Погрешность штангенциркуля равна
| Лидеры продаж ВИКФотоальбом дефектов основного металла Альбом радиографических снимков Документы
|
Погрешность измерений при помощи штангенинструментов.
Погрешности линейных измерений
Как и при измерениях любыми инструментами, штангенинструментом можно измерить линейные размеры детали с некоторой предельной степенью точности, которая зависит не только от качества и точности изготовления измерительного средства, но и от некоторых других факторов.
Погрешностью средств измерений называется отклонение его показания (выходного сигнала) от воздействующей на его вход измеряемой величины (входного сигнала).
Погрешности, возникающие в процессе измерений, можно разделить на систематические и случайные.
Кроме этого, в процессе измерения могут появиться грубые (очень большие) погрешности, а также могут быть допущены промахи.
К систематическим погрешностям относят составляющую погрешности измерений, которая остается постоянной или закономерно изменяется при повторных измерениях одной и той же величины.
Как правило, систематические погрешности могут быть в большинстве случаев изучены и учтены до начала измерений, а результат измерения может быть уточнен за счет внесения поправок, если их числовые значения определены, или за счет использования таких способов измерений, которые дают возможность исключить влияние систематических погрешностей без их определения.
К случайным погрешностям измерения относят составляющие погрешности измерений, которые изменяются случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины.
Эти погрешности, в отличие от систематических, нельзя предвидеть заранее, поскольку их появление носит случайный характер.
Основными причинами грубых погрешностей и промахов могут являться ошибки экспериментатора, резкое и неожиданное изменение условий измерения, неисправность прибора и т. п.
Суммарная погрешность измерения с помощью штангенинструментов состоит из следующих составляющих:
- погрешность Δ1,возникающая от ошибок нанесения штрихов шкалы на штанге и на нониусе. Это систематическая погрешность, но она не известна и не может быть учтена и компенсирована, поэтому ее учитываю как случайную;
- погрешность Δ2, возникающая из-за нарушения принципа Аббе. Это случайная погрешность первого порядка, зависящая от длины губок, зазоров в направляющей ползуна и усилия прижима губки к измеряемой детали;
Эрнст Аббе (1840-1905) - немецкий физик-оптик. Является автором теории микроскопа, конструктор многих оптических приборов. Руководитель оптических заводов К. Цейса в Йене.
Принцип Аббе (компараторный принцип, принцип последовательного расположения) заключается в следующем: линия измерения должна являться продолжением линии рабочих (снимающих размер) элементов измерительного прибора, т. е. необходимо, чтобы ось шкалы прибора располагалась на одной прямой с контролируемым размером проверяемой детали.
В случае расположения измерителя и измеряемого предмета не на одной прямой при измерении возникает ошибка первого порядка, величина которой будет тем больше, чем больше при одних и тех же условиях было расстояние между предметом и измерителем.
При уменьшении этого расстояния уменьшается и возможная ошибка, которая сделается равной нулю, когда измеряемый предмет и измеритель, с которыми производится сравнение, будут расположены на одной прямой.
Это положение было впервые высказано Э. Аббе в 1890 г. на съезде в Бремене. Оно легло в основу устройства ряда измерительных приборов, сконструированных фирмой К. Цейса в Йене и получило название принцип Аббе.
Если этот принцип не выдерживается, то перекос и не параллельность направляющих измерительного прибора вызывают значительные погрешности измерения.
При соблюдении принципа Аббе погрешностями, вызываемыми перекосами, можно пренебречь, так как они являются ошибками второго порядка малости.
- погрешность Δ3, возникающая из-за ошибок отсчета по штриховой шкале и нониусу. Это случайная погрешность;
- погрешность Δ4, возникающая из-за неодинакового усилия прижима губки к измеряемой детали. Это случайная погрешность, возникающая из-за деформации контролируемой поверхности измерительными губками;
- погрешность Δ5,возникающая из-за отклонений температуры изделия и штангенинструмента от нормальной температуры. В процессе измерения штангенинструмент, а иногда и контролируемую деталь держат в руках. Поэтому температура измеряемой детали и штангенинструмента переменная, что вызывает случайную погрешность;
- погрешность Δ6, возникающая от перекосов губок штангенинструмента относительно измеряемой детали.
