Расчет основных элементов гладкого цилиндрического соединения

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Инженерный институт Кафедра технологии машиностроения Контрольная работа По дисциплине: «Метрология, стандартизация и сертификация»

Тема «Расчет основных элементов гладкого цилиндрического соединения»

Выполнил:

студент 3302 группы Ткаченко В.В.

№ зачетной книжки: 127−11-А Проверил: Возженникова Т.В.

Новосибирск 2014

• ЦЕЛЬ РАБОТЫ
• ВОПРОСЫ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
• 1. Правовые основы обеспечения единства измерений
• 2. Как учитываются погрешности при измерении размеров
• 3. Что такое симплификация, и какие задачи она решает
• 4. Задачи Госстандарта РФ в области сертификации
• СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
• ЦЕЛЬ РАБОТЫ
• 1. Изучить основную стандартную терминологию курса и научиться определять отклонения, допуск размера, предельные размеры, предельные зазоры или натяги соединения, допуск посадки.
• 2. Научиться давать характеристику посадки и правильно проставлять отклонения размеров на сборочных чертежах и чертежах деталей.
• 3. Научиться выбирать измерительные средства для контроля размеров гладких цилиндрических деталей.
• Исходные данные:
• Соединение, заданное номинальным размером, обозначениями основных отклонений и квалитетов отверстия и вала.
• Необходимо:

1. Найти значения основных параметров полей допусков и посадки;

2. Дать характеристику посадки;

• 3. Выбрать инструменты для измерения размеров деталей, составляющих соединение;

4. Вычертить схему полей допусков соединения.

5. Вычертить соединение в сборе и подетально.

• 6. Пронормировать шероховатость поверхностей отверстия и вала.

Решение.

ДАНО:

номинальный размер соединения — 50;

поле допуска: отверстия — Н7;

вала — j_s7.

1.1. Величина допуска, величина и знаки основных и предельных отклонений .

Таблица 1.1.

Обозначение посадки: Ш50

1.2. Предельные размеры вала и отверстия

Dmax = D + ES = 50 + 0,025 = 50,025 мм

Dmin = D + EI = 50 + 0 = 50 мм

dmax = D + es = 50 + 0,012 = 50,012 мм

dmin = D + ei = 50 + (- 0,012) = 49,988 мм

1.3. Допуски размеров вала и отверстия

TD = ES — EI = 0,025- 0 = 0,025 мм

TD = Dmax — Dmin = 50,025−50 = 0,025 мм

Td = es — ei = 0,012 — (-0,012) = 0,024 мм

Td = dmax — dmin = 50,012 — 49,988 = 0,024 мм

1.4. Величины предельных натягов

Nmax = dmax — Dmin = 50,012 — 50 = 0,012 мм

Nmax = es — EI = 0,012 — 0 = 0,012 мм

Smax = Dmax — dmin = 50,025 — 49,988 = 0,037 мм

Smax = ESei = 0,025 — (-0,012) = 0,037 мм

1.5. Характеристика посадки.

Посадка с номинальным диаметром соединения 50 мм, выполнена в системе отверстия, переходная, одинаковые по квалитетам.

1.7. Выбор средств измерения.

Характеристика средств измерения должна удовлетворять условию:

± д? ± ?lim,

где ± д — допустимая погрешность измерения,

± ?lim — предельная погрешность измерения

Данные по выбору средств измерения приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2.

1.8. Схема полей допусков и эскизы соединения в сборе и его деталей с обозначением параметров шероховатостей.

ВОПРОСЫ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

1. Правовые основы обеспечения единства измерений

Основные положения Закона РФ «Об обеспечении единства измерений»

Цели Закона:

— защита от недостоверных результатов измерений;

— содействие научно-техническому и экономическому прогрессу на основе использования эталонов и результатов измерений гарантированной точности;

— создание благоприятных условий для международных и межфирменных связей;

— адаптации российской системы измерений к мировой практике.

В отличие от зарубежных стран, где федеральные органы устанавливают только основы законодательства об ОЕИ, в РФ эти отношения регулируются лишь федеральными законодательными актами.

