Wydział Budowy Maszyn i Informatyki Data przeprowadzenia ćwiczenia 19 12 2014
Automatyka i Robotyka
Rok studiów 2 semestr 3
Grupa 1b , Piątek/tydz. Parzysty
Godz. Zajęć 13,15-14,45
Laboratorium Metrologii
Technicznej
Temat ćwiczenia
ANALOGOWA I CYFROWA TECHNIKA POMIAROWA, POMIARY CHROPOWATOŚCI POWIERZCHNI.
Wykonał: Robert Szczypka
1 cel ćwiczenia
Poznanie zasad określania chropowatości powierzchni, parametrów chropowatości oraz technik ich pomiaru.
2 wstęp teoretyczny
Chropowatość lub chropowatość powierzchni – cecha powierzchni ciała stałego, oznacza rozpoznawalne optyczne lub wyczuwalne mechanicznie nierówności powierzchni, niewynikające z jej kształtu, lecz przynajmniej o jeden rząd wielkości drobniejsze. Chropowatość w przeciwieństwie do innej podobnej cechy – falistości powierzchni jest pojęciem odnoszącym się do nierówności o relatywnie małych odległościach wierzchołków. Wielkość chropowatości powierzchni zależy od rodzaju materiału i przede wszystkim od rodzaju jego obróbki.
Odcinek elementarny jest to część linii odniesienia wybierana do określenia chropowatości. Znormalizowane długości odcinka elementarnego wynoszą: 0,08 ; 0,25 ; 0,8 ; 2,5 ; 8 i 25 mm. Długość odcinka elementarnego Lr dobiera się w zależności od wartości (przewidywalnej) parametrów chropowatości. Pomiar chropowatości powierzchni przeprowadza się na pięciu odcinkach elementarnych, a jako wynik przyjmuje się wartość średnią.
Odcinek pomiarowy ln jest to odcinek, na którym przeprowadza się pomiar; składa się on z pięciu odcinków elementarnych.
Odcinek odwzorowania lt – całkowita długość odcinka profilu , zmierzonego za pomocą przyrządu
Linia średnia profilu - jest to linia o kształcie profilu nominalnego, dzieląca profil zaobserwowany w ten sposób, że w granicach odcinka elementarnego suma kwadratów odległości punktów profilu zaobserwowanego od tej linii jest minimalna. Z warunku tego wynika, że linia średnia profilu jest odległa od linii odniesienia o wartość ‘a’ stanowiąca średnią arytmetyczną odległości punktów profilu od linii odniesienia.
Średnie arytmetyczne odchylenie profilu chropowatości Ra jest to średnia wartość odległości punktów profilu zaobserwowanego od linii średniej na długości odcinka elementarnego lr
Wysokość chropowatości według dziesięciu punktów profilu – Rz
Średnia arytmetyczna wysokość pięciu najwyższych wzniesień ponad linię średnią pomniejszona o średnią pięciu najniższych wgłębień poniżej linii średniej.
Rz=$\frac{\text{Zp}_{1} + \text{Zp}_{2} + \text{Zp}_{3} + \text{Zp}_{4} + \text{Zp}_{5}}{5} + \frac{\text{Zv}_{1} + \text{Zv}_{2} + \text{Zv}_{3} + \text{Zv}_{4} + \text{Zv}_{5}}{5}$
Gdzie
Zp- odległość od najwyższego punktu wzniesienia profilu do linii średniej
Zv- odległość od najniższego punktu wgłębienia profilu do linii średniej
Średnia kwadratowa rzędnych profilu Rq
średnia kwadratowa wartości rzędnych Z(x) wewnątrz odcinka elementarnego
Rq=$\sqrt{\frac{1}{\text{lr}}\int_{0}^{\text{lr}}{Z^{2}(x)dx}}$ $\approx \sqrt{\frac{1}{n}\ \sum_{i = 1}^{n}\text{Zi}^{2}}$
Współczynnik długości nośnej profilu chropowatości Rmr- jest to inaczej stosunek długości nośnej profilu MI(c)do długości odcinka elementarnego ln MI(c)
Rmr =$\frac{MI(c)}{\ln}$ * 100%
MI(c) suma długości odcinków przecięć profilu chropowatości linią równoległą do linii średniej na określonym poziomie.
3.przebieg ćwiczenia
Ćwiczenie było podzielone na dwie części.
W pierwszej części otrzymaliśmy próbki w celu określenia chropowatości w sposób wizualny i dotykowy a następnie te próbki były sprawdzone za pomocą programu komputerowego w celu sprawdzenia czy nasz odczyt był dokładny.
Moja grupa otrzymała próbkę o Ra = 0,4
Taką samom wartość odczytaliśmy z wzorcowy jaki i za pomocą programu komputerowego.
W drugiej części ćwiczenia prowadzący podał na serie pomiarów chropowatość a my mieliśmy do tych wyników obliczyć następujące dane zawarte w tabeli nr 1
Tabela nr 1
| a | n | ∑zi | ∑|zi| | Ra | Zp | Zv | |Zv| | Rz |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2,022 | 229 | 462,93 | 241,28 | 2,563631 | 9,204279 | -7,915721 | 7,915721 | 17,12 |
Obliczenia do tabeli nr 1
Linia średnia profilu
n=229
suma Z =462,93
a=$\ \frac{462,93}{229}$ = 2,022
Średnie arytmetyczne odchylenie profilu chropowatości Ra
4 wnioski
Pomiar chropowatości powierzchni wykonano za pomocą dwóch metod. Pierwsza metoda dotykowo-wzrokowa, polegała na określeniu parametru Rz bez pomocy jakichkolwiek przyrządów technicznych. Metoda ta jest wielce nieprecyzyjna, to też powinno się ją stosować w przypadku gdy błędne oszacowanie chropowatości materiału nie spowoduje większych konsekwencji lub też, jako pomiar wstępny przed określeniem chropowatości inną, dokładniejszą metodą.
Drugim sposobem pomiaru chropowatość pow. jest pomiar przy pomocy profilogrametru. Urządzenie to pozwala na bardzo dokładne odwzorowanie kształtu powierzchni. Wartości chropowatości uzyskane za pomocą tego urządzenia pokrywały się w określonych granicach z wynikami uzyskanymi w metodzie wzrokowo dotykowej.