Характеристика размеров изделий и средств их контроля.

Линейный размер – это числовое значение линейной величины (диаметра, длины) в выбранных единицах измерения. Линейные размеры делятся на номинальные, действительные и предельно допустимые.

Номинальный размер – это размер, полученный конструктором при проектировании в результате расчетов (на прочность, жесткость, износостойкость) с учетом различных конструктивных, технологических и эксплуатационных соображений. На чертеже в качестве номинального линейного размера указывается расчетный размер, округленный до ближайшего значения из установленного ряда нормальных линейных размеров.

Изготовить деталь с абсолютно точным размером нельзя, так как неизбежны погрешности. Все возникающие погрешности при изготовлении деталей можно разделить на 4 вида: погрешности размеров, формы поверхности, расположения поверхностей и погрешности качества поверхности. Размер, полученный в результате обработки детали, будет отличаться от номинального; это будет действительный размер, т.е. размер, установленный измерением.

Чтобы действительный размер обеспечивал функциональную готовность детали, устанавливаются предельно допустимые размеры, между которыми должны находиться действительный размер годной детали. На чертеже в дополнение к номинальному размеру проставляют его предельные отклонения: верхнее и нижнее. Разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами или алгебраическая разность между верхним и нижним отклонениями характеризует точность, с которой должен быть выполнен размер при изготовлении детали, и называется допуском.

Чем больше допуск, тем ниже требования к точности обработки детали. И наоборот, уменьшение допуска означает большую точность, требуемую при изготовлении детали, а следовательно, ее удорожание.

Поле допуска отличается от допуска тем, что оно определяет не только величину, но и его положение относительно номинального размера.

Действительный размер, т.е. размер, установленный измерением, будет годным, если он окажется не больше наибольшего предельного размера и не меньше наименьшего предельного размера.

Измерение – это нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.

Средство измерений – это техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики.

Единицами измерения являются: для измерения линейных размеров – метр (м), миллиметр (мм), микрометр (мкм); для измерения угловых размеров – градус (º), угловая минута (‘), угловая секунда (“).

Различают несколько видов измерений.

Прямое измерение – это измерение, при котором значение измеряемой величины определяют непосредственно по результату измерения, например, измерение глубины линейкой глубиномера штангенциркуля ЩЦ-1.

Косвенное измерение – это измерение, при котором искомое значение величины определяют пересчетом результатов прямых измерений величин.

Например, требуется измерить расстояние L между центрами двух отверстий с помощью штангенциркуля (рис. 3). Прямым измерением с помощью циркуля это сделать практически невозможно, следовательно, воспользуемся косвенным измерением. Сначала выполним прямые измерения величин d₁, d₂, L_max губками для внутренних измерений, а затем рассчитаем искомую величину по формуле

L = L_max – 0,5(d₁ + d₂).

Рис. 3. Косвенное измерение штангенциркулем дистанции
между центрами отверстий

 

При выполнении измерения неизбежно возникают погрешности различной величины. Погрешность измерения – это отклонение результата измерения от действительного значения измеряемой величины.

Инструментальная погрешность – это разность между показанием средства измерений и действительным размером измеряемого объекта. Так как эта погрешность вносит самый большой вклад в погрешность измерения, за всеми средствами измерений проводится контроль после их изготовления или ремонта и во время их эксплуатации. Такой контроль принято называть поверкой средств измерений. При проведении поверки определяют работоспособность поверяемого средства и его инструментальную погрешность, выясняя, находится ли она в пределах нормы, установленной для данного средства измерений.

Штангенинструменты – это средства измерений линейных размеров, основными частями которых являются штанга со шкалой и нониус, т.е. вспомогательная шкала для уточнения отсчета показаний. К ним относятся штангенциркули, штангенглубиномеры, штангенрейсмасы.

Микрометрические инструменты – средства измерений линейных размеров, основанные на использовании винтовой пары, называемой микропарой. К инструментам данной группы относят: микрометры с ценой деления 0,01 мм, глубиномеры микрометрические и нутромеры микрометрические.

К рычажно-зубчатым инструментам относят головки измерительные, скобы с отсчетным устройством, глубиномеры, нутромеры, толщиномеры, стенкомеры.

Бесшкальные измерительные инструменты предназначены для контроля размеров, формы и взаимного расположения частей изделия. К бесшкальным измерительным инструментам относятся калибры, шаблоны, щупы.

Калибр – это бесшкальный измерительный инструмент для определения годности размеров элементов деталей машин. В зависимости от формы контролируемой поверхности калибры делят: на гладкие – для контроля деталей гладких цилиндрических соединений; резьбовые – для контроля деталей резьбовых соединений; шлицевые – для контроля шлицевых соединений; конусные гладкие – для контроля конусных гладких соединений.

Радиусный шаблон – это инструмент для контроля профильных радиусов кривизны выпуклых и вогнутых поверхностей изделий.

Резьбовой шаблон – инструмент для определения шага и угла профиля резьбы изделий.

Для контроля конструкционных элементов формы и размеров кромок, зазоров соединений, собранных под сварку, а также размеров сварных швов применяют универсальные шаблоны сварщика (УШС-3);

Для контроля зазоров между плоскостями применяются щупы – калибры, имеющие вид мерной пластины определенной толщины от 0,02 до 1 мм.

Средства измерения и контроля углов. Исходную точность выполнения изделия обеспечивают угловые меры. Это меры, воспроизводящие единицу измерения угла в градусах.

Угольники – это жесткое бесшкальное средство для контроля годности прямого угла, имеющее как наружный, так и внутренний рабочие углы. Угольниками пользуются для измерения отклонений от перпендикулярности поверхностей деталей в линейных единицах измерения, используя оценку «на просвет» и по щупам.

Для измерения небольших отклонений от горизонтального или вертикального расположения поверхностей служат уровни: брусковые, рамные и электронные.

 

 

ОПТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ

 

Если оператор-диагност осматривает объект без каких-либо специальных увеличительных средств, то это – визуальный осмотр, Но как только оператор взял в руки хотя бы простую увеличительную лупу, это уже оптический вид неразрушающего физического контроля.

Оптический вид контроля включает в себя 3 метода:

1. Наружный метод.

2. Перископический метод.

3. Эндоскопический метод.

Наружный метод позволяет обследовать только легкодоступные наружные поверхности объекта и широкие полости, в которые оператор может проникнуть с простыми средствами оптического контроля (оптической системой). Используя его, нельзя осматривать внутренние поверхности узких, тем более изогнутых полостей. К простым оптическим системам относятся зеркала, линзы, очки, лупы. Более сложные системы наружного оптического контроля – телескопы и микроскопы.

Перископический метод позволяет обследовать узкие длинные прямолинейные полости. Перископы – это смотровые приборы, построенные на базе световодной трубы и линзовой оптики с механическим устройством (рис. 4). Этим методом, к примеру, в энергетике контролируют поверхность осевых каналов роторов паровых турбин. Длина световодной трубы может достигать 6 м.

Эндоскопический метод позволяет обследовать узкие длинные искривленные полости. Эндоскопы – это смотровые приборы, первоначально построенные на базе волоконной и линзовой оптики с механическим устройством, но в настоящее время благодаря интенсивному развитию видеоэлектроники они создаются на основе микровидеокамер, портативных компьютеров, а передающим изображение средством является обычный электрический кабель, длина которого может достигать 40 м. (рис. 5).

 

Рис. 4. Перископический метод оптического контроля

прямолинейной полости

 

а	б

Рис. 5. Эндоскопический метод контроля искривленной полости:
а – с помощью оптоволоконного эндоскопа;
б – с помощью компьютерного эндоскопа