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1 MINISTÈRE DE L'ÉDUCATION ET DES SCIENCES DE LA FÉDÉRATION DE RUSSIE État fédéral autonome établissement d'enseignement enseignement supérieur "UNIVERSITÉ NATIONALE POLYTECHNIQUE DE RECHERCHE TOMSK" A.S. Spiridonova, N.M. Natalinova PRATICUM SUR LA MÉTROLOGIE, LA NORMALISATION ET LA CERTIFICATION Recommandé comme manuel par le Conseil de rédaction et d'édition de l'Université polytechnique de Tomsk Maison d'édition de l'Université polytechnique de Tomsk 2014
2 UDC (076.5) BBK ya73 S72 S72 Spiridonova A.S. Atelier de métrologie, normalisation et certification : manuel / A.S. Spiridonova, N.M. Natalinova; Université Polytechnique de Tomsk. Tomsk : Maison d'édition de l'Université polytechnique de Tomsk, p. Le manuel contient six travaux de laboratoire et quatre cours pratiques, qui comprennent le matériel théorique et les questions de test nécessaires pour préparer la soutenance du travail terminé. Conçu pour que les étudiants de toutes directions puissent consolider fondements théoriques métrologie, méthodes de mesure, procédure de mesure des valeurs des grandeurs physiques et règles de traitement des résultats de mesure, évaluation de l'incertitude de mesure, cadre juridique de la métrologie, ainsi que dispositions théoriques pour les activités de normalisation, principes de construction et règles d'utilisation des normes , ensembles de normes et autres documents réglementaires. UDC (076.5) BBK ya73 Réviseurs Candidat en sciences techniques, Professeur agrégé TGASU A.A. Alekseev Candidat en sciences chimiques, professeur agrégé de TSU N.A. Gavrilenko FSAOU VO NI TPU, 2014 Spiridonova A.S., Natalinova N.M., 2014 Design. Maison d'édition de l'Université polytechnique de Tomsk, 2014
3 INTRODUCTION La métrologie et la normalisation sont des outils permettant de garantir la qualité et la sécurité des produits, des travaux et des services d'un aspect important d'activités multiformes. La qualité et la sécurité sont les principaux facteurs de vente de marchandises. L'objectif de l'enseignement de la discipline « Métrologie, normalisation et certification » est de présenter des concepts, de développer les connaissances, les compétences et les capacités des étudiants dans les domaines de la normalisation, de la métrologie et de l'évaluation de la conformité afin d'assurer l'efficacité de la production et d'autres activités. À l'issue de l'étude de la discipline, l'étudiant doit posséder les compétences suivantes : connaître les buts, les principes, le champ d'application, les objets, les matières, les moyens, les méthodes, le cadre juridique de la normalisation, la métrologie, les activités de confirmation de conformité ; être capable d'appliquer la législation technique et métrologique ; travailler avec des documents réglementaires; reconnaître les formulaires de confirmation de conformité ; faire la distinction entre les unités de mesure internationales et nationales ; avoir une expérience de travail avec les lois fédérales en vigueur, les documents réglementaires et techniques nécessaires à l'exercice des activités professionnelles. Le travail répond aux exigences du niveau d'enseignement supérieur de l'État enseignement professionnel(Norme éducative de l'État fédéral pour l'enseignement professionnel supérieur et normes TPU OOP) dans la discipline « Métrologie, normalisation et certification » pour les étudiants de toutes spécialités. Ce manuel est destiné à consolider les fondements théoriques de la métrologie, les méthodes de mesure, la procédure de mesure des valeurs des grandeurs physiques et les règles de traitement des résultats de mesure, le cadre juridique de la métrologie, ainsi que les dispositions théoriques de normalisation et de certification. activités, les principes de construction et les règles d'utilisation des normes, des ensembles de normes et autres documents réglementaires. 3
4 SECTION 1. TRAVAUX EN LABORATOIRE DE MÉTROLOGIE 1 CLASSIFICATION DES INSTRUMENTS DE MESURE ET CARACTÉRISTIQUES MÉTROLOGIQUES NORMALISÉES 1.1. Concepts et définitions de base Conformément au RMG, un instrument de mesure est un instrument technique destiné aux mesures, présentant des caractéristiques métrologiques normalisées, reproduisant et (ou) stockant une unité de grandeur physique dont la taille est supposée inchangée (dans la limite erreur établie) pendant un intervalle de temps connu. Les instruments de mesure (IM) utilisés dans divers domaines scientifiques et technologiques sont extrêmement divers. Cependant, pour cet ensemble, il est possible d’identifier certaines caractéristiques communes inhérentes à tous les SI, quel que soit le domaine d’application. Ces caractéristiques constituent la base de diverses classifications SI, dont certaines sont indiquées ci-dessous. Classification des instruments de mesure Par finalité technique : Mesure d'une grandeur physique, un instrument de mesure conçu pour reproduire et (ou) stocker une grandeur physique d'une ou plusieurs tailles spécifiées, dont les valeurs sont exprimées en unités établies et sont connues avec la précision requise ; On distingue les types de mesures suivants : mesure sans ambiguïté - une mesure qui reproduit une grandeur physique de même taille (par exemple, un poids de 1 kg, un condensateur de capacité constante) ; mesure à valeurs multiples - une mesure qui reproduit une quantité physique de différentes tailles (par exemple, une mesure de longueur de ligne, un condensateur variable) ; un ensemble de mesures est un ensemble de mesures de différentes tailles de la même grandeur physique, destinées à être utilisées dans la pratique à la fois individuellement et dans diverses combinaisons (par exemple, un ensemble de mesures de longueur d'extrémité) ; un magasin de mesures est un ensemble de mesures structurellement combinées en un seul appareil, qui contient des dispositifs permettant de les connecter dans diverses combinaisons (par exemple, un magasin de résistances électriques). 4