***
Суммарная погрешность определяется суммой квадратов всех перечисленных погрешностей:
ΔΣ = ±2σ = √(∆12 + ∆22 + ∆32 + ∆42 + ∆52 + ∆62).
У электронного штангенциркуля дополнительно возникает погрешность Δ7 из-за ошибок инкрементного емкостного преобразователя, но зато отсутствует погрешность штриховых шкал Δ1 и отсчета по ним Δ3.
Таким образом, погрешность электронного штангенциркуля может быть определена по формуле:
ΔΣ = ±2σ = √(∆22 + ∆42 + ∆52 + ∆62 + ∆72).
Из этих формул видно, что основные и наиболее значимые составляющие погрешности механического и электронного штангенинструмента – погрешности, обусловленные нарушением принципа Аббе (перекосами инструмента при измерениях) и отклонением температуры. Поэтому наличие инкрементного преобразователя и цифрового отсчета не повышает точность электронного штангенинструмента, несмотря на меньшую дискретность отсчета (0,01 мм) и более удобное считывание показаний.
Фирмы-изготовители часто приводят эмпирические формулы для расчета погрешности измерения собственных инструментов.
Так, фирма "Tesa" (Швейцария) приводит следующие формулы для ориентировочного расчета предельно допустимой погрешности измерения штангенциркулем:
- с нониусом или циферблатом с ценой деления нониуса 0,1 или 0,05 мм: Δlim = (20 + ℓ/10 мм) мкм;
- для штангенциркулей с ценой деления нониуса 0,02 мм: Δlim = (22 + ℓ/50 мм) мкм.
Однако во всех случаях практически предельно допустимая погрешность измерения штангенинструментов будет более 50 мкм.
Штангенциркули, штангенглубиномеры и штангенрейсмасы так же, как и другие средства измере-ния, подлежат обязательной поверке и калибровке. Поверку и калибровку штангенинструментов проводят в соответствии с ГОСТ 8.113-85.
Поверку погрешностей показаний штангенинструментов производят с помощью концевых мер длины в нескольких точках диапазона измерений.
При поверке губки штангенинструмента должны быть перпендикулярны широким нерабочим плоскостям мер.
Поверка показаний производится при свободной и закрепленной рамке для двух положений блока мер на ближнем и дальнем расстоянии от штанги.
Губки штангенинструмента должны прижиматься к мерам с усилием, обеспечивающим нормальное скольжение по рабочим поверхностям мер.
***
Допуски, посадки, квалитеты
Главная страница
- Страничка абитуриента
Дистанционное образование
- Группа ТО-81
- Группа М-81
- Группа ТО-71
Специальности
- Ветеринария
- Механизация сельского хозяйства
- Коммерция
- Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта
Учебные дисциплины
- Инженерная графика
- МДК.
01.01. «Устройство автомобилей»
- Карта раздела
- Общее устройство автомобиля
- Автомобильный двигатель
- Трансмиссия автомобиля
- Рулевое управление
- Тормозная система
- Подвеска
- Колеса
- Кузов
- Электрооборудование автомобиля
- Основы теории автомобиля
- Основы технической диагностики
- Основы гидравлики и теплотехники
- Метрология и стандартизация
- Сельскохозяйственные машины
- Основы агрономии
- Перевозка опасных грузов
- Материаловедение
- Менеджмент
- Техническая механика
- Советы дипломнику
Олимпиады и тесты
- «Инженерная графика»
- «Техническая механика»
- «Двигатель и его системы»
- «Шасси автомобиля»
- «Электрооборудование автомобиля»
Типы ошибок штангенциркуля (нониус, циферблат и цифровая модель)
Существует множество причин ошибок, которые могут возникнуть при использовании штангенциркуля, будь то нониус, циферблат и цифровая модель. Источники погрешности могут быть вызваны неисправностями прибора, человеческим фактором в методе расчета, факторами окружающей среды и т. д. Эти погрешности, кроме того, могут негативно повлиять на результаты измерений; хотя некоторые ошибки все еще находятся в пределах допуска.
