре этой звезды, наблюдаемое в различных точках. После того как установили факт постоянства энергетических характеристик излучения звезды, соответствующая методика была узаконена для поверки ультрафиолетовых фотометров.

Последний пример показывает, каким способом можно проводить калибровку приборов с помощью таблиц стандартных справочных данных.

К ним относятся:

* в механических измерениях -- механические характеристики различных веществ (например, плотность чистых веществ при заданных температуре, влажности и давлении);

* в температурных измерениях -- константы, характеризующие фазовые переходы (плавление--отвердевание или кипение--конденсация), ЭДС различных термопар и др.;

* в электрических измерениях -- характеристики различных стабильных электрических явлений (например, ЭДС различных гальванических пар);

* в оптических измерениях -- различные атомные константы, т. к. вся физическая оптика опирается на излучательные и поглощательные свойства атомов и молекул.

Особенно широко применяются стандартные справочные данные в аналитических измерениях. Это данные о всевозможных свойствах чистых веществ, различные зависимости свойств сплавов и газовых смесей от состава, коэффициенты поглощения и показатели преломления прозрачных веществ, гигрометрические и психрометрические таблицы и т. д.

Категория стандартных справочных данных является в метрологии одной из самых важных. Научные исследования в этой области проводятся во всех крупных метрологических институтах мира и многих физических лабораториях различных стран. Ведущие позиции занимает метрологический центр США -- Национальный институт стандартов и технологий (NIST), одним из главных направлений деятельности которого является разработка и утверждение стандартных справочных данных. Координацию исследований в мире осуществляет международный Комитет по сбору и оценке численных данных для науки и техники

Контрольные вопросы

· Откуда появилось определение меры?

· Когда впервые появились узаконенные меры веса? меры длины?

· Какие наказания были предложены в России для тех, кто использовал незаконные мерки?

· Что значит - стандартный образец?

· Как определить качество газовой смеси?

· Для чего используется прибор - фотометр?

Задание для отчета

Переведите в современную систему единиц следующие величины:

	Старинное определение	Современное значение
	Меры длины	Ед. измерений
	6 локтей		см
	2,5 вершка
	3,8 саженей
	45 калибров
	30 ярдов
	2000 миль моских		м
	1500 миль английских		м
	0,5 мили сухопотной
	Меры объема
	3 ведра		л
	1,5 бочки		м3
	20 фунтов		л
	Меры веса
	40 фунтов		г
	3 пуда		кг
	6,5 золотников		г

КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ

Цель работы:

1. Изучить теоретический материал, принцип действия и метрологические характеристики контрольно-измерительных инструментов;

2. Получить навыки самостоятельной работы масштабными инструментами;

3. Выполнить замеры и оформить эскиз заданной детали с размерами.

Порядок выполнения и методические указания:

1. Ознакомиться с методическими указаниями по выполнению лабораторной работы и рекомендованной литературой.

2. Изучить основные теоретические положения. Рассмотреть следующие вопросы:

§ Общая классификация мерительных инструментов;

§ Типы масштабных инструментов;

§ Особенности работы мерительными инструментами;

3. Выполнить по три замера каждого параметра выданной детали (диаметр, длина, толщина), найти среднее значение и принять его за действительный размер,

4. Выполнить эскиз детали с действительными размерами;

5. Оформить отчет по выполнению лабораторной работы.

Содержание отчета:

Отчет по работе должен содержать следующие данные:

1. Наименование работы.

2. Цель работы.

3. Краткие теоретические положения по теме.

4. Оформление эскиза заданной детали.

5. Формулировка практической значимости освоенных знаний.

6. Выводы и предложения по теме.

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Для получения детали заданных размеров необходимо обеспечить в процессе ее обработки правильную разметку, проверку и точное измерение. Для этих целей применяются самые разнообразные измерительные инструменты -- как стандартные, так и специально сконструированные.

Отклонения от действительных размеров при измерении объясняются рядом причин: неумением обращаться е инструментом, неисправностью или загрязненностью инструмента, разницей в температурах измеряемой детали и калибра, а также индивидуальными особенностями слесаря.

Уменьшение ошибок при измерении достигается правильным обращением с инструментом и тщательностью промера. При особо точных измерениях многократно замеряют один и тот же размер (обычно берут среднее из результатов трех измерений).