5 Un appareil de mesure est un instrument de mesure conçu pour obtenir les valeurs d'une grandeur physique mesurée dans une plage spécifiée. En règle générale, un appareil de mesure contient un dispositif permettant de convertir la quantité mesurée en un signal d'information de mesure et de l'indexer sous la forme la plus accessible à la perception. Dans de nombreux cas, le dispositif indicateur comporte une échelle avec un pointeur ou un autre dispositif, un diagramme avec un stylo ou un affichage numérique, grâce auquel les valeurs d'une grandeur physique peuvent être lues ou enregistrées. Selon le type de valeur de sortie, on distingue les instruments de mesure analogiques et numériques. Un compteur analogique est un appareil de mesure dont les lectures (ou signal de sortie) sont une fonction continue de la quantité mesurée (par exemple, un voltmètre à aiguille, un thermomètre à mercure en verre). Un compteur numérique est un appareil de mesure dont les relevés sont présentés sous forme numérique. Dans un appareil numérique, le signal analogique d'entrée des informations de mesure est converti en un code numérique et le résultat de la mesure est reflété sur un affichage numérique. Selon la forme de présentation de la valeur de sortie (selon la méthode d'indication des valeurs de la valeur mesurée), les instruments de mesure sont divisés en instruments de mesure indicateurs et enregistreurs. compteur indicateur un instrument de mesure qui permet uniquement la lecture des valeurs de la grandeur mesurée (micromètre, voltmètre analogique ou numérique). appareil de mesure enregistreur un appareil de mesure qui permet l'enregistrement des lectures. L'enregistrement des valeurs de la grandeur mesurée peut être effectué sous forme analogique ou numérique, sous forme de schéma, par impression sur papier ou bande magnétique (thermographe ou par exemple instrument de mesure interfacé avec un ordinateur, afficheur et dispositif pour imprimer les lectures). En fonction de leur action, les instruments de mesure sont divisés en intégrateurs et sommateurs. Il existe également des appareils à action directe et des appareils de comparaison. Le transducteur de mesure est un appareil technique doté de caractéristiques métrologiques standard qui sert à convertir la valeur mesurée en une autre valeur ou un autre signal de mesure, pratique pour le traitement, le stockage, les transformations ultérieures, l'indication ou la transmission. La valeur résultante de la transformation est 5
6 ou le signal de mesure ne sont pas disponibles pour une perception directe par l'observateur ; ils sont déterminés par le coefficient de conversion. Un transducteur de mesure fait partie d'un appareil de mesure (installation de mesure, système de mesure) ou est utilisé avec un instrument de mesure. En fonction de la nature de la conversion, on distingue les convertisseurs analogiques, numériques-analogiques et analogiques-numériques. En fonction de leur emplacement dans le circuit de mesure, on distingue les convertisseurs primaires et intermédiaires. Il existe également des convertisseurs d'échelle et de transmission. Exemples : thermocouple dans un thermomètre thermoélectrique, transformateur de courant de mesure, convertisseur électropneumatique. Une installation de mesure est un ensemble de mesures, d'instruments de mesure, de transducteurs de mesure et d'autres dispositifs fonctionnellement combinés, destinés à mesurer une ou plusieurs grandeurs physiques et situés en un seul endroit. L'installation de mesure utilisée pour la vérification est appelée installation de vérification. Le montage de mesure inclus dans la norme est appelé montage de référence. Certaines grandes installations de mesure sont appelées machines à mesurer, conçues pour mesurer avec précision des grandeurs physiques caractérisant un produit. Exemples : installation de mesure de résistivité de matériaux électriques, installation de test de matériaux magnétiques. Un système de mesure est un ensemble de mesures fonctionnellement combinées, d'instruments de mesure, de transducteurs de mesure, d'ordinateurs et d'autres moyens techniques situés en différents points d'un objet contrôlé, etc. dans le but de mesurer une ou plusieurs grandeurs physiques caractéristiques de cet objet et de générer des mesures signaux à des fins diverses. Selon l'objectif, les systèmes de mesure sont divisés en informations de mesure, contrôle de mesure, systèmes de contrôle de mesure, etc. Un système de mesure qui est reconstruit en fonction des modifications de la tâche de mesure est appelé système de mesure flexible (SIG). Exemples : système de mesure d'une centrale thermique, qui permet d'obtenir des informations de mesure sur un certain nombre de grandeurs physiques dans différentes unités de puissance. Il peut contenir des centaines de voies de mesure ; un système de radionavigation permettant de déterminer l'emplacement de divers objets, constitué d'un certain nombre de complexes de mesure et de calcul espacés dans l'espace à une distance considérable les uns des autres. 6
7 Le complexe de mesure et de calcul est un ensemble fonctionnellement intégré d'instruments de mesure, d'ordinateurs et appareils auxiliaires, conçu pour effectuer une tâche de mesure spécifique dans le cadre d'un système de mesure. Comparator est un outil de comparaison conçu pour comparer des mesures de grandeurs homogènes (balances à levier, comparateur pour comparer des éléments normaux). Selon leur objectif métrologique, tous les instruments de mesure sont divisés en étalons, étalons de travail et instruments de mesure de travail. Un étalon d'une unité de grandeur physique (étalon) est un instrument de mesure (ou un ensemble d'instruments de mesure) destiné à reproduire et (ou) stocker une unité et à transférer sa taille à des instruments de mesure subordonnés dans le schéma de vérification et approuvé comme étalon. de la manière prescrite. La conception de l'étalon, ses propriétés et la méthode de reproduction de l'unité sont déterminées par la nature d'une grandeur physique donnée et le niveau de développement de la technologie de mesure dans un domaine de mesure donné. La norme doit avoir au moins trois caractéristiques essentielles étroitement liées : l’immuabilité, la reproductibilité et la comparabilité. La norme de travail est une norme conçue pour transmettre la taille d'une unité aux instruments de mesure fonctionnels. Si nécessaire, les normes de travail sont divisées en catégories (1ère, 2ème,..., nième). Dans ce cas, la transmission de la taille de l'unité s'effectue à travers une chaîne de normes de travail subordonnées par rang. Dans ce cas, à partir du dernier étalon de travail de cette chaîne, la taille unitaire est transférée à l'instrument de mesure de travail. Outil de travail instrument de mesure destiné à des mesures non liées au transfert de la taille de l'unité vers d'autres instruments de mesure. Selon l'importance de la grandeur physique mesurée, tous les instruments de mesure sont divisés en instruments de mesure principaux et auxiliaires. Le principal moyen de mesurer le SI de cette grandeur physique, dont la valeur doit être obtenue conformément à la tâche de mesure. Instruments de mesure auxiliaires SI de cette grandeur physique, dont l'influence sur l'instrument de mesure principal ou l'objet de mesure doit être prise en compte afin d'obtenir des résultats de mesure de la précision requise (thermomètre pour mesurer la température du gaz en cours de mesure du débit volumétrique taux de ce gaz). 7