Поэтому знание всех ошибок важно для окончательного контроля над ними. Несколько ошибок в штангенциркуле обсуждаются ниже:
1. Ошибка параллакса
Ошибка параллакса возникает в моделях с нониусом и циферблатом. Пожалуй, это самые ошибки, которые случаются в штангенциркуле.
Ошибка параллакса, как следует из названия, возникает, когда глаза не параллельны маркировке устройства по прямой линии. Другими словами, это происходит, когда объект рассматривается под углом. По этой причине измерительная градуировка отображается в другом положении, чем ее фактическое положение.
Решение:
Ошибку параллакса можно исправить/контролировать, улучшив метод/технику проведения измерений. Или просто вы можете изменить свой нониус или модель циферблата на цифровую.
2. Ошибка Аббе
В отличие от микрометров, которые не подвержены ошибкам Аббе, штангенциркуль подвержен этой ошибке. Хуже того, ошибки Аббе могут возникать с любым типом штангенциркуля. Причина этой ошибки заключается в том, что суппорты не соответствуют правилу выравнивания Аббе.
В отличие от ошибки параллакса, ошибка Аббе возникает не из-за выравнивания угла обзора, как ошибка параллакса, а из-за выравнивания оси станка .
Расстояние между осью инструмента и осью, вдоль которой измеряется объект, называется смещением Аббе. Теперь, если расстояние по шкале не будет соответствовать расстоянию вдоль предмета, перенесенного в перпендикулярном направлении, то это вызовет ошибку измерения. Эту ошибку можно измерить, взяв тангенс угловой ошибки, умноженный на смещение Аббе.
Решение:
Ошибку Аббе можно контролировать, осторожно помещая объект между губками штангенциркуля. Важно не использовать кончик штангенциркуля для твердых предметов. Кроме того, чрезмерное усилие, прилагаемое к твердым твердым предметам, также может сломать челюсти и вызвать смещение. Кроме того, к этой ошибке может привести любой изгиб или неровность корпуса нониуса. Таким образом, настоятельно рекомендуется не использовать штангенциркуль для каких-либо прочных работ, таких как молоток и т. д.
3. Ошибка из-за низкого заряда батареи
Эта ошибка связана с цифровым штангенциркулем. Когда у цифровых штангенциркулей разряжена батарея, цифры на экране начинают мигать и теряют контрастность из-за снижения напряжения. Это может привести к выполнению пользователем неправильных измерений из-за несовершенного отображения. Кроме того, низкая мощность также может отображать неправильное число на ЖК-дисплее.
Решение:
Если вы предпочитаете пользоваться цифровым штангенциркулем, всегда имейте запас батареи. Рекомендуется менять батареи, когда начинает появляться признак низкого заряда батареи, чтобы избежать необнаруженных ошибок. На рынке представлены различные цифровые штангенциркули, и они поставляются с разными моделями аккумуляторов. Итак, вы должны знать, какой тип батареи вы используете.
Важно хранить штангенциркуль, вынув батарейки, если вы уверены, что не будете использовать его в течение нескольких месяцев. Это не только экономит энергию, но и помогает предотвратить ржавчину между контактами аккумулятора и штангенциркулем, а также утечку.
4. Случайная ошибка
Случайная ошибка связана с проблемой точности определенного измерительного прибора. Эта ошибка представляет собой отклонение показаний одного и того же объекта от истинных показаний.
Отклонение от истинного показания по величине (маленькая или большая) и направлению (положительное или отрицательное).
Случайная ошибка может быть связана с ошибкой параллакса, вызывающей противоречивые показания. Условия окружающей среды также могут регистрировать эту ошибку, поскольку разные материалы по-разному реагируют на температуру и другие условия. Чрезвычайная чувствительность измерительного прибора также может решить эту проблему случайной ошибки, поскольку небольшие изменения могут изменить показания.
Решение:
Эти источники ошибок трудно устранить, но есть решение.
Из-за изменчивости данных случайную ошибку можно устранить, если провести несколько измерений одной и той же величины, а затем взять среднее значение.
Проще говоря, вы должны использовать цифровой штангенциркуль с функцией передачи данных (беспроводной или проводной) на внешнее устройство, такое как планшет, компьютер и т. д. Используя этот цифровой штангенциркуль, вы можете выполнять повторяемые измерения, легко записывать эти показания в электронной таблице, а затем вычислить среднее значение. Чем больше данных вы берете, чтобы найти среднее значение, тем точнее оно соответствует истинному значению.