В ст. 1 приведены основные понятия, которые законодательно закреплены и принимаются для целей Закона. К ним относятся понятия единства и средства измерений, эталон, метрологическая служба, поверка и калибровка средств измерений, аккредитация на право поверки и др. Необходимо отметить, что эти определения соответствуют официальной терминологии Международной организации законодательной метрологии (МОЗМ).

Государственное управление ОЕИ

Статья 4 Закона определяет орган, который осуществляет государственное управление деятельностью по ОЕИ — ранее это был Комитет РФ по стандартизации, метрологии и сертификации (Госстандарт России), который после выхода Закона РФ «О техническом регулировании» и реорганизации Правительства РФ с 2004 г называется Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Ростехрегулирование). В этой же статье определена компетенция данного органа.

Единицы величин, средства измерений и выполнение измерений

Статьи 6−8 Закона посвящены единицам величин и средствам и методикам выполнения измерений. В них указывается, что в РФ допускаются к применению единицы величин СИ. Но указано, что правительством РФ могут быть допущены к применению также и внесистемные единицы величин.

В статье 9 указано, что измерения должны осуществляться в соответствии с аттестованными в установленном порядке методиками выполнения измерений (МВИ)

Метрологические службы

Закон определяет состав и компетенцию Государственной метрологической службы и иные государственные службы ОЕИ (ст.10). Государственная метрологическая служба выполняет работы по ОЕИ в масштабах страны и включает:

— государственные научные метрологические центры (ВНИИМ, ВНИИФТРИ, СНИИМ, УНИИМ и др.);

— территориальные органы ГМС.

Метрологические службы государственных органов управления и юридических лиц (ст.11) создаются в необходимых случаях для выполнения работ по ОЕИ.

При выполнении работ в некоторых сферах деятельности в соответствии со ст. 13 Закона (здравоохранение, охрана окружающей среды, обеспечение безопасности труда, торговые операции, оборона и др.) создания метрологических служб является обязательным.

Государственный метрологический контроль и надзор

В ст. 12 определены виды государственного метрологи-ческого контроля и надзора (ГМКиН): государственный метроло-гический контроль (ГМК) и государственный метрологический надзор (ГМН).

Сферы распространения ГМКиН, которые осуществляются с целью проверки соблюдения метрологических правил и норм, указаны в ст. 13 Закона.

Государственный метрологический контроль (ГМК) включает:

— утверждение типа СИ;

— поверка СИ;

— лицензирование деятельности на право изготовления, ремонта, продажи и проката СИ.

Утверждение типа СИ — решение (уполномоченного на это государственного органа управления) о признании типа СИ узаконенным для применения на основании их испытаний государственным научным метрологическим центром или другой организацией, аккредитованной на этот вид деятельности Решение утверждается и удостоверяется сертификатом. Утвержденный тип СИ вносится в Государственный реестр СИ.

Поверка СИ — установление органом ГМС (или другим официально уполномоченным на то органом, организацией) пригодности СИ к применению на основании экспериментально определяемых метрологических характеристик и подтверждения их соответствия установленным обязательным требованиям.

Перечни групп СИ, подлежащих поверке, утверждаются в установленном порядке. Право поверки СИ может быть предоставлено аккредитованным метрологическим службам юридических лиц. Порядок аккредитации определяется Правительством РФ. Поверка осуществляется физическим лицом, аттестованным в качестве поверителя органом Государственной метрологической службы. Положительные результаты поверки СИ удостоверяются поверительным клеймом или свидетельством о поверке. Поверительное клеймо может наноситься как на приборы, так и на сопроводительные документы на приборы (паспорта, технические описания и т. п.).

Лицензирование — выполняемая в обязательном порядке процедура выдачи лицензии на осуществление деятельности на какой-либо вид деятельности. Деятельность по изготовлению, ремонту, продаже и прокату СИ, применяемых в сферах распространения ГМКиН, может осуществляться юридическими и физическими лицами лишь при наличии лицензии. Основанием для выдачи лицензии служит заявление юридического или физического лица и положительные результаты проверки условий осуществления лицензируемого вида деятельности.