8 La classification des instruments de mesure par objectif technique est la principale et est présentée à la Fig. 1.1 Caractéristiques métrologiques d'un instrument de mesure (MX SI) : Caractéristiques d'une des propriétés d'un instrument de mesure qui affecte le résultat de la mesure et son erreur. Pour chaque type d'instrument de mesure, ses propres caractéristiques métrologiques sont établies. Les caractéristiques métrologiques établies par les documents réglementaires et techniques sont appelées caractéristiques métrologiques normalisées, et celles déterminées expérimentalement sont appelées caractéristiques métrologiques proprement dites. La nomenclature des caractéristiques métrologiques et les méthodes de leur normalisation sont établies par GOST. Toutes les caractéristiques métrologiques des instruments de mesure peuvent être divisées en deux groupes : les caractéristiques qui influencent le résultat de la mesure (déterminant le champ d'application des instruments de mesure) ; caractéristiques affectant la précision (qualité) de la mesure. Les principales caractéristiques métrologiques qui influencent le résultat de la mesure comprennent : la plage de mesure des instruments de mesure ; 8
9 la signification d'une mesure à valeur unique ou à valeurs multiples ; fonction de conversion de transducteur ; le prix de division de l'échelle d'un instrument de mesure ou d'une mesure à valeurs multiples ; type de code de sortie, nombre de chiffres de code, prix unitaire du plus petit chiffre de code des instruments de mesure destinés à délivrer des résultats dans un code numérique. La plage de mesure d'un instrument de mesure (plage de mesure) est la plage de valeurs d'une grandeur dans laquelle les limites d'erreur tolérées de l'instrument de mesure sont normalisées (pour les convertisseurs, il s'agit de la plage de conversion). Les valeurs qui limitent la plage de mesure en bas et en haut (gauche et droite) sont appelées respectivement limite inférieure de mesure ou limite supérieure de mesure. Pour les mesures, les limites de reproduction des grandeurs. Les mesures sans ambiguïté ont une valeur nominale et réelle de la quantité reproductible. La valeur nominale d'une mesure est la valeur attribuée à une mesure ou à un lot de mesures lors de sa fabrication. Exemple : des résistances d'une valeur nominale de 1 ohm, un poids d'une valeur nominale de 1 kg. Souvent, la valeur nominale est indiquée sur la mesure. La valeur réelle d'une mesure est la valeur attribuée à une mesure en fonction de son étalonnage ou de sa vérification. Exemple : l'étalon d'État d'une unité de masse comprend un poids en platine-iridium d'une masse nominale de 1 kg, tandis que la valeur réelle de sa masse est de 1, kg, obtenue à la suite de comparaisons avec l'étalon international du kilogramme stocké au Bureau international des poids et mesures (BIPM) (dans ce cas, il s'agit d'un étalonnage). La plage de lecture d'un instrument de mesure (plage de lecture) est la plage de valeurs de l'échelle de l'instrument, limitée par les valeurs initiales et finales de l'échelle. La plage de mesure d'un instrument de mesure (plage de mesure) est la plage de valeurs d'une grandeur dans laquelle les limites d'erreur tolérées de l'instrument de mesure sont normalisées. Les valeurs qui limitent la plage de mesure en bas et en haut (gauche et droite) sont appelées respectivement limite inférieure de mesure ou limite supérieure de mesure. La valeur de division d'échelle (prix de division) est la différence des valeurs des quantités correspondant à deux marques adjacentes sur l'échelle d'un instrument de mesure. Les caractéristiques métrologiques qui déterminent la précision des mesures incluent l'erreur de l'instrument de mesure et la classe de précision SI. 9
10 L'erreur d'un instrument de mesure est la différence entre la lecture d'un instrument de mesure (x) et la valeur vraie (réelle) (x d) de la grandeur physique mesurée. x x x d. (1.1) x d est soit une valeur nominale (par exemple, une mesure), soit la valeur d'une grandeur mesurée par un SI plus précis (au moins un ordre de grandeur, c'est-à-dire 10 fois). Plus l'erreur est petite, plus l'instrument de mesure est précis. Les erreurs SI peuvent être classées selon un certain nombre de caractéristiques, notamment : par rapport aux conditions de mesure, basiques, complémentaires ; selon la méthode d'expression (selon la méthode de normalisation de MX) absolu, relatif, réduit. L'erreur de base d'un instrument de mesure (erreur de base) est l'erreur d'un instrument de mesure utilisé dans des conditions normales. En règle générale, les conditions normales de fonctionnement sont : température (293 5) K ou (20 5) ºС ; humidité relative de l'air (65 15)% à 20 ºС ; tension secteur 220 V 10 % avec une fréquence de 50 Hz 1 % ; pression atmosphérique de 97,4 à 104 kPa. L'erreur supplémentaire d'un instrument de mesure (erreur supplémentaire) est une composante de l'erreur d'un instrument de mesure qui survient en plus de l'erreur principale en raison de l'écart de l'une des grandeurs d'influence par rapport à sa valeur normale ou en raison de son écart par rapport à la normale. plage de valeurs. Lors de la normalisation des caractéristiques d'erreur des instruments de mesure, les limites des erreurs tolérées (positives et négatives) sont établies. Les limites des erreurs principales et supplémentaires admissibles sont exprimées sous forme d'erreurs absolues, réduites ou relatives, selon la nature de l'évolution des erreurs dans la plage de mesure. Les limites de l'erreur supplémentaire tolérée peuvent être exprimées sous une forme différente de la forme d'expression des limites de l'erreur principale tolérée. L'erreur absolue d'un instrument de mesure (absolue en x, exprimée en erreur unitaire) est l'erreur d'un instrument de mesure par rapport à la grandeur physique mesurée. L'erreur absolue est déterminée par la formule (1.1). dix
11 Les limites de l'erreur absolue de base tolérée peuvent être spécifiées sous la forme : a (1.2) ou a bx, (1.3) où les limites de l'erreur absolue tolérée, exprimées en unités de la valeur mesurée à l'entrée (sortie) ou classiquement en divisions d'échelle ; x la valeur de la grandeur mesurée à l'entrée (sortie) des instruments de mesure ou le nombre de divisions comptées sur la balance ; ab, nombres positifs indépendants de x. L'erreur réduite d'un instrument de mesure (erreur réduite) est une erreur relative exprimée comme le rapport de l'erreur absolue d'un instrument de mesure à une valeur conventionnellement acceptée d'une grandeur (valeur de normalisation), constante sur toute la plage de mesure ou une partie de la plage. . L'erreur réduite de l'instrument de mesure est déterminée par la formule : 100 %, (1,4) x N où les limites de l'erreur de base réduite admissible, % ; limites de l'erreur de base absolue tolérée, établies par la formule (1.2) ; x N valeur de normalisation exprimée dans les mêmes unités que. Les limites de l'erreur de base donnée admissible doivent être fixées sous la forme : p, (1.5) où p est un nombre abstrait positif choisi dans la série 1 10 n ; 1,5 10 n ; (1,6 · 10 n ); 2 10 n; 2,5 10 n ; (3 10n); 4 10 n; 5 10 n; 6 10 n (n = 1, 0, 1, 2, etc.). La valeur normalisante x N est prise égale à : la valeur finale de la partie active de la balance (x k), si le repère zéro est sur le bord ou à l'extérieur de la partie active de la balance (uniforme ou puissance) ; la somme des valeurs finales de l'échelle (sans tenir compte du signe), si le zéro est à l'intérieur de l'échelle ; module de différence entre les limites de mesure pour les instruments de mesure dont l'échelle comporte un zéro conventionnel ; la longueur de l'échelle ou de sa partie correspondant à la plage de mesure, si elle est sensiblement inégale. Dans ce cas, l’erreur absolue, comme la longueur de l’échelle, doit être exprimée en millimètres. onze