Цифровые штангенциркули с этой функцией доступны по доступным ценам, например iGaging 100-700-06-I и Vinca DCLA-0605.
Для контроля этой ошибки также рекомендуется проводить измерения в контролируемых условиях. Более того, поддержание хорошего метода также важно, чтобы не столкнуться с этой ошибкой.
5. Систематическая ошибка
В отличие от случайной ошибки, вызывающей проблемы с точностью, систематическая ошибка связана с проблемой точности.
Постоянно отклоняет показания от истинного значения. Хотя оно содержит изменчивость, среднее значение показывает большое отклонение от истинного значения.
Систематическая ошибка делает невозможным получение правильного показания, так как влияет на все показания одинаковой величины и направления. К сожалению, его нельзя устранить путем нахождения среднего значения (усреднения). Это может быть вызвано неисправностью прибора или неправильным использованием метода измерения.
Систематическая ошибка может быть устранена только в том случае, если известна ее причина. Нулевая ошибка — это всего лишь вариант систематической ошибки.
Эта ошибка также может быть вызвана плохой калибровкой оборудования, фиксированными изменениями оборудования из-за изменений окружающей среды или неопытными пользователями. Поэтому важно быть уверенным в любой из вышеперечисленных причин, прежде чем исправлять их для получения точных показаний с помощью штангенциркуля.
6. Ошибка нуля
Ошибка нуля возникает из-за того, что показания нуля нониуса и основной шкалы не совпадают, образуя выравнивание. Если измерение продолжится, оно будет генерировать вводящие в заблуждение показания.
Имеет два типа: положительная и отрицательная ошибка нуля. Положительная ошибка нуля возникает, когда нулевое показание верньерной шкалы останавливается после нулевого показания основной шкалы. Напротив, отрицательная ошибка нуля возникает, когда нулевое показание нониусной шкалы останавливается перед нулевым показанием основной шкалы.
Решение:
Рассчитайте ошибку нуля и найдите значение. Каждый раз, когда вы проводите измерения с помощью этого штангенциркуля, вы должны прибавлять или вычитать это нулевое значение ошибки.
7. Чрезмерное усилие
Чрезмерное усилие на губках штангенциркуля приводит к ошибкам при проведении измерений. Всегда рекомендуется не прилагать чрезмерных усилий к челюстям и всегда осторожно помещать предмет между челюстями. Это становится еще более важным, когда имеешь дело с мягкими предметами, которые могут изменять свои размеры при приложении повышенного усилия.
Решение:
Как было сказано ранее, осторожно зажимайте предметы челюстями. Сжатие челюстей с приличной силой должно поддаваться тренировке. Еще один способ решить эту проблему — просто использовать штангенциркуль с малым усилием, такой как Mitutoyo 573-291-30.
8. Человеческие ошибки
Такие ошибки, как ошибка параллакса, ошибочное представление числа и неправильные вычисления, считаются человеческими ошибками. В основном это связано с неопытностью пользователей штангенциркуля. Чрезмерное усилие измерения на губках штангенциркуля также является источником погрешности штангенциркуля.
Решение:
Поэтому для устранения этой ошибки очень важно правильно обучить пользователя перед использованием штангенциркуля.
9. Точность градуировки
Недорогой штангенциркуль может быть изготовлен по низкой цене. Градуировка может быть нанесена низкоточным лазерным травлением. Конечно, это также порождает вводящее в заблуждение чтение. Пластиковый суппорт может быть подвержен этой проблеме. Вероятность ошибки легко обнаружить, если вы проверите показания с помощью набора мерных блоков разной длины.
Совет
Необходимо всегда правильно ухаживать за суппортами. Вы должны следить за точностью штангенциркуля посредством регулярной калибровки. Не забывайте чистить до и после использования. Кроме того, измерения должны проводиться при контролируемой температуре и условиях. Кроме того, пользователь должен быть обучен правильным методам, чтобы избежать ненужных ошибок в измерениях.