Государственный метрологический надзор (ГМН) осуществляется за:

— выпуском, состоянием и применением СИ;

— соблюдением метрологических правил и норм;

— количеством товаров, отчуждаемых при совершении торговых операций (переход материальных ценностей от одного лица к другому);

— за количеством фасованных товаров в упаковках любого вида при их фасовке и продаже.

Основная цель ГМН — защита интересов граждан и государства от отрицательных последствий, вызванных недостоверными результатами измерений. Функции ГМН возложены на органы Государственной метрологической службы. ГМКиН осуществляют должностные лица Госстандарта — государственные инспекторы по ОЕИ, права и обязанности которых изложены в ст. 20 Закона.

2. Погрешности при измерении размеров

Погрешность измерения — оценка отклонения измеренного значения величины от её истинного значения. Погрешность измерения является характеристикой (мерой) точности измерения

Поскольку выяснить с абсолютной точностью истинное значение никакой величины невозможно, то невозможно и указать величину отклонения измеренного значения от истинного. (Это отклонение принято называть ошибкой измерения. В ряде источников, например, в Большой советской энциклопедии, термины ошибка измерения и погрешность измерения используются как синонимы, но согласно РМГ 29−99 термин ошибка измерения не рекомендуется применять как менее удачный). Возможно лишь оценить величину этого отклонения, например, при помощи статистических методов. На практике вместо истинного значения используют действительное значение величины хд, то есть значение физической величины, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него[1]. Такое значение, обычно, вычисляется как среднестатистическое значение, полученное при статистической обработке результатов серии измерений. Это полученное значение не является точным, а лишь наиболее вероятным. Поэтому в измерениях необходимо указывать, какова их точность. Для этого вместе с полученным результатом указывается погрешность измерений.

В 2004 году на международном уровне был принят новый документ, диктующий условия проведения измерений и установивший новые правила сличения государственных эталонов. Понятие «погрешность» стало устаревать, вместо него было введено понятие «неопределённость измерений» [источник не указан 1394 дня], однако ГОСТ Р 50.2.038−2004[3] допускает использовать термин погрешность для документов, использующихся в России.

В зависимости от характеристик измеряемой величины для определения погрешности измерений используют различные методы.

Абсолютная погрешность — является оценкой абсолютной ошибки измерения. Вычисляется разными способами. Способ вычисления определяется распределением случайной величины. Соответственно, величина абсолютной погрешности в зависимости от распределения случайной величины может быть различной. Если — измеренное значение, а — истинное значение, то неравенство должно выполняться с некоторой вероятностью, близкой к 1. Если случайная величина распределена по нормальному закону, то обычно за абсолютную погрешность принимают её среднеквадратичное отклонение. Абсолютная погрешность измеряется в тех же единицах измерения, что и сама величина.

Существует несколько способов записи величины вместе с её абсолютной погрешностью.

Обычно используется запись со знаком ±. Например, рекорд в беге на 100 метров, установленный в 1983 году, равен 9,930±0,005 с.

Для записи величин, измеренных с очень высокой точностью, используется другая запись: цифры, соответствующие погрешности последних цифр мантиссы, дописываются в скобках. Например, измеренное значение постоянной Больцмана равно 1,380 6488(13)Ч10?23 Дж/К, что также можно записать значительно длиннее как 1,380 6488Ч10?23±0,000 0013Ч10?23 Дж/К.

Относительная погрешность — погрешность измерения, выраженная отношением абсолютной погрешности измерения к действительному или среднему значению измеряемой величины (РМГ 29−99):, .

Относительная погрешность является безразмерной величиной, либо измеряется в процентах.

Приведённая погрешность — погрешность, выраженная отношением абсолютной погрешности средства измерений к условно принятому значению величины, постоянному во всем диапазоне измерений или в части диапазона. Вычисляется по формуле, где — нормирующее значение, которое зависит от типа шкалы измерительного прибора и определяется по его градуировке:

— если шкала прибора односторонняя, то есть нижний предел измерений равен нулю, то определяется равным верхнему пределу измерений;

— если шкала прибора двухсторонняя, то нормирующее значение равно ширине диапазона измерений прибора.

