Akademia Techniczno-Humanistyczna

w Bielsku-Białej

Wydział:Budowy Maszyn i Informatyki

Kierunek:Mechanika i Budowa Maszyn

Semestr: 3

Grupa: Poniedziałek - godz. 17:30-19:00

SPRAWOZDANIE Z

LABORATORIUM

METROLOGII TECHNICZNEJ

Laboratorium nr 8

BŁĘDY POMIARÓW. KOREKCJA BŁĘDÓW SYSTEMATYCZNYCH

Arnold Brożek

1.Wstęp

-Błąd systematyczny przy wielokrotnym powtarzaniu pomiarów tej samej wielkości

określonej, w warunkach powtarzalności, jest stały. Błąd systematyczny

można opisać też inaczej: jest równy błędowi pomiaru minus błąd przypadkowy.

Błąd systematyczny jest różnicą między średnią z nieskończonej liczby wyników pomiarów tej samej wielkości mierzonej, wykonanych w warunkach powtarzalności, a wartością prawdziwą

wielkości mierzonej

-W pomiarach mikroskopem (MP) dysponuje się czterema technikami

pomiarowymi:

-~- przy oświetleniu gwintu od dołu z użyciem głowic goniometrycznej. profilowej

lub podwójnego obrazu, — z oświetleniem górnym i użyciem nożyków

pomiarowych oraz głowicy

goniometrycznej (tzw pomiar w przekroju osiowym), -— z wykorzystaniem

prążków interferencyjnych, wytwarzanych specjalnym

oświetlaczem ze szczelinami i z użyciem głowicy goniometrycznej, -- z

zastosowaniem urządzenia fotoelektrycznego, np. KKR (Zeiss) lub FEK

(Leitz-Brown&Sharpe), umożliwiającego automatyczne pokrywanie kresek

krzyża z zarysem gwintu.

-Pomiar nożykami wymaga użycia głowicy goniometrycznej i obiektywu

3x. Po każdej stronie osi gwintu należy używać tego samego nożyka dzięki czemu uniknie się ewentualnego błędu, spowodowanego różnymi odległościami rysek od ostrzy nożyków (wskutek błędów wykonania nożyków, jaki ich zużycia). Stosuje się lewe i prawe nożyki pomiarowe, w których odległość ryski od ostrza nożyka wynosi: dla podziałki P < 3 mm — 0,3 mm, natomiast dla P > 3 mm — 0,9 mm.

Przerywaną kreskę widoczną w okularze głowicy goniometrycznej nastawia

się symetrycznie na bok zarysu gwintu lub ryskę nożyka bądź prążek interferencyjny

-Pomiary średnicy podziałowej d^ gwintu zewnętrznego sposobem trój wałeczkowym należą do najdokładniejszych. Pomiar wykonuje się metodą pośrednią. Bezpośrednio mierzy się długość pomiarową Μ i średnice wałeczków dw (długościomierz) lub inny przyrząd do pomiaru wymiarów zewnętrznych) oraz podziałkę P i kąt gwintu α (mikroskop pomiarowy)

2. Cel ćwiczenia

1. zapoznanie się z głównymi parametrami gwintów,

2. zapoznanie się z poprawkami w pomiarach gwintów oraz ich obliczenie:

• poprawka na skręcenie wałeczków w bruzdach gwintu,

• poprawka na odkształcenia sprężyste.

3. pomiar średnicy podziałowej gwintu sposobem trójwałeczkowym (mikrometrem, lub na długościomierzu Abbego) ,

4. pomiar średnicy podziałowej gwintu wewnętrznego (długościomierzem Abbego).

3. Zadania pomiarowe

1. Pomiar średnicy podziałowej D2 gwintu wewnętrznego,

2. Pomiar średnicy podziałowej d2 gwintu zewnętrznego.

4.Przebieg ćwiczenia

a)Pomiar średnicy podziałowej gwintu wewnętrznego długościomierzem.

a) wzorzec do nastawiania odległości wo

b) kulistych końcówek w pomiarze sposobem

c) wkładki z rowkami pryzmatycznymi,

d) 3 — stos płytek wzorcowych

e) 4 — kuliste końcówki pomiarowe

f), ln — długość stosu płytek

g) a i b — odległości teoretycznych wierzchołków rowków

pryzmatycznych od płaszczyzn styku

wkładek ze stopem płytek wzorcowych, gwintu wewnętrznego

-Pomiar ten przeprowadzamy metoda różnicową

-Odczytujemy na wkładkach sumę odległości teoretycznych wierzchołków pryzm c=a+b

-Szukamy średniej końcówek kulistych dk

-Odczytujemy wartość X dla gwintu M39

-Obliczamy długość stosu płytek wzorcowych ln= X-c

-Budujemy wzorzec nastawiania odległości w0

-Obliczenia

W=85,4289

W=85,5846

∆W = |W − W0| mm

∆W=|85,4289-85,5846|=0,1557mm

Średnica podziałowa:

D₂ =

P=4

dk=2,3

X=39,923

C=a+b=6,433

L=X-c=39,923-6,433=33,49

Wzorzec do nastawiania odległości W

30+1,49+2

Poprawka na skręcanie wałeczków w bruzdach gwintu:

m – odległość między środkami kulek mierzoną prostopadle do osi gwintu (wyrażenie pod

pierwiastkiem we wzorze na D2)

Niepewność pomiaru średnicy podziałowej

u(ln) – niepewność stosu płytek

u(c) – niepewność stałej wkładek; u(c) = 1÷3µm

u(∆w) = 1,5 µm – przyjmujemy ponieważ w jest bardzo małe

u(P) = 1,5 µm

u(αo) = ± 1,5

∆= d_k-d₀ =2,3+0,0094=2,3094

u(α) = ± 6’

Ostateczny wynik:

D₂=38,4552±0,0075mm

b) Pomiar średnicy podziałowej gwintu sposobem trój wałeczkowym(mikrometrem)

Pomiar średnicy podziałowej gwintu walcowego symetrycznego sposobem Trój wałeczkowym ; Μ- długość pomiarowa mierzona prostopadle do osi gwintu, dw -średnica wałeczków, Ρ - podziałka, αfi- kąt boku, di-średnica podziałowa, m-wymiar pomocniczy

-Mocujemy mikrometr w podstawie

-Przykręcamy wysięgnik

-Określamy podziałkę P gwintu zewnętrznego

-Dobieramy średnice wałeczków dw

-Pięciokrotnie mierzymy mikrometrem długość M gwintu zewnętrznego

(przy różnych wartościach przyjmujemy średnią)

-Obliczamy średnicę podziałową gwintu zewnętrznego

-Obliczamy średnicę podziałową d2 uwzględniając poprawki

-Obliczamy niepewność standardową złożoną ud2

Obliczenia:

P=4

d_w= 2,550

Wartości zmierzone:

M1 = 25 mm

M2 = 24,99 mm

M3 = 25 mm

M4 = 25,002 mm

M5 = 24,995 mm

Średnia wartość 5 pomiarów M = 24,997 mm

d_w=2,050mm

m = M – dw = 22,947mm

Q=5

Średnica podziałowa gwintu zewnętrznego

Poprawka na skręcenie wałeczków p₁

-

Ostateczny wynik:

d₂=17,644±0,018mm

c) Pomiar mikroskopem i nożykami średnicy podziałowej gwintu zewnętrznego

Pomiar średnicy wałka zamocowanego w kłach, mikroskopem pomiarowym z użyciem nożyków; 1- mierzony wałek, 2 -nożyk pomiarowy, 3 - kreska centralna krzyża głowicy

goniometrycznej, 4 - kreska pomocnicza pokrywająca się z ryską na nożyku, 5 -tworząca mierzonego wałka (kontur przedmiotu), 6 – ryska na nożyku, k- odległość ryski od ostrza nożyka, d-średnica mierzonego wałka

-Ustawiamy na ryskę odpowiednią przerywaną kreskę pomocniczą

-Centralna przerywana kreska krzyża pokrywa się, po obu stronach osi gwintu, z bokami zarysu

-Mierzymy d’1 i d’’2

-Obliczamy niepewność

Obliczenia

-dla d2’:

X₁ = 10,35 mm

X₂ = 12,37 mm

z czego mamy: d2’= 2,02 mm

-dla d2’’:

X₁ = 9,09 mm

X₂ = 11,09 mm

z czego mamy d2’’=2,00 mm

Współczynniki do błędu pomiaru wynoszą w naszym przypadku:

A=0,8; B=1; C=1/200.

Błąd pomiaru wynosi

u_d2 = ± 2,81 µm.

Ostateczny wynik:

d₂ = 2,01 ± 0,003 mm

5.Wnioski:

Pomiary gwintów należą do cięższych pomiarów niż wałki i
otwory. Podczas pomiarów wychodzą na jaw różne nieścisłości. 

Przy pomiarach średnicy podziałowej mikrometrem do gwintów mamy
taki przypadek, że średnica zmniejsza się przy końcu gwintu.
Wynikiem tego jest stożkowatość śruby. Różnice w wynikach przy
pomiarze średnicy podziałowej metodą trzech wałeczków wynikają
prawdopodobnie z braku wprawy przy mierzeniu tym przyrządem, oraz z
wspomnianych już błędów wykonania gwintu..