12 L'erreur relative d'un instrument de mesure (erreur relative) est l'erreur d'un instrument de mesure, exprimée comme le rapport de l'erreur absolue de l'instrument de mesure au résultat de la mesure ou à la valeur réelle de la grandeur physique mesurée. L'erreur relative de l'instrument de mesure est calculée par la formule : 100 %, (1,6) x où les limites de l'erreur principale relative admissible, % ; limites d'erreur absolue tolérée, exprimées en unités de la valeur mesurée à l'entrée (sortie) ou classiquement en divisions d'échelle ; x la valeur de la grandeur mesurée à l'entrée (sortie) des instruments de mesure ou le nombre de divisions comptées sur la balance. Si bx, alors les limites de l'erreur de base relative admissible sont fixées sous la forme : q, (1.7) où q est un nombre positif abstrait sélectionné dans la série donnée - a bx, puis sous la forme : ci-dessus ; ou si x cd k 1, (1.8) x où x k est la plus grande (en valeur absolue) des limites de mesure ; cd, nombres positifs choisis dans la série ci-dessus. Dans des cas justifiés, les limites de l'erreur de base relative admissible sont déterminées à l'aide de formules plus complexes ou sous la forme d'un graphique ou d'un tableau. Les caractéristiques introduites par GOST 8.009 décrivent le plus complètement les propriétés métrologiques des instruments de mesure. Cependant, on utilise actuellement un assez grand nombre d'instruments de mesure dont les caractéristiques métrologiques sont standardisées un peu différemment, notamment sur la base de classes de précision. La classe de précision des instruments de mesure (classe de précision) est une caractéristique généralisée d'un type donné d'instrument de mesure, reflétant généralement le niveau de leur précision, exprimé par les limites des erreurs principales et supplémentaires admissibles, ainsi que d'autres caractéristiques affectant la précision. La classe de précision permet de juger des limites dans lesquelles se situe l'erreur de mesure de cette classe. Ceci est important lors du choix des instruments de mesure en fonction de la précision de mesure spécifiée. 12
13 La désignation des classes de précision SI est attribuée conformément à GOST. Les règles de construction et des exemples de désignation des classes de précision dans la documentation et sur les instruments de mesure sont donnés à l'annexe B. La désignation de la classe de précision est appliquée aux cadrans, boucliers et boîtiers SI, et est donnée dans la documentation réglementaire du SI. La gamme de caractéristiques métrologiques normalisées des instruments de mesure est déterminée par l'objectif, les conditions de fonctionnement et de nombreux autres facteurs. Les normes pour les caractéristiques métrologiques de base sont données dans les normes, les spécifications techniques (TS) et la documentation opérationnelle des instruments de mesure. Le but du travail est de se familiariser avec la documentation technique des instruments de mesure et d'en déterminer les principales caractéristiques de classification et les caractéristiques métrologiques normalisées. des instruments de mesure utilisés ; acquérir les compétences nécessaires pour déterminer les principales caractéristiques de classification, les instruments de mesure utilisés et leurs caractéristiques métrologiques normalisées directement à partir des instruments de mesure ; consolidation des connaissances théoriques dans la section « Classification des instruments de mesure » de la discipline étudiée « Métrologie, normalisation et certification » Équipements et instruments utilisés 1) oscilloscope ; 2) voltmètre numérique ; 3) voltmètre analogique ; 4) générateur ; 5) amplificateur ; 6) source d'alimentation ; 7) élément thermostaté normal ; 8) source de tensions étalonnées, programmable Programme de travail Déterminer les caractéristiques de classification indiquées dans le tableau. 1.2 parmi les instruments de mesure (IM) situés sur le lieu de travail Prendre connaissance de la documentation technique de l'IM (manuel d'utilisation, description technique avec mode d'emploi ou passeport). 13
14 Déterminer les caractéristiques métrologiques normalisées des instruments de mesure directement à partir des instruments de mesure et de la documentation technique de ceux-ci et remplir le tableau pour chaque instrument de mesure.Établir un rapport sur les travaux effectués (pour un exemple de page de titre, voir Annexe UN). Tableau 1.2 Caractéristiques de classification Instrument de mesure (préciser le type d'instrument de mesure) Par type (par objectif technique) Par type de quantité de sortie Par forme de présentation de l'information (uniquement pour les instruments de mesure) Par objectif Par objectif métrologique Caractéristiques métrologiques normalisées 1.5. Questions du test 1. Nommez les types d'instruments de mesure. 2. Selon quels critères de classification les SI sont-ils divisés ? 3. Caractériser chaque type de SI. 4. En quels groupes les caractéristiques métrologiques des instruments de mesure sont-elles divisées ? 5. Quelles sont les caractéristiques métrologiques ? 6. Que sont les caractéristiques métrologiques standardisées et réelles et en quoi diffèrent-elles des caractéristiques métrologiques ? 7. Nommer les caractéristiques métrologiques qui déterminent : le périmètre du SI ; qualité des mesures. 8. Nommez les types d’erreurs. 9. Quelle caractéristique détermine l’exactitude du SI ? 10. Quelle fonction remplissent les normes ? 11. Quelle est la différence entre l'objectif du SI de travail et celui des normes de travail ? 1.6. Littérature 1. RMG GSI. Métrologie. Termes et définitions de base. Recommandations pour la normalisation interétatique. 2. GOST GSI. Caractéristiques métrologiques normalisées des instruments de mesure. 3. GOST GSI. Classes de précision des instruments de mesure. 4. Sergueïev A.G., Teregerya V.V. Métrologie, normalisation et certification. M. : Maison d'édition Yurayt : Maison d'édition Yurayt,