Измерения желательно производить при одинаковых температурах изделия и измерительного инструмента. Обычно температуру измерения принимают равной 20°.

По устройству, способу измерения и назначению контрольно-измерительные инструменты делятся на: 1) масштабные; 2) микрометрические; 3) индикаторные; 4) угломерные; 5) проверочные.

Правильность необходимых размеров и формы деталей в процессе их изготовлении проверяют штриховым (шкальным) измерительным инструментом, а также поверочными линейками, плитами и пр.

Поэтому, кроме типового набора рабочего инструмента, слесарь должен иметь контрольноизмерительные инструменты. К ним относятся: масштабная линейка, рулетка, кронциркуль и нутромер, штангенциркуль, угольник, малка, транспортир, угломер, поверочная линейка и т. п.

Масштабная линейка имеет штрихи-деления, расположенные друг от друга на расстоянии 1 мм, 0,5 мм и иногда 0,25 мм. Эти деления и составляют измерительную шкалу линейки. Для удобства отсчета размеров каждое полусантиметровое деление шкалы отмечается удлиненным штрихом, а каждое сантиметровое - еще более удлиненным штрихом, над которым проставляется цифра, указывающая число сантиметров от начала шкалы. Масштабной линейкой производят измерения наружных и внутренних размеров и расстояний с точностью до 0,5 мм, а при наличии опыта - и до 0,25 мм. Масштабные линейки изготовляют жесткими или упругими с длиной шкалы в 100, 150, 200, 300, 500, 750 и 1000 мм, шириной 10-25 мм и толщиной 0,3-1,5 мм из углеродистой инструментальной стали марок У7 или У8.

Рисунок 1 - Приемы измерения масштабной линейкой показаны на

Рулетка представляет собой стальную ленту, на поверхности которой нанесена шкала с ценой деления 1 мм (). Лента заключена в футляр и втягивается в него либо пружиной (самосвертывающиеся рулетки), либо вращением рукоятки (простые рулетки), либо вдвигается вручную (желобчатые рулетки). Самосвертывающиеся и желобчатые рулетки изготовляются с длиной шкалы 1 и 2 м, а простые - с длиной шкалы 2, 5, 10, 20, 30 и 50 м. Рулетки применяются для измерения линейных размеров: длины, ширины, высоты деталей и расстояний между их отдельными частями, а также длин дуг, окружностей и кривых. Измеряя окружность цилиндра, вокруг него плотно обертывают стальную ленту рулетки. При этом деление шкалы, совпадающее с нулевым делением, указывает нам длину измеряемой окружности. Такими приемами пользуются обычно при необходимости определить длину развертки или диаметр большого цилиндра, если непосредственное измерение его затруднено.

Рисунок 2 - Рулетки: а - кнопочная самосвертывающаяся, б - простая, в - желобчатая, вдвигающаяся вручную

Для переноса размеров на масштабную линейку и контроля размеров деталей в процессе их изготовления пользуются кронциркулем и нутромером.

Кронциркуль применяется для измерения наружных размеров деталей: диаметров, длин, толщин буртиков, стенок и т. п. Он состоит из двух изогнутых по большому радиусу ножек длиной 150-200 мм, соединенных шарниром (, а). При измерении кронциркуль берут правой рукой за шарнир и раздвигают его ножки так, чтобы их концы касались проверяемой детали и перемещались по ней с небольшим усилием. Размер детали определяют наложением ножек кронциркуля на масштабную линейку.

Более удобным является пружинный кронциркуль (, б), ножки такого кронциркуля под давлением кольцевой пружины стремятся разойтись, но гайка 2, навернутая на стяжной винт 3, укрепленный на одной ножке и свободно проходящий сквозь другую, препятствует этому. Вращением гайки 2 по винту 3 с мелкой резьбой устанавливают ножки на размер, который не может измениться произвольно. Точность измерения кронциркулем 0,25 - 0,5 мм.

Изготовляют его из углеродистой инструментальной стали У7 или У8, а измерительные концы на длине 15-20 мм закаливают.

