Ćwiczenie 3: Sprawdzanie narzędzi pomiarowych do pomiaru długości.
Celem naszego ćwiczenia było sprawdzenie cech technicznych narzędzi pomiarowych do pomiaru długości. Cechami technicznymi nazywa się takie cechy, które charakteryzują budowę, wykonanie i działanie przyrządów pomiarowych.
Narzędziem, które sprawdzaliśmy był mikrometr, który był już eksploatowany podczas laboratoriów przez parę lat.
Pomiar nacisku pomiarowego.
Nacisk pomiarowy określa wartość siły, jaką wywiera końcówka pomiarowa
narzędzia pomiarowego na przedmiot mierzony. Do wykonania tego ćwiczenia posłużyliśmy się przyrządem do pomiaru nacisku pomiarowego przedstawionym na poniższym rysunku:
Wartość nacisku pomiarowego przy wskazaniu O2, czujnika zegarowego określa się z zależności:
$$P = \frac{Q_{2}}{Q_{1}}\text{mg\ }\left\lbrack N \right\rbrack$$
Uzyskane przez nas wartości nacisku pomiarowego dla trzech pomiarów:
| Pomiar 1 | Pomiar 2 | Pomiar 3 |
|---|---|---|
|
|
|
P1 = 14, 08[N] |
P2 = 13, 33[N] |
P3 = 14, 37[N] |
Wartość średnia dla trzech pomiarów:
$$P = \frac{14,08\ + \ 13,33\ + \ 14,37}{3} = 13,93\ \lbrack N\rbrack$$
Średnia wartość nacisku pomiarowego wynosi 13, 93 [N]. Zgodnie z polską normą powinna ona zawierać się w przedziale <5 [N]; 10 [N]>.
Jak widać nie należy ona do tego przedziału, dlatego przyrząd powinien zostać oddany do naprawy, bądź wymieniony na nowy.
Wyznaczenie wykresu błędów poprawności, określenie odchyłki fT, fa oraz tolerancji Tf .
W celu wykonania tego ćwiczenia należało porównać wskazania mikrometru z wartościami płytek wzorcowych. Wymiary stosów płytek wzorcowych powinny być równomiernie rozłożone w całym zakresie pomiarowym mikrometru. Sprawdzenia należy dokonać przy nacisku pomiarowym wywołanym przez sprzęgło. Zgodnie z zaleceniami normy ISO 3611 sprawdzenia należy dokonać w punktach: 0; 2,5; 5,1; 7,7; 10,3; 12,9; 15; 17,6; 20; 22,8 i 25 [mm]. W każdym punkcie należało wykonać 10 pomiarów. Do wykonania tego punktu ćwiczenia posłużyliśmy się mikrometrem o zakresie 0 – 25 [mm].
* Wyniki naszych pomiarów znajdują się na załączonym wydruku
Dopuszczalna wartość Tf dla zakresu pomiarowego wrzeciona <= 25 [mm] wynosi 0,003 [mm]. Wartość Tf uzyskana z obliczeń wynosi : 0,009 [mm].
Dopuszczalna wartość fa wynosi 0,002 [mm].
Wartość fa dolnej granicy wskazań z obliczeń wynosi 0,004 [mm].
Dopuszczalna wartość fT wynosi 0,004 [mm].
Wartość fT z obliczeń wynosi 0,004 [mm].
Niedokładność graniczna wynosi 0,0294
Przekroczone zostały wartości dla tolerancji Tf oraz odchyłki fa ,zaś wartość odchyłki fT mieści się w zakresie wartości dopuszczalnych. Mimo tego, iż odchyłka położenia pola tolerancji znajduje się w zakresie dopuszczalnym, to badany mikrometr powinno się oddać do naprawy przed dalszą eksploatacją.
Sprawdzanie sztywności kabłąka.
Ugięcie kabłąka jest określane różnicą wskazań mikrometru nie obciążonego i obciążonego (obciążeniem 49,05 [N]). W tym punkcie badaliśmy mikrometr o zakresie pomiarowym 25 – 50 [mm].
Stanowisko pomiarowe przedstawia poniższy rysunek:
Wyniki pomiarów:
| Lp. | Wymiar nominalny | bez obciążenia | z obciążeniem | Różnica |
|---|---|---|---|---|
| 1. | 30[mm] | 29,99 [mm] | 29,98 [mm] | 0,01 [mm] |
| 2. | 30[mm] | 29,99 [mm] | 29,99 [mm] | 0,00 [mm] |
| 3. | 35[mm] | 35,00 [mm] | 34,99 [mm] | 0,01 [mm] |
Wartość średnia z różnicy pomiarów przed i po założeniu obciążenia wynosi:
x = 0, 0067 [mm]
0, 0067 [mm] / 5 = 0, 0013(3) [mm] ≥ 0, 001 [mm]
Wartość odkształcenia kabłąka przekroczyła nieznacznie 0,001 [mm], dlatego należałoby oddać mikrometr do kontroli.
Wnioski:
Błąd wskazania jest to różnica między wartością wskazywaną przez narzędzie, a poprawną wartością wielkości mierzonej.
Δ = W R
gdzie:
Δ - błąd wskazania,
W- wartość wskazywana przez narzędzie,
R - wartość poprawna (zazwyczaj wartość wzorca).
Biorąc pod uwagę wszystkie wykonane przez nas badania możemy stwierdzić, że narzędzia pomiarowe powinny być kontrolowane przed oddaniem do użytku jak i okresowo w czasie eksploatacji tego narzędzia. Narzędzia wraz z czasem ich eksploatowania zużywają się i są coraz mniej dokładne.