Приведённая погрешность является безразмерной величиной, либо измеряется в процентах.

По причине возникновения:

— Инструментальные / приборные погрешности — погрешности, которые определяются погрешностями применяемых средств измерений и вызываются несовершенством принципа действия, неточностью градуировки шкалы, ненаглядностью прибора.

— Методические погрешности — погрешности, обусловленные несовершенством метода, а также упрощениями, положенными в основу методики.

— Субъективные / операторные / личные погрешности — погрешности, обусловленные степенью внимательности, сосредоточенности, подготовленности и другими качествами оператора.

В технике применяют приборы для измерения лишь с определённой заранее заданной точностью — основной погрешностью, допускаемой в нормальных условиях эксплуатации для данного прибора.

Если прибор работает в условиях, отличных от нормальных, то возникает дополнительная погрешность, увеличивающая общую погрешность прибора. К дополнительным погрешностям относятся: температурная, вызванная отклонением температуры окружающей среды от нормальной, установочная, обусловленная отклонением положения прибора от нормального рабочего положения, и т. п. За нормальную температуру окружающего воздуха принимают 20 °C, за нормальное атмосферное давление 101,325 кПа.

Обобщённой характеристикой средств измерения является класс точности, определяемый предельными значениями допускаемых основной и дополнительной погрешностей, а также другими параметрами, влияющими на точность средств измерения; значение параметров установлено стандартами на отдельные виды средств измерений. Класс точности средств измерений характеризует их точностные свойства, но не является непосредственным показателем точности измерений, выполняемых с помощью этих средств, так как точность зависит также от метода измерений и условий их выполнения. Измерительным приборам, пределы допускаемой основной погрешности которых заданы в виде приведённых основных (относительных) погрешностей, присваивают классы точности, выбираемые из ряда следующих чисел: (1; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0)*10n, где показатель степени n = 1; 0; ?1; ?2 и т. д.

По характеру проявления:

— Случайная погрешность — составляющая погрешности измерения, изменяющаяся случайным образом в серии повторных измерений одной и той же величины, проведенных в одних и тех же условиях. В появлении таких погрешностей не наблюдается какой-либо закономерности, они обнаруживаются при повторных измерениях одной и той же величины в виде некоторого разброса получаемых результатов. Случайные погрешности неизбежны, неустранимы и всегда присутствуют в результате измерения, однако их влияние как правило можно устранить статистической обработкой.

— Математически случайную погрешность можно представить как непрерывную случайную величину симметричную относительно 0, независимо реализующуюся в каждом измерении (белый шум).

Основным свойством случайной погрешности является возможность уменьшения искажения искомой величины путем усреднения данных. Уточнение оценки искомой величины при увеличении количества измерений (повторных экспериментов) означает, что среднее случайной погрешности при увеличении объема данных стремится к 0 (закон больших чисел).

Часто случайные погрешности возникают из-за одновременного действия многих независимых причин, каждая из которых в отдельности слабо влияет на результат измерения. По этой причине часто полагают распределение случайной погрешности «нормальным» (ЦПТ). «Нормальность» позволяет использовать в обработке данных весь арсенал математической статистики.

Однако априорная убежденность в «нормальности» на основании ЦПТ не согласуется с практикой — законы распределения ошибок измерений весьма разнообразны и, как правило, сильно отличаются от нормального.

Случайные погрешности могут быть связаны с несовершенством приборов (трение в механических приборах и т. п.), тряской в городских условиях, с несовершенством объекта измерений (например, при измерении диаметра тонкой проволоки, которая может иметь не совсем круглое сечение в результате несовершенства процесса изготовления).

Прогрессирующая (дрейфовая) погрешность — непредсказуемая погрешность, медленно меняющаяся во времени. Она представляет собой нестационарный случайный процесс.