15 TRAVAUX DE LABORATOIRE 2 MESURES INDIRECTES UNIQUES 2.1. Concepts et définitions de base La mesure est un ensemble d'opérations impliquant l'utilisation d'un moyen technique qui stocke une unité de quantité physique, garantissant que la relation (explicite ou implicite) de la quantité mesurée avec son unité est trouvée et que la valeur de cette quantité est obtenu. Les mesures constituent la principale source d’informations sur la conformité des produits aux exigences réglementaires. Seules la fiabilité et l'exactitude des informations de mesure garantissent l'exactitude de la prise de décision sur la qualité des produits, à tous les niveaux de production lors des tests de produits, dans les expériences scientifiques, etc. Les mesures sont classées : a) selon le nombre d'observations : mesure unique - mesure effectué une seule fois. L'inconvénient de ces mesures est la possibilité gaffe manquer; une mesure multiple est une mesure d'une grandeur physique de même taille, dont le résultat est obtenu à partir de plusieurs mesures successives, c'est-à-dire constitué d'un certain nombre de mesures uniques. Leur nombre est généralement n 3. Des mesures répétées sont effectuées afin de réduire l'influence des facteurs aléatoires sur le résultat de la mesure ; b) par la nature de l'exactitude (selon les conditions de mesure) : les mesures d'égale précision sont une série de mesures de toute grandeur effectuées par des instruments de mesure d'égale précision dans les mêmes conditions avec le même soin ; mesures inégales une série de mesures de n'importe quelle quantité effectuées par plusieurs instruments de mesure de précision différente et (ou) dans des conditions différentes ; c) en exprimant le résultat de la mesure : mesure absolue mesure basée sur des mesures directes d'une ou plusieurs grandeurs de base et (ou) utilisation des valeurs de constantes physiques (par exemple, la mesure de force F m g est basée sur la mesure de la quantité de base de masse m et utilisation de la constante d'accélération physique de la gravité g (au point de mesure de masse); mesure relative, mesure du rapport d'une grandeur à une grandeur du même nom, qui joue le rôle rôle d'une unité, ou mesure d'une quantité 15
16 définition d'une valeur par rapport à la même valeur, prise comme valeur initiale ; d) par la méthode d'obtention du résultat de mesure : la mesure directe est une mesure dans laquelle la valeur souhaitée d'une grandeur physique est obtenue directement (par exemple, mesurer une masse sur une balance, mesurer la longueur d'une pièce avec un micromètre) ; la mesure indirecte est la détermination de la valeur souhaitée d'une grandeur physique sur la base des résultats de mesures directes d'autres grandeurs physiques fonctionnellement liées à la grandeur souhaitée ; les mesures cumulées sont des mesures de plusieurs grandeurs du même nom effectuées simultanément, dans lesquelles les valeurs souhaitées des grandeurs sont déterminées en résolvant un système d'équations obtenu en mesurant ces grandeurs dans diverses combinaisons (par exemple, la valeur de masse de individus les poids d'un ensemble sont déterminés par valeur connue la masse de l'un des poids et sur la base des résultats de mesures (comparaisons) des masses de diverses combinaisons de poids) ; les mesures conjointes sont des mesures prises simultanément de deux ou plusieurs quantités de noms différents pour déterminer la relation entre elles ; e) selon la nature du changement de la grandeur physique mesurée : la mesure statique est une mesure d'une grandeur physique acceptée conformément à une tâche de mesure spécifique comme inchangée pendant toute la durée de la mesure. Ils sont effectués avec une constance pratique de la valeur mesurée ; mesure dynamique mesure d'une grandeur physique changeant de taille ; f) selon la finalité métrologique des instruments de mesure utilisés : mesures techniques, mesures utilisant des instruments de mesure en état de marche ; mesures métrologiques mesures à l'aide d'instruments de mesure standards dans le but de reproduire des unités de grandeurs physiques pour transférer leur taille à des instruments de mesure fonctionnels. Les résultats des mesures sont des estimations approximatives des valeurs des grandeurs trouvées par les mesures, car même les instruments les plus précis ne peuvent pas montrer la valeur réelle de la grandeur mesurée. Il y a certainement une erreur de mesure, qui peut être causée par divers facteurs. Ils dépendent de la méthode de mesure, des moyens techniques avec lesquels les mesures sont effectuées et de la perception de l'observateur effectuant les mesures. 16
17 L'exactitude du résultat de mesure est l'une des caractéristiques de la qualité de la mesure, reflétant la proximité de l'erreur nulle du résultat de mesure. Plus l’erreur de mesure est petite, plus sa précision est grande. Erreur de mesure x écart du résultat de mesure x par rapport à la valeur vraie ou réelle (x i ou x d) de la grandeur mesurée : xx x id. (2.1) La vraie valeur d'une grandeur physique est la valeur d'une grandeur physique qui caractérise idéalement la grandeur physique correspondante en termes qualitatifs et quantitatifs. Cela ne dépend pas des moyens de nos connaissances et constitue la vérité absolue. Il ne peut être obtenu que grâce à un processus de mesure sans fin avec une amélioration sans fin des méthodes et des instruments de mesure. La valeur réelle d'une grandeur physique est la valeur d'une grandeur physique obtenue expérimentalement et si proche de la vraie valeur qu'elle peut être utilisée à sa place dans la tâche de mesure donnée. Les erreurs de mesure peuvent également être classées selon un certain nombre de caractéristiques, notamment : a) selon la méthode d'expression numérique ; b) par la nature de la manifestation ; c) par type de source d'occurrence (causes d'occurrence). Selon la méthode d'expression numérique, l'erreur de mesure peut être : L'erreur de mesure absolue (x) est la différence entre la valeur mesurée et la valeur réelle de cette valeur, soit x x x d. (2.2) L'erreur de mesure relative () est le rapport entre l'erreur de mesure absolue et la valeur réelle de la grandeur mesurée. L'erreur relative peut être exprimée en unités relatives (en fractions) ou en pourcentage : x ou x 100 %. (2.3) x x L'erreur relative montre la précision de la mesure. 17