Нутромер служит для измерения внутренних размеров: диаметром отверстий, размеров пазов, выточек и т. п. На , а, б показаны обыкновенный и пружинный нутромеры. В отличие от кронциркуля он имеет прямые ножки с отогнутыми губками. Устройство нутромера аналогично устройству кронциркуля.

При измерении диаметра отверстия ножки нутромера разводят до легкого касания со стенками детали и затем вводят в отверстие отвесно. Замеренный размер отверстия будет соответствовать действительному только в том случае, когда нутромер не будет перекошен, т. е. линия, проходящая через концы ножек, будет перпендикулярной оси отверстия. Отсчет размера производится по измерительной линейке; при этом одну ножку нутромера упирают и плоскость, к которой под прямым углом прижата торцовая грань измерительной линейки, и производят по ней отсчет размера (, в). На , г показано измерение развода ножек нутромера при помощи штангенциркуля. При этом обеспечивается большая точность (до ±0,1 мм), чем при отсчете по линейке.



Рисунок 3 - Кронциркуль и нутромер. Способы измерения

Изготовляют нутромеры из углеродистой инструментальной стали У7 или У8 с закалкой измерительных концов на длине 15-20 мм.

Зачастую приходится изготовлять детали, поверхности которых сопрягаются под различными углами. Для измерения этих углов пользуются угольниками, малками, угломерами и др. Угольники и малки являются наиболее распространенным инструментом для проверки прямых углов. Стальные угольники с углом в 90 ° бывают различных размеров, цельные или составные ().

Угольники изготовляют четырех классов точности: 0, 1, 2 и 3. Наиболее точные угольники класса 0. Точные угольники с фасками называются лекальными (, а, б). Для проверки прямых углов угольник накладывают на проверяемую деталь и определяют правильность обработки проверяемого угла на просвет. При проверке наружного угла угольник накладывают на деталь его внутренней частью (, в), а при проверке внутреннего угла - наружной частью. Наложив угольник одной стороной на обработанную сторону детали, слегка прижимая его, совмещают другую сторону угольника с обрабатываемой стороной детали и по образовавшемуся просвету судят о точности выполнения прямого угла (, г). Иногда размер просвета определяют с помощью щупов. Необходимо следить за тем, чтобы угольник устанавливался в плоскости, перпендикулярной к линии пересечения плоскостей, образующих прямой угол (, д). При наклонных положениях угольника (, е, ж) возможны ошибки замеров.

Рисунок 4 - Угольники с углом 90° и способы их применения

Простая малка (а) состоит из обоймы 1 и линейки 2, закрепленной шарнирно между двумя планками обоймы. Шарнирное крепление обоймы позволяет линейке занимать по отношению к обойме положение под любым углом. Малку устанавливают на требуемый угол по образцу детали или по угловым плиткам. Требуемый угол фиксируется винтом 3 с барашковой гайкой.

Простая малка служит для измерения (переноса) одновременно только одного угла.

Универсальная малка служит для одновременного переноса двух или трех углов.

Для измерения или разметки углов, для настройки малок или определения величины перенесенных ими углов пользуются угломерными инструментами с независимым углом. К таким инструментам относятся транспортиры и угломеры. Транспортиры обычно применяются для измерения и разметки углов на плоскости. Угломеры бывают простые и универсальные.

Рисунок 5 - Простая малка и способы ее применения

Простой угломер состоит из линейки 1 и транспортира 2 (, а). При измерениях угломер накладывают на деталь так, чтобы линейка 1 и нижний обрез m полки транспортира 2 совпадали со сторонами измеряемой детали 3. Величину угла определяют по указателю 4, перемещающемуся по шкале транспортира вместе с линейкой. Простым угломером можно измерять величину углов с точностью 0,5-1°.

Оптический угломер состоит из корпуса 1 (, б), в котором закреплен стеклянный диск со шкалой, имеющей деления в градусах и минутах.

Цена малых делений 10 `. С корпусом жестко скреплена основная (неподвижная) линейка 3. На диске 5 смонтирована лупа 6, рычаг 4 и укреплена подвижная линейка 2. Под лупой параллельно стеклянному диску расположена небольшая стеклянная пластинка, на которой нанесен указатель, ясно видимый через окуляр лупы. Линейку 2 можно перемещать в продольном направлении и с помощью рычага 4 закреплять в нужном положении. Во время поворота линейки 2 в ту или другую сторону будут вращаться в том же направлении диск 5 и лупа 6. Таким образом, определенному положению линейки будет соответствовать вполне определенное положение диска и лупы. После того, как они будут закреплены зажимным кольцом 7, наблюдая через лупу 6, производят отсчет показаний угломера.

