Определение плотности образцов.

Стр 1 из 3Следующая ⇒

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра «Технологии вяжущих веществ, бетонов и строительной

Методические указания

К практическим работам

По дисциплине «Основы метрологии, стандартизации, сертификации и контроля качества»

Часть 1

Ростов-на-Дону

2016

УДК 65

Методические указания к практическим работам по дисциплине «Основы метрологии, стандартизации, сертификации и контроля качества», ч. 1.- Ростов н/Д: ДГТУ, 2016, - 22 с.

Рассмотрены структуры работ, даны рекомендации по проведению статистической обработки результатов многократных прямых, косвенных, совместных, совокупных измерений, а также равно- и неравноточных групп измерений; приведены правилах составления паспортов испытательного и измерительного оборудования, особенностях подготовки оборудования строительной лаборатории к поверочным работам. Рассматривается процедура подготовки лаборатории к аккредитации.

Составители: канд. техн. наук, доц.

Е.Ю. Романенко,

канд. техн. наук, доц.

Е.О. Лотошникова

технический университет, 2016

Практическая работа № 1

Определение достоверности результатов оценки плотности

Материалов при использовании различных средств измерений

Цель работы: Определить наиболее достоверное значение измеряемой величины и провести оценку воспроизводимости измерений.

1. Оборудование:

1. Партия образцов – 3 шт.

2. Штангенциркуль.

3. Микрометр гладкий.

4. Линейка металлическая.

5. Линейка полимерная.

6. Весы электрические 4 класса точности.

7. Весы технические 4 класса точности.

8. Весы торговые 4 класса точности.

9. Набор гирь 4 класса точности.

Характеристика неравноточных измерений

2.1. Общая часть.

В практике часто встречаются случаи, когда одна и та же величина измеряется при различных условиях. В результате измерения выполняются с различной точностью и называются неравноточными. Такие измерения могут иметь место по следующим причинам:

- использование средств измерений различной точности;

- выполнение измерений при разных условиях внешней среды;

- проведение различного числа измерений одним и тем же средством измерений; при необходимости каждый раз взять из них среднее арифметическое;

- проведение измерений одним средством измерений, но различными операторами.

При этом возникает необходимость совместной оценки этих результатов. Оценка искомого значения измеряемой величины осуществляется при помощи весового среднего арифметического значения .

Для характеристики точности отдельных измерений и сопоставления их между собой вводят понятие веса измерений р, под которым понимается число, характеризующее степень доверия к полученному результату. Вес является вспомогательным числом, вклад данного измерения в общую оценку совокупности неравноточных измерений.

Допустим, что проводилось m серий независимых измерений постоянной величины Q. При этом каждая из m серий измерений выполнялась в различных условиях: различными приборами, различными операторами, при различных установках и т.д., что дает основание считать измерение в различных сериях неравноточными. Возможно, что каждая серия измерений подчинена своему закону распределения со средней Q и дисперсией . Средняя Q остается одинаковой для всех серий, так как мы измеряем все время одну и ту же величину Q, причем предполагается, что все измерения свободны от систематических ошибок.

В силу неравноточности серий дисперсии будут меняться от серии к серии. Дисперсия среднего арифметического , каждой серии равна:

= (1)

где ∂²_j - дисперсия серии j ;

N - объем серии j.

Вес среднего арифметического значения можно принять равным :

(2)

Тогда за приближенное значение измеряемой величины примем

(3)

на том основании, что математическим ожиданием величины будет Q.

Доверительная оценка истинного значения Q измеряемой величины имеет вид:

, (4)

где t_α(k) - коэффициент Стьюдента для доверительной вероятности α,

k - число степеней свободы;

(5)

- эмпирическое значение дисперсии.

(6)

2.2. Средства измерения.

В качестве средств измерений используются штангенциркуль, микрометр гладкий, линейка металлическая и линейка полимерная. Измерения проводятся при различном количестве образцов в выборках и разными операторами. Измерения, выполняемые штангенциркулем и микрометром и линейкой относятся к классу абсолютных. Абсолютными называются измерения, основанные на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и использовании значений физических констант. При прямых измерениях искомые значения величины находят непосредственно из опытных данных.

Измерения, выполненные другими измерительными инструментами, например, рычажной скобой, относят к относительными. Это - измерения отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или измерения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную. Относительные измерения основаны на сравнении измеряемой величины с известным значением меры. Искомую величину находят алгебраическим суммированием размера меры и показаний прибора.

2.2.1.Устроиство штангенциркуля.

Штангенциркуль (рис. 1) состоит из штанги 1, неподвижных измерительных губок 2, изготовленных заодно со штангой, рамки 3 с подвижными измерительными губками 4, нониуса 5, винтов крепления нониуса 11, зажима 6, гайки 7, микрометрического винта 8, хомута 9, зажима10. Рамка 3 и хомут 9 соединены между собой винтом 8. При помощи винтовой передачи 7, 8 осуществляется малая подача рамки 3 при фиксированном положении хомута 9 зажимом 10.