Ошибка нуля в штангенциркуле и винтовом калибре
Штангенциркули:
Это прецизионный инструмент, который можно использовать для очень точного измерения внутренних и внешних расстояний. Нониус представляет собой короткую шкалу, которая скользит по основной шкале, при этом ее градуированная кромка соприкасается с градуированной кромкой основной шкалы.
При измерении предмета с помощью весов длина предмета считается равной 6,2 см, если размеры предмета составляют 6,1–6,2 см. Это означает, что небольшой частью его длины пренебрегали, поскольку мы не можем записать измерения менее 1 мм, т. е. 1/10 сантиметра, используя метровую шкалу. Следовательно, используется штангенциркуль, который может обеспечить измерения менее чем от 1/10 до 1/100 сантиметра.
Нулевая погрешность в нониусных штангенциркулях:
В инструменте возникают ошибки из-за его постоянного использования. Если ноль нониуса точно совпадает с нулем основной шкалы, то ошибки нуля (при соприкосновении двух губок) нет. Существует два типа нулевых ошибок – отрицательная ошибка и положительная ошибка.
(i) Положительная ошибка: Когда две губки соприкасаются, а ноль нониуса лежит прямо на нуле основной шкалы, ошибка положительна, а коррекция нуля отрицательна.
Например, при этих обстоятельствах, если третье деление на нониусе совпадает с любым делением на основной шкале, то нуль можно рассчитать следующим образом:
Ошибка нуля = + 2 деления
Коррекция нуля = − 3 × (LC) = − 3 × 0,01 см = − 0,03 см
(ii) Отрицательная ошибка: Когда две губки соприкасаются и ноль нониуса лежит слева от нуля основной шкалы, тогда ошибка отрицательна и нулевая коррекция положительна. Например, при этом, если восьмое деление нониуса совпадает с каким-либо делением основной шкалы, то основная шкала, то
Винтовой калибр:
Винтовой калибр — это инструмент, используемый для измерения небольших длин, таких как толщина тонкой стеклянной пластины, диаметр проволоки или небольшой свинцовой дроби. В этом инструменте винт работает через внутреннюю поверхность полого цилиндра С. Этот полый цилиндр жестко прикреплен к U-образному металлическому каркасу F. На полом цилиндре, параллельно его оси, выгравирована шкала, градуированная в миллиметрах или полмиллиметра. Это известно как шкала высоты тона. К головке Н винта прикреплена втулка S, край которой разделен обычно на 50 или 100 равных частей. Это известно как шкала головы. Продолжением винта является стержень, оканчивающийся идеально плоской поверхностью В. Подобная плоская поверхность А предусмотрена на U-образном каркасе точно напротив В. Две шкалы отградуированы таким образом, что, когда две плоские поверхности находятся точно на одном уровне, контакта ноль шкалы головы совпадает с нулем шкалы высоты тона.
Принцип микрометрического винта :
Микрометрический винт состоит в основном из точно нарезанного винта, работающего внутри фиксированной, плотно прилегающей гайки. Когда винт совершает один полный оборот, кончик винта всегда перемещается на расстояние P, известное как шаг винта (рис.). В микрометрическом винте шаг обычно составляет 1 мм или 0,5 мм. К головке винта крепится круглый диск. Этот круглый диск обычно делится на 50, 100 или 200 равных частей, так что винт может вращаться на любую известную долю полного оборота.
Если шаг винта равен 1 мм и если круглый диск разделен на 100 равных частей, то при вращении винта ровно на одно деление градуированного кругового диска кончик винта перемещается на расстояние 1/100 мм. Значит, с таким винтом расстояния можно измерять правильно с точностью до сотых долей миллиметра.
Шаг винта — это расстояние между двумя последовательными витками резьбы, измеренное параллельно оси винта. Чтобы определить это, ноль шкалы головы совмещается с любым делением шкалы основного тона. Затем винту делают 10 полных оборотов. Расстояние, пройденное винтом, отмечается на шкале шага, затем
Шаг = расстояние, пройденное винтом/№. оборотов
Ошибка нуля в винтовом манометре:
Положительная ошибка нуля:
Если нулевая отметка на круглой шкале находится ниже базовой линии основной шкалы, ошибка считается положительной. Число делений круговой шкалы, совпадающее с базовой линией, умножается на наименьшее значение винтового калибра, чтобы получить положительную погрешность нуля.