18 Selon la nature de la manifestation, on distingue les composantes systématiques (s) et aléatoires (0) de l'erreur de mesure, ainsi que les erreurs grossières (manques). L'erreur de mesure systématique (c) est une composante de l'erreur de résultat de mesure qui reste constante ou change naturellement avec des mesures répétées de la même grandeur physique. L'erreur aléatoire de mesure (0) est une composante de l'erreur du résultat de mesure qui change de manière aléatoire (en signe et en valeur) lors de mesures répétées, effectuées avec le même soin, de la même grandeur physique. Des erreurs grossières (manques) surviennent en raison d'actions erronées de l'opérateur, de dysfonctionnements du SI ou de changements soudains des conditions de mesure (par exemple, une chute soudaine de tension dans le réseau d'alimentation). Selon le type de source d'erreur, les composantes suivantes de l'erreur de mesure globale sont prises en compte : Les erreurs de méthode sont des erreurs causées par l'imperfection de la méthode de mesure, les méthodes d'utilisation des instruments de mesure, les formules de calcul incorrectes et l'arrondi des résultats, résultant de la erreur ou développement insuffisant de la théorie acceptée de la méthode de mesure dans son ensemble ou des simplifications apportées lors des mesures. Les composantes instrumentales de l'erreur sont des erreurs qui dépendent des erreurs des instruments de mesure utilisés. L'étude des erreurs instrumentales fait l'objet d'une discipline particulière dans la théorie de la précision des appareils de mesure. Les composantes subjectives de l'erreur sont des erreurs causées par les caractéristiques individuelles de l'observateur. Des erreurs de ce type sont causées, par exemple, par un retard ou une avance dans l'enregistrement d'un signal, un comptage incorrect des dixièmes d'une division d'échelle, une asymétrie qui se produit lors du placement d'une ligne au milieu entre deux marques, etc. Estimation approximative de l'erreur Mesures uniques . La grande majorité des mesures techniques sont ponctuelles. La réalisation de mesures uniques est justifiée par les facteurs suivants : nécessité de production (destruction de l'échantillon, impossibilité de répéter la mesure, faisabilité économique, etc.) ; 18
19 la possibilité de négliger les erreurs aléatoires ; les erreurs aléatoires sont significatives, mais la limite de confiance de l'erreur du résultat de mesure ne dépasse pas l'erreur de mesure tolérée. Une seule valeur de lecture de l'instrument est prise comme résultat d'une seule mesure. Étant essentiellement aléatoire, une seule lecture x comprend des composantes instrumentales, méthodologiques et personnelles de l'erreur de mesure, dans chacune desquelles peuvent être distinguées des composantes systématiques et aléatoires de l'erreur. Les composantes de l'erreur dans le résultat d'une seule mesure sont les erreurs du SI, de la méthode, de l'opérateur, ainsi que les erreurs causées par des changements dans les conditions de mesure. L'erreur dans le résultat d'une seule mesure est le plus souvent représentée par des erreurs systématiques et aléatoires. L'erreur des instruments de mesure est déterminée sur la base de leurs caractéristiques métrologiques, qui doivent être précisées dans les documents réglementaires et techniques, et conformément à l'AR. Les erreurs de la méthode et de l'opérateur doivent être déterminées lors de l'élaboration et de la certification d'un MVI. Les erreurs personnelles dans les mesures individuelles sont généralement considérées comme faibles et ne sont pas prises en compte. Mesures indirectes. Dans les mesures indirectes, la valeur souhaitée d'une quantité est trouvée par calcul basé sur des mesures directes d'autres grandeurs physiques qui sont fonctionnellement liées à la quantité souhaitée par la dépendance connue y f x1, x2,..., xn, (2.4) où x1 , x2,..., x n sont soumis à des mesures directes des arguments de fonction y. Le résultat de la mesure indirecte est une estimation de la valeur y, qui est trouvée en substituant les valeurs mesurées des arguments x i dans la formule (4). Puisque chacun des arguments x i est mesuré avec une certaine erreur, la tâche d'estimation de l'erreur du résultat revient à résumer les erreurs de mesure des arguments. Cependant, la particularité des mesures indirectes est que la contribution des erreurs individuelles dans la mesure des arguments à l'erreur du résultat dépend du type de fonction (4). 19
20 Pour évaluer les erreurs, il est essentiel de diviser les mesures indirectes en mesures indirectes linéaires et non linéaires. Pour les mesures indirectes linéaires, l'équation de mesure a la forme : y n bi xi, (2.5) i1 où b i sont des coefficients constants pour les arguments x i. Le résultat d'une mesure indirecte linéaire est calculé à l'aide de la formule (2.5), en y remplaçant les valeurs mesurées des arguments. Les erreurs dans la mesure des arguments x i peuvent être spécifiées par leurs limites xi. Avec un petit nombre d'arguments (moins de cinq), une simple estimation de l'erreur du résultat y est obtenue en additionnant simplement les erreurs maximales (sans tenir compte du signe), c'est-à-dire en substituant les frontières x 1, x 2, x n dans l'expression : y x1x2... xn. (2.6) Cependant, cette estimation est inutilement surestimée, car une telle sommation signifie en réalité que les erreurs de mesure de tous les arguments ont simultanément une valeur maximale et coïncident en signe. La probabilité d’une telle coïncidence est pratiquement nulle. Pour trouver une estimation plus réaliste, procédez à la sommation statique de l'erreur des arguments selon la formule : n 2 2 i i, (2.7) i1 yk b x où k est le coefficient déterminé par la probabilité de confiance acceptée (à P = 0,9 à k = 1,0 ; P = 0,95 à k = 1,1 ; P = 0,99 à k = 1,4). Mesures indirectes non linéaires et autres dépendances fonctionnelles autres que (2.5). Avec une fonction complexe (2.4) et, surtout, si elle est fonction de plusieurs arguments, la détermination de la loi de répartition de l'erreur du résultat est associée à des difficultés mathématiques importantes. Par conséquent, la base de l’estimation approximative de l’erreur des mesures indirectes non linéaires est la linéarisation de la fonction (2.4) et le traitement ultérieur des résultats, comme dans les mesures linéaires. Écrivons l'expression de la différentielle totale de la fonction y en termes de dérivées partielles par rapport aux arguments x i : y y y dy dx1 dx2... dxn. (2.8) x x x 1 2 n 20