Оптическим угломером можно измерять углы от 0 до 180 °. Допускаемые погрешности показания оптического угломера ±5 `.

Поверочные линейки служат для проверки плоскостей на прямолинейность. В процессе обработки плоскостей чаще всего пользуются лекальными линейками. Они подразделяются на линейки лекальные с двусторонним скосом, трехгранные и четырехгранные (, а).

Рисунок 6 - Угломеры: а - простой, б - оптический

Лекальные линейки изготовляются с высокой точностью и имеют тонкие ребра с радиусом закругления 0,1-0,2 мм, благодаря чему можно весьма точно определить отклонение от прямолинейности по способу световой щели (на просвет). Для этого линейка своим ребром устанавливается на проверяемую поверхность детали против света (, б). Имеющиеся отклонения от прямолинейности будут при этом заметны между линейкой и поверхностью детали. При хорошем освещении можно обнаружить отклонение от прямолинейности величиной до 0,005--0,002 мм. Лекальные линейки изготовляются длиной от 25 до 500 мм из углеродистой инструментальной или легированной стали с последующей закалкой.

Рисунок 7 - Лекальные линейки: а - конструктивные формы линеек: двухсторонняя, трехгранная, четырехгранная, б - прием наложения линейки

Точность и долговечность инструмента зависят не только от качества изготовления и умелого обращения, но также от правильного хранения и ухода за ним.

Простейший измерительный инструмент хранится обычно в ящике верстака, где его располагают в определенном порядке по типам инструмента и размерам. Штангенциркули и лекальные линейки хранятся в специальных футлярах с закрывающимися крышками. Для предохранения инструментов от ржавчины их смазывают тонким слоем чистого технического вазелина, предварительно хорошо протерев сухой тряпкой. Перед употреблением инструмента смазка удаляется чистой тряпкой или промыванием в бензине. При появлении пятен ржавчины на инструменте его необходимо положить на сутки в керосин, после чего промыть бензином, насухо протереть и снова смазать.



ИЗМЕРЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ШТАНГЕНИНСТРУМЕНТАМИ

Цель работы:

1. Изучить устройство, принцип действия и метрологические характеристики штангенинструментов;

2. Получить навыки самостоятельной работы штангенинструментами;

3. Выполнить замеры детали используя штангенциркуль, штангенрейсмус и штангенглубиномер.

Порядок выполнения и методические указания:

1. Ознакомиться с методическими указаниями по выполнению лабораторной работы и рекомендованной литературой.

2. Изучить основные теоретические положения. Рассмотреть следующие вопросы:

§ Типы штангенинструментов;

§ Принцип нониусной линейки;

§ Устройство штангенциркуля;

§ Современные конструкции штангенинструментов.

3. Выполнить замеры заданной детали, используя штангенинструмент;

4. Оформить отчет по выполнению лабораторной работы.

Содержание отчета:

Отчет по работе должен содержать следующие данные:

Наименование работы.

Цель работы.

Краткие теоретические положения по теме.

Эскизы штангенинструментов, используемых в работе и их метрологические характеристики.

Эскизы измеряемых деталей с действительными размерами.

Оценка годности деталей.

Формулировка практической значимости освоенных знаний.

Выводы и предложения по теме.

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Точность измерений, которую можно получить с помощью масштабной линейки, складного метра или рулетки, далеко не всегда удовлетворяет требованиям современного машиностроения. Поэтому при изготовлении ответственных деталей машин пользуются более совершенными масштабными инструментами, позволяющими определять размеры с повышенной точностью. К таким инструментам в первую очередь относится штангентнструмент.

Основными узлами штангенинструментов с линейным нониусом являются штанга 1 со шкалой и нониус 2, который крепится к подвижной части 3.