Штангенциркули снабжены измерительными губками для наружных и внутренних измерений, а также специальной линейкой для измерения глубин и уступов. Глубина измеряется от торца штанги до конца линейки, отсчет производится по шкале, как и при других видах измерений.

У штангенциркуля, изображенного на рис.1б, нижние измерительные губки предназначены для измерений как внутренних, так и наружных размеров. При измерении внутреннего размера к показаниям штангенциркуля надо прибавлять общую толщину губок, которая обозначена на их лицевой стороне.

Верхние губки служат для измерения наружных размеров, а их заостренные концы используются также для нанесения разметочной линии.

Для уменьшения погрешностей, возникающих вследствие деформации губок, в процессе измерений не следует пользоваться микроподачей. Она используется только при установке заданного размера.

Перед измерениями необходимо проверить штангенциркуль. Поверхности губок должны быть ровными, без забоин.

Между измерительными поверхностями не должно быть просвета при их соприкосновениях, а нулевые штрихи шкалы штанги и шкалы нониуса

. Рис.1. Типы штангенциркулей:

а)двусторонний с глубиномером; б)двусторонний.

должны совпадать. Также должен совмещаться последний штрих нониуса с соответствующим штрихом шкалы штанги.

Если штрихи не совпадают, то надо, отвернув винт нониуса 2, сдвинуть его до совмещения штрихов. Затем проверить наличие перекоса рамки. Если при зажиме винтом 6 возникает перекос и размер изменяется или появляется зазор между губками, то таким штангенциркулем пользоваться нельзя.

Отсчетное устройство, нулевые штрихи основной шкалы и шкалы 1 и линейный нониус 2 показаны на рис. 2. Поэтому штангенциркуль относят к штриховым измерительным инструментам с линейным нониусом. Шкала нониуса закрепляется на подвижной рамке и служит для отсчета дробных делении основной шкалы.

При исходном положении нониуса (рис.2а) нулевые штрихи основной шкалы и шкалы нониуса совпадают. При измерении (рис.2б) шкала нониуса

Рис.2 Отсчетное устройство штангенциркуля:

а)исходное положение; б)положение нониуса, соответствующее измеряемому размеру 52,50 мм

смещается относительно основной шкалы и по положению нулевого штриха нониуса определяют величину этого смещения, равную измеряемому размеру. Нониусы изготавливают с ценой деления 0,1; 0,05 или 0,02 мм. Основные метрологические параметры рассчитывают по следующим формулам:

а). цена деления:

C = a / n , где а - длина деления одной шкалы, n – число деления шкалы нониуса;

б). длина деления:

, где j - модуль показывает, сколько делений основной шкалы соответствует одному делению нониуса. На рис. 1а модуль равен 2, т.к. в одном делении шкалы нониуса заключено 2 деления основной шкалы. В различных модификациях штангенциркулей модуль может быть равен 1,2 или 5.

в). длина шкалы:

г). число делении: n = a / c

Рассмотрим порядок отсчета показаний штангенциркуля для случая, приведенного на рис.2б. Цена деления по нониусу равна 0,1 мм. Расстояние А, соответствующее измеряемому размеру, равно числу целых интервалов основной шкалы плюс часть интервала Х. Исходный размер будет равен А = = +Х. Величина Х определяется как X=m^.c, где m равно порядковому номеру штриха шкалы нониуса, совпавшего со штрихом основной шкалы. Таким образом, A= +m^.c =52+5^.0,1=52,5 мм

2.2.2. Устройство гладкого микрометра.

Микрометр (рис. 3) относится к группе микрометрических инструментов и служит для измерения наружных размеров. Он состоит из жесткой скобы 1 с запрессованной в нее неподвижной измерительной пяткой 2 и микрометрической головкой, запрессованной посадочной поверхности стебля 3. Винтовую пару образуют микрометрическая гайка стебля 3 и микрометрический винт 5. Торцевая поверхность гладкой цилиндрической части микровинта 5 образует вторую измерительную плоскость микрометра. Вращение микрометрического винта 5 осуществляется посредством барабана 6, скрепленного с ним установочным колпачком 7.

Трещетка 8 соединяется с барабаном 6 при помощи ограничительной пружинной муфты, обеспечивая тем самым постоянное измерительное усилие . Стопор 4 служит для фиксации в нужном положении микровинта относительно скобы 1.

В комплект инструментов с пределами измерений свыше 25 мм входят установочные меры – цилиндры с нормированным осевым размером.