21 Par définition, la différentielle totale d'une fonction est l'incrément d'une fonction provoqué par de petits incréments de ses arguments. Considérant que les erreurs de mesure des arguments sont toujours faibles par rapport aux valeurs nominales des arguments, on peut remplacer dans la formule (2.8) les différentielles des arguments dx n par l'erreur de mesure xn, et la différentielle de la fonction dy avec l'erreur du résultat de mesure y : y y y y x x... xn. (2.9) x x x Si nous analysons la formule (2.9), nous pouvons obtenir une règle simple pour estimer l'erreur du résultat d'une mesure indirecte non linéaire. Erreurs dans les travaux et détails. Si les valeurs mesurées x1, x2,..., x n sont utilisées pour calculer y x... 1x2 xn ou y 1, x2, alors les erreurs relatives y x1x2... xn sont résumées, où y y. et 2.3. Erreur d'enregistrement (arrondi) d'un nombre. L'erreur d'enregistrement (arrondi) d'un nombre est définie comme le rapport de la moitié de l'unité du chiffre le moins significatif du nombre à la valeur du nombre. Par exemple, pour l'accélération normale des chutes de corps g = 9,81 m/s 2, l'unité la moins significative est 0,01, donc l'erreur d'enregistrement du nombre 9,81 sera égale à 0,01 5, = 0,05 %. 29, Objectif du travail n x maîtriser les méthodes de réalisation de mesures uniques directes et indirectes ; maîtriser les règles de traitement, de présentation (enregistrement) et d'interprétation des résultats de mesures ; acquisition de compétences pratiques dans l'utilisation d'instruments de mesure de précision variable, ainsi que l'analyse et la comparaison de la précision des résultats de mesures indirectes avec la précision des instruments de mesure utilisés dans les mesures directes ; identification des sources et causes possibles des erreurs méthodologiques ; 21
22 consolidation du matériel théorique dans la section « Métrologie » de la discipline étudiée « Métrologie, normalisation et certification » Le matériel utilisé est un pied à coulisse (ci-après SC) ; micromètre; règle. Lors de l'enregistrement des instruments de mesure utilisés, indiquer leurs caractéristiques métrologiques normalisées à l'aide des instruments de mesure Programme de travail Effectuer des mesures uniques du diamètre et de la hauteur du cylindre avec des instruments de mesure de précision variable : pieds à coulisse, micromètres et règles. Enregistrez les résultats de mesure dans le tableau. Pour le cylindre 1, sélectionnez un cylindre de plus petite hauteur. Notez les résultats des mesures directes du diamètre et de la hauteur des cylindres dans un tableau avec la précision avec laquelle l'instrument de mesure vous permet de mesurer. Tableau 2.1 Résultats de mesure Mesuré Cylindre 1 (petit) Cylindre 2 (grand) paramètre Diamètre d, mm Hauteur h, mm Volume V, mm Erreur relative. V Abs. erreur V, mm 3 micromètre ШЦ ШЦ règle Déterminer le volume du cylindre en utilisant le rapport : 2 V d h, mm 3, (2,10) 4 où = 3,14 coefficient numérique ; d diamètre du cylindre, mm ; h hauteur du cylindre, mm Déterminer l'erreur de mesure relative, exprimée en unités relatives V V. (2.11) V 22
23 Pour déterminer l'erreur de mesure relative V, il est nécessaire de transformer la formule (2.11) en une formule pratique pour le calcul à l'aide de la formule (2.9) (voir paragraphe 2.2). Dans la formule résultante d, h sont les erreurs des instruments de mesure utilisés dans les mesures. Lors de la mesure indirecte de grandeurs physiques, des données tabulaires ou des constantes irrationnelles sont très souvent utilisées. De ce fait, la valeur de la constante utilisée dans les calculs, arrondie à un certain signe, est un nombre approximatif qui contribue pour sa part à l'erreur de mesure. Cette fraction de l'erreur est définie comme l'erreur d'enregistrement (arrondi) de la constante (voir paragraphe 2.3) Déterminez l'erreur de calcul du volume à l'aide de la formule V V, mm 3. (2.12) V Arrondissez les erreurs de mesure et notez le résultat de la mesure du volume des cylindres V V V mm 3. (2.13) Car pour enregistrer le résultat final des mesures indirectes, il est nécessaire d'arrondir l'erreur de mesure V conformément au MI 1317, de se mettre d'accord sur les valeurs numériques de les erreurs de résultat et de mesure (voir paragraphe 2.4) Dessiner sur les figures les zones dans lesquelles se situent les résultats de mesures de volume obtenus par différents instruments de mesure pour chacun des cylindres. Un exemple est présenté dans la figure 2.1. V 2 ΔV 2 V 2 V 1 ΔV 1 V 1 V 1 + ΔV 1 V 2 + ΔV 2 Fig Zones des résultats de mesure du volume du cylindre Le premier point (par exemple, V 2) est placé arbitrairement ; on lui attribue la valeur du volume du cylindre dont l'erreur de mesure est plus grande. Ensuite, vous devez sélectionner une échelle et inscrire tous les autres points. La figure montre l'erreur de la méthode. 23
24 2.6.7 Préparer un rapport et tirer une conclusion (pour un exemple de page de titre, voir l'annexe A). En conclusion, évaluez les résultats de mesure obtenus, identifiez les sources et causes possibles d'erreurs méthodologiques.Questions du test 1. Nommez les principaux types de mesures. 2. Selon quels critères les erreurs de mesure sont-elles classées ? 3. Nommer et caractériser les principaux types d'erreurs de mesure. 4. Comment déterminer l'erreur d'enregistrement d'un numéro ? 5. Comment déterminer l'erreur du résultat d'une mesure indirecte ? 2.8. Littérature utilisée 1. Recommandations du RMG pour la normalisation interétatique. GSI. Métrologie. Termes et définitions de base. 2. R Recommandations pour la métrologie. GSI. Mesures directes uniques. Estimation des erreurs et de l'incertitude des résultats de mesure. M., Maison d'édition des normes, Borisov Yu.I., Sigov A.S., Nefedov V.I. Métrologie, normalisation et certification : manuel. M. : FORUM : INFRA-M, MI Des lignes directrices. GSI. Résultats et caractéristiques de l'erreur de mesure. Formes de soumission. Méthodes d'utilisation pour tester des échantillons de produits et surveiller leurs paramètres. 24
25 TRAVAUX DE LABORATOIRE 3 TRAITEMENT DES RÉSULTATS DE MESURES MULTIPLES DIRECTES 3.1. Introduction La nécessité d'effectuer des mesures multiples directes est établie dans des techniques de mesure spécifiques. Lors du traitement statistique d'un groupe de résultats de mesures indépendantes multiples directes, les opérations suivantes sont effectuées : les erreurs systématiques connues sont exclues des résultats de mesure ; calculer une estimation de la valeur mesurée ; calculer l'écart type des résultats de mesure ; vérifier les erreurs grossières et, si nécessaire, les éliminer ; vérifier l'hypothèse selon laquelle les résultats de mesure appartiennent à une distribution normale ; calculer les limites de confiance de l'erreur aléatoire (erreur aléatoire de confiance) de l'estimation de la valeur mesurée ; calculer les limites de confiance (limites) de l'erreur systématique non exclue dans l'estimation de la valeur mesurée ; calculer les limites de confiance de l'erreur dans l'estimation de la valeur mesurée. L'hypothèse selon laquelle les résultats de mesure appartiennent à une distribution normale est testée avec un niveau de signification q compris entre 10 % et 2 %. Des niveaux de signification spécifiques doivent être spécifiés dans une procédure de mesure spécifique. Pour déterminer les limites de confiance de l'erreur d'estimation de la valeur mesurée, la probabilité de confiance P est prise égale à 0. Concepts et définitions de base Selon la nature de la manifestation, les composantes systématiques (C) et aléatoires (0) de l'erreur de mesure , ainsi que les erreurs grossières (manques), sont distinguées. Des erreurs grossières (manques) surviennent en raison d'actions erronées de l'opérateur, de dysfonctionnements du SI ou de changements soudains des conditions de mesure, par exemple une chute soudaine de tension dans le réseau d'alimentation électrique. À côté d'eux se trouvent des fiches d'erreur, en fonction de 25