Штангенглубиномер применяется для измерения глубины впадин, пустот и т. д. Штангенглубиномеры имеют пределы измерения от 100 до 500 мм с точностью отсчета по нониусу 0,1; 0„05 и 0,02 мм. При измерении траверсу 4 с плоской измерительной поверхностью ставят на кромку отверстия, а штангу 1 углубляют в отверстие до соприкосновения плоского торца штанги с днищем углубления.

Штангенрейсмас используют для разметки и измерения высот от плоских поверхностей. Штангенрейсмасы имеют следующие верхние пределы измерений: 200, 300, 500, 800, 1000 мм; точность отсчета по нониусу составляет 0,1; 0,05 и 0,02 мм.

В отличие от штангенциркуля штангснрейсмас имеет тавровое сечение неподвижной губки 4. Поэтому инструмент может быть установлен в вертикальном положении. Сменная ножка 6, вставляемая в подвижную губку 3 вместо ножки 5, позволяет применять штангснрейсмас при разметке.

Повышение точности измерения в инструментах этой группы обеспечивается применением специального устройства -- нониуса . На шкале нониуса отложено 9 мм, и этот участок разделен на 10 равных частей; значит, каждое деление равно 0,9 мм. Следовательно, если нулевое деление нониуса совпадает с нулевым делением масштаба, то расстояние между первым делением масштаба и первым делением нониуса равно разности 1--0,9 = 0,1 мм. Расстояние между вторым делением масштаба и вторым делением нониуса равно 2 -- (2 X 0,9) = 0,2 мм и т. д. Рассматривая аналогично разность между любым делением масштаба и нониуса, найдем, что при совпадении какого-либо штриха нониуса с одним из штрихов масштаба расстояние между их пулевыми штрихами будет равно стольким десятым долям миллиметра, сколько делений содержится от нуля нониуса до его совмещенного штриха.

Штангенциркуль применяется для измерений как наружных, так и внутренних размеров деталей (, а). Он состоит из штанги 8 и двух пар губок: нижних 1 и 2 и верхних 3 и 4. Губки 1 и 4 изготовлены заодно с рамкой 6, скользящей по штанге. С помощью винта 5 рамка может быть закреплена в требуемом положении на штанге. Нижние губки служат для измерений наружных размеров, а верхние - для внутренних измерений. Глубиномер 7 соединен с подвижной рамкой 6, передвигается по пазу штанги 8 и служит для измерения глубины отверстий, пазов, выточек и др. Отсчет целых миллиметров производится по шкале штанги, а отсчет долей миллиметра - по шкале нониуса 9, помещенной в вырезе рамки 6 штангенциркуля.

При измерении детали штангенциркулем сначала отсчитывают по шкале целое число миллиметров на штанге, отыскивая его под первым штрихом нониуса, а затем с помощью нониуса определяют десятые доли миллиметра. При этом намечают деление нониуса, совпадающее с делением на штанге. Порядковое число этого деления показывает десятые доли миллиметра, которые прибавляют к целому числу миллиметров. На рисунке 2, б изображены три положения нониуса относительно шкалы штанги, соответствующие размерам: 0,1; 0,5 и 25,6 мм.



Рисунок 1 - Штангенциркуль с точностью измерения 0,1 мм

ИЗМЕРЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ МИКРОМЕТРИЧЕСКИМИ ИНСТРУМЕНТАМИ

Цель работы:

1. Изучить устройство, принцип действия и метрологические характеристики микрометрических инструментов;

2. Получить навыки самостоятельной работы инструментами микрометрического типа;

3. Выполнить замеры детали микрометром.

Порядок выполнения и методические указания:

1. Ознакомиться с методическими указаниями по выполнению лабораторной работы и рекомендованной литературой.

2. Изучить основные теоретические положения. Рассмотреть следующие вопросы:

§ Типы микрометрических инструментов;

§ Принцип работы микрометрической головки;

§ Устройство микрометра, нутромера и глубиномера;

§ Современные конструкции микрометрических инструментов.

Выполнить измерения заданной детали, используя микрометр;

Оформить отчет по выполнению лабораторной работы.

Содержание отчета:

Отчет по работе должен содержать следующие данные:

Наименование работы.

Цель работы.

Краткие теоретические положения по теме.

Эскизы микрометрических приборов, используемых в работе и их метрологические характеристики.

...