Грубая погрешность (промах) — погрешность, возникшая вследствие недосмотра экспериментатора или неисправности аппаратуры (например, если экспериментатор неправильно прочёл номер деления на шкале прибора или если произошло замыкание в электрической цепи).

Надо отметить, что деление погрешностей на случайные и систематические достаточно условно. Например, ошибка округления при определенных условиях может носить характер как случайной, так и систематической ошибки.

3. Что такое симплификация, и какие задачи она решает

погрешность измерение эталон сертификация

Симплификация — форма стандартизации, направленная на сокращение применяемых при разработке и производстве изделий числа типов комплектующих изделий, марок полуфабрикатов, материалов и т. п. Количество деталей и составных частей принимается технически и экономически целесообразным и достаточным для выпуска изделий с требуемыми показателями качества. Являясь простейшей формой и начальной стадией более сложных форм стандартизации, симплификация оказывается экономически выгодной, так как приводит к упрощению производства, облегчает материально-техническое снабжение, складирование, отчетность.

4. Задачи Госстандарта РФ в области сертификации

Государственное управление деятельностью по обеспечению единства измерений в России осуществляет Комитет Российской Федерации по стандартизации и метрологии (Госстандарт России). Он является федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим межотраслевую координацию, а также функциональное регулирование в области стандартизации и метрологии. В своей деятельности он руководствуется Конституцией, федеральными законами, указами и распоряжениями Президента, постановлениями и распоряжениями Правительства, а также Положением о Государственном комитете Российской Федерации по стандартизации и метрологии.

Госстандарт осуществляет деятельность непосредственно и через находящиеся в его ведении территориальные центры СМ, а также через государственных инспекторов по надзору за техническими регламентами и обеспечению единства измерений.

В ведении Госстандарта России находятся:

— Государственная метрологическая служба (ГМС).

— Государственная служба времени и частоты и определения параметров вращения Земли (ГСВЧ) — сеть организаций, несущих ответственность за воспроизведение и хранение единиц времени и частоты и передачу их размеров, а также за обеспечение потребителей в народном хозяйстве информацией о точном времени, за выполнение измерений времени и частоты в установленных единицах и шкалах.

— Государственная служба стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов (ГССО) сеть организаций, несущих ответственность за создание и внедрение стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов с целью обеспечения единства измерений.

— Государственная служба стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов (ГСССД) — сеть организаций, несущих ответственность за получение и информационное обеспечение заинтересованных лиц данными о физических константах и свойствах веществ и материалов, основанных на исследованиях и высокочастотных измерениях.

Основные задачи Госстандарта России в области метрологии:

— реализация государственной политики в сфере СМ, установления и использования стандартов, эталонов и единиц величин и исчисления времени;

— осуществление мер по защите прав потребителей и интересов государства в области контроля за соблюдением требований безопасности товаров (работ, услуг);

— обеспечение функционирования и развития систем стандартизации, обеспечения единства измерений, сертификации, аккредитации и научно-технической информации в этих областях, а также их гармонизация с международными и национальными системами зарубежных стран;

— организация и проведение государственного контроля и надзора за соблюдением обязательных требований государственных стандартов, правил обязательной сертификации за сертифицированной продукцией, а также государственного метрологического контроля и надзора;

— формирование совместно с федеральными органами исполнительной власти федеральных информационных ресурсов и инфраструктуры СМ, аккредитации, качества и классификации технико-экономической информации.

1. Палей М. А., Романов А. Б., Брагинский В. А. Допуски и посадки: Справочник: В 2ч. — Л.: Политехника, 2009. — Ч.1. — 575 с; - Ч.2. — 608с.

2. Радкевич Я. Н. Метрология, стандартизация и сертификация: Учеб. для вузов. — М.: Высшая школа, 2011. — 767с.

3. Тартаковский Д. Ф., Ястребов А. С. Метрология, стандартизация и технические средства измерения. — М.: Высшая школа, 2002. — 205 с.

4. Сергеев А. Г., Латышев М. В., Терегеря В. В. Метрология, стандартизация, сертификация: Учебное пособие. — М.: Логос, 2001. — 536 с.