Конспект лекцій № 1-27 з дисципліни "Взаємозамінність, стандартизація та технічні вимірювання" (Задачі метрології. Допуски на кутові розміри. Конічні з’еднання)

Лекція 01

Виміри кількісно характеризують навколишній світ, розкриваючи діючі в природі закономірності. Менделєєв казав:  "Наука починається з тих пір, як починають вимірювати. " 

В інтересах  взаємовідносин між країнами необхідно, щоб результати вимірів, де б вони не виконувалися, могли бути узгоджені, тобто щоб результати вимірів однакових величин, отриманих у різних місцях і за допомогою різних вимірювальних засобів, могли б бути відтворені з необхідною точністю.

Єдність вимірів - такий стан вимірів, при якому результати вимірів виражені в узаконених одиницях і похибки вимірів відомі з заданою точністю.     

Точність вимірів - якість вимірів, яка відображає близькість їх результату до істинного значення  вимірюваної величини.

  Приклади:

 - показання електровимірювального приладу з урахуванням впливу магнітного поля Землі знімають у положеннях на  180⁰;

          -усунення похибки при зважуванні методом протиставлення -  вантаж і гирі міняють місцями;

          -при точному зважуванні вводять поправку на втрату маси у повітрі для зважуваного тіла і гирок, коли гирка зроблена з матеріала іншої щільності (Архімед-корона).

Метрологія  ( "метрологія"- metron- міра, logos- навчання)- наука про виміри, про методи і засоби забезпечення їхньої єдності, про способи досягнення необхідної точності.

Тільки країна, що має передове приладобудування і метрологію, може бути передовою в науці (ПТМЗ).

Метрологічна служба країни відповідальна за досягнення і підтримку єдності вимірів  при необхідній точності.

Головні задачі метрології:

    -встановлення одиниць фізичних величин;  

    -розробка методів і засобів вимірювань;

    -забезпечення єдності вимірів;

    -встановлення еталонів та зразкових засобів вимірів і передача цієї точності до робочих засобів.

          Якість  продукції, яка випускається на машинобудівних підприємствах, залежить від кількості і якості вимірів. До 15% трудових витрат припадає на  виконання лінійних і кутових вимірів, які забезпечують  якість, надійність, взаємозамінність.

Сучасна техніка вимірів склалася в результаті тривалого розвитку методів і засобів вимірів і пов'язана з розвитком промисловості.  “Скажіть, із якою точністю ви вимірюєте, і я назву час, у якому живете”:

  1850р.- штангенциркуль;

  1867р.- мікрометр;

  1890р.- зубчасті вимірювальні головки;

  1920р.- оптико-механічні прилади;

  1970р.-лазерна вимірювальна техніка.

Розвиток йшов у напрямку створення єдиної міжнародної системи.

     Труднощі складають національні міри:  

                   довжина:   верста - 1,067км,

                                      сажень - 2,11м,

                                      вершок - 4,44см. (половина вказівного пальця);

                         маса:    пуд - 16,38кг,

                                      фунт - 0,4кг;       

                   місткість:    відро - 12,3дм3.

Перша державна перевірочна установа – депо зразкових мір була заснована у 1835 р. З 1892 р. вченим - хранителем призначений Менделєєв.   У Німеччині заснована  - у 1887 р., Англії - 1900 р., США - 1901 р.

Національна система мір скасована в 1918 р.

Система СІ заснована у 1875 р. в період Великої французької революції, визнали систему 17 держав, у т.ч. Росія. Система СІ базується на двох одиницях - метрі і кілограмі, але їх виявилося недостатньо, тому створювалися галузеві для світових - МСС, для магнітних - МГС.

Метр - довжина однієї 40-мільйонної Паризького меридіана.

  Перший прототип метра - метр Архива - платинова кінцева міра  1000*25*4. Щоб уникнути розбіжностей за прототипом, було виготовлено 31 еталон із платиново-іридієвого сплаву (платина90%, іридій10%) брус X-подібного перерізу 20*20 зі штрихами по краях. Еталон №28 отриманий Росією і до 1960р. був еталоном СРСР. Еталон метра виріс на 0,2 мкм (кристалічна решітка старіє, структура змінюється). Точність механічного еталона перестала відповідати вимогам.

 У теперішній час метр- довжина шляху, що проходить світло у вакуумі за  1/299792458 частки секунди (визначення, прийняте на 18 Генеральній конференції з мір і вагів у 1983 р.)

У 1960 р. Генеральна конференція з мір і вагів затвердила "Міжнародну систему одиниць", із 1963 р. вона рекомендована в СРСР як переважна, з 1978 р.  - обов'язкова.     

 Астрономічний годинник  - високоточний, у 1657 р. створений Гюйгенсом,  основа - маятник. Температура змінює довжину маятника, який роблять з двох стрижнів, один подовжується, а другий скорочується, Це дозволило  істотно підвищити точність.

Атомний годинник - атоми цезію за певних умов переходять із одного енергетичного стану в інший, при цьому відбувається поглинання електромагнітних хвиль. Використовується резонансна частота  9 192 631 770 Гц., що забезпечує контроль роботи кварцового генератора і його автоматичну підстройку. Помилка - 1 секунда у 10000 років.

Лекція 02

Метрологія органічно пов'язана зі стандартизацією насамперед  у стандартизації фізичних величин:

       - системи державних еталонів,

       - засобів вимірів і методів перевірок.