Рис.3. Микрометр гладкий

Гладкие микрометры для наружных измерений выпускаются с пределами измерений 0 - 25, 25 - 50. 50 - 75 и т.д. до 575 - 600 мм.

Микрометрические инструменты имеют два отсчетных устройства (рис. 4). Первое состоит из шкалы с ценой деления 0,5 мм, нанесенной на стебле 1 (рис.4а) указателя, которым является торец барабана 2.

Рис. 4. Отсчетное устройство микрометрических инструментов:

а)отсчет, соответствующий 11,765 мм; б)кинематическая схема

Второе отсчетное устройство состоит из круговой шкалы с ценой деления 0,01 мм, нанесенной на корпусной поверхности барабана 2, и указателя в виде продольного штриха, нанесенного на стебле 1.

Рассмотрим кинематическую схему.

Шаг микровинта 3 (рис.4б) 0,5 мм, следовательно, одному обороту микровинта и жестко скрепленному с ним барабану соответствует линейное перемещение торца барабана на одно деление относительно продольного штриха стебля равное 0,01 мм.

Для определения размера проверяемой детали производят отсчет по двум отсчетным устройствам и суммируют их. Отсчет по микрометру (рис.4а) будет равен 11,5+0,265=11,765 мм (третий десятичный знак взят приблизительно).

Перед началом измерений проверяется нулевая установка микрометра. Если она сбита, установка на нуль осуществляется в следующем порядке (рис. 3):

1) устанавливают микрометр в исходное положение. Для этого у микрометров с пределами измерения 0 - 25 мм, вращая микрометрический винт за трещетку, приводят в соприкосновение измерительные поверхности торцев микровинта 5 и пятки. У микрометров с пределами измерений 25 - 50 мм и более для этой операции используется специальная установочная мера;

2) закрепляют микровинт 5 стопором 4;

3) отворачивают установочный колпачок 7 на пол-оборота;

4) барабан 6 поворачивают до совпадения нулевого штриха круговой шкалы на барабане с продольным штрихом на стебле 3;

5) закрепляют барабан 6 колпачком 7;

6) освобождают микровинт;

7) проверяют установку микрометра на нуль и в случае не совпадения нулевого штриха на барабане с штрихом на стебле повторяют операцию в той же последовательности.

После установки на нуль проводят измерения. Для этого измеряемый образец зажимают между измерительными поверхностями, вращая барабан за трещетку. При возникновении холостого прокручивания трещетки (при этом слышится характерный треск) микровинт зажимают стопором 4 и производят отсчет по отсчетному устройству.

2.2.3.Устроиство рычажной скобы.

Общий вид и принципиальная схема устройства рычажной скобы (РС) показаны на рис. 5.

Рис.5 Рычажная скоба:

а) общий вид; б) принципиальная схема устройства.

РС состоит из подвижной части 1, которая с рычагом 2 образует синусный механизм, зубчатого механизм 3, зубчатого колеса 4, стрелки 5, шкалы 6, спиральной пружины (волоска) 7, пружины 8, создающей измерительное усилие, арретира 9, установочной пятки 10, зажима 11, предохранительной крышки 12, указателей границ поля допуска 13, винта 14, перемещаемого установочную пятку. предохранительного колпачка 15.

В РС при измерении подвижная пятка 1, перемещаясь, воздействует на двуплечий рычаг 2, зубчатый сектор которого поворачивает зубчатое колесо 4 и

стрелку 5, неподвижно закрепленную на его оси. Спиральная пружина 7 замыкает кинематическую цепь, устраняя таким образом "мертвый ход". Арретир 9 для отвода подвижной пятки 1 при измерениях или настройке.

РС настраивается на размер по концевым мерам длины или образцовой детали. При настройке установочная пятка 10 перемешается винтом 14 и закрепляется зажимом 11. Винт 14 закрывается колпачком 15, который предохраняет настройку скобы от сбоя. Положение указателей 13 регулируют винтами, сняв крышку 12.

3.Определение массы образцов.

Масса образцов материала определяется путем взвешивания на электрических, технических или торговых весах. Взвешивание образцов массой менее 1 кг производится с точностью до 1 г, массой от 1 до 10 кг – с точностью до 5 г и массой свыше 10 кг – с точностью до 50 г.

Результаты взвешивания заносятся в табл. 1 и 2.

- Табл. 1 – для образцов прямоугольной формы;

- Табл. 2 – для образцов цилиндрической формы

Определение плотности образцов.

Плотность образцов определяется косвенным методом путем соотношения прямых измерений массы образца на его объем в соответствии с формулой: ρ=m/v, г/см³,

где: m – масса образца, высушенного до постоянной массы, г;

v – объем образца, см³

Может быть использована и другая размерность, например кг/м³, т/м³.

Результаты заносятся в табл 1 и 2.

Таблица 1

Дата добавления: 2020-11-15; просмотров: 164; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!