26 observateurs et liés à une mauvaise manipulation des instruments de mesure. L'erreur de mesure systématique (erreur systématique C) est une composante de l'erreur de résultat de mesure qui reste constante ou change naturellement avec des mesures répétées de la même grandeur physique. On pense que les erreurs systématiques peuvent être détectées et éliminées. Cependant, dans des conditions réelles, il est impossible d'éliminer complètement la composante systématique de l'erreur de mesure. Il y a toujours certains facteurs qui doivent être pris en compte et qui constitueront une erreur systématique inévitable. L'erreur systématique non exclue (NSE) est une composante de l'erreur d'un résultat de mesure, due à des erreurs de calcul et à l'introduction de corrections pour l'influence d'erreurs systématiques ou d'une erreur systématique, dont la correction n'est pas introduite en raison de sa petitesse. L'erreur systématique non exclue est caractérisée par ses limites. Les limites de l'erreur systématique non exclue Θ avec le nombre de termes N 3 sont calculées à l'aide de la formule : N i, (3.1) i1 où ième frontière composante de l’erreur i systématique non exclue. Lorsque le nombre d'erreurs systématiques non exclues est N 4, le calcul est effectué selon la formule k N 2 i, (3.2) i1 où k est le coefficient de dépendance des erreurs systématiques non exclues individuelles sur la probabilité de confiance sélectionnée P lorsqu'ils sont uniformément distribués (à P = 0,95, k = 1,1 ; à P = 0,99, k = 1,4). Ici, Θ est considéré comme une erreur de confiance quasi-aléatoire. L'erreur aléatoire de mesure (0) est une composante de l'erreur du résultat de mesure qui change de manière aléatoire (en signe et en valeur) lors de mesures répétées, effectuées avec le même soin, de la même grandeur physique. 26
27 Pour réduire la composante aléatoire de l'erreur, plusieurs mesures sont effectuées. L'erreur aléatoire est estimée par l'intervalle de confiance tp Sx, (3.3) où t P est le coefficient de Student pour un niveau de confiance P d et une taille d'échantillon n (nombre de mesures) donnés. Les limites de confiance de l'erreur du résultat de mesure sont les limites de l'intervalle dans lequel, avec une probabilité donnée, se situe la valeur souhaitée (vraie) de l'erreur du résultat de mesure. Un échantillon de x résultats de mesure (x i), i = 1,..., n (n > 20), dont les erreurs systématiques connues sont exclues. La taille de l'échantillon est déterminée par les exigences en matière de précision des mesures et de capacité à effectuer des mesures répétées. La série de variations est un échantillon classé par ordre croissant. Un histogramme de la dépendance des fréquences relatives des résultats de mesure tombant dans des intervalles de regroupement sur leurs valeurs, présenté sous forme graphique. Évaluation de la loi de distribution évaluation de la correspondance de la loi de distribution expérimentale avec la distribution théorique. Elle est réalisée à l'aide de critères statistiques particuliers. À n< 15 не проводится. Точечные оценки закона распределения оценки закона распределения, полученные в виде одного числа, например оценка дисперсии результатов измерений или оценка математического ожидания и т. д. Средняя квадратическая погрешность результатов единичных измерений в ряду измерений (средняя квадратическая погрешность результата измерений) оценка S рассеяния единичных результатов x измерений в ряду равноточных измерений одной и той же физической величины около среднего их значения, вычисляемая по формуле: 1 n S 2 x x 1 i x n, (3.4) i1 где i x результат i-го единичного измерения; x среднее арифметическое значение измеряемой величины из n единичных результатов. Примечание. На практике широко распространен термин среднее квадратическое отклонение (СКО). Под отклонением в соответствии с приведенной выше формулой понимают отклонение единичных результатов в ряду измерений от их среднего арифметического значения. В метрологии это отклонение называется погрешностью измерений. 27
28 Erreur quadratique moyenne du résultat de mesure de l'estimation de la moyenne arithmétique S x de l'erreur aléatoire de la valeur moyenne arithmétique du résultat de mesure de la même quantité dans une série de mesures donnée, calculée par la formule 2 i S Sx 1 x x x n nn1, (3.5) où S x erreur quadratique moyenne des résultats de mesures uniques obtenues à partir d'une série de mesures d'égale précision ; n nombre de mesures uniques dans une série Élimination des erreurs grossières Pour exclure les erreurs grossières, le critère statistique de Grubbs est utilisé, qui repose sur l'hypothèse que le groupe de résultats de mesure appartient à une distribution normale. Pour ce faire, calculez les critères de Grubbs G 1 et G 2, en supposant que le résultat de mesure le plus grand x max ou le plus petit x min est causé par des erreurs grossières : xmax x x x G1, min S G. (3.6) x 2 Sx Comparez G 1 et G 2 avec la valeur théorique G T Test de Grubbs au niveau de signification sélectionné q. Le tableau des valeurs critiques du critère de Grubbs est donné en annexe B. Si G 1> G T, alors x max est exclu comme valeur improbable. Si G 2 > G T, alors x min est exclu comme valeur peu probable. Ensuite, la moyenne arithmétique et l'écart type d'un certain nombre de résultats de mesure sont à nouveau calculés et la procédure de vérification de la présence d'erreurs grossières est répétée. Si G1 G T, alors x max n'est pas considéré comme un échec et est conservé dans la série de résultats de mesure. Si G 2 G T, alors x min n'est pas considéré comme un échec et est conservé dans la série de résultats de mesure. Limites de confiance pour l'erreur d'estimation de la valeur mesurée. Les limites de confiance pour l'erreur d'estimation de la valeur mesurée sont trouvées en construisant une composition de distributions d'erreurs aléatoires et de NSP, considérées comme des variables aléatoires. Les limites d'erreur d'estimation de la valeur mesurée (sans tenir compte du signe) sont calculées à l'aide de la formule 28
29 K S, (3.7) où K est un coefficient dépendant du rapport de la composante aléatoire de l'erreur et du NSP. L'écart type total S de l'estimation de la valeur mesurée est calculé à l'aide de la formule S S2 S2 x, (3.8) où S est l'écart type du NSP, qui est estimé en fonction de la méthode de calcul du NSP à l'aide de la formule S , (3.9) 3 où les limites du NSP, qui sont déterminées par l'une des formules (3.1), ou P S, (3.10) k 3 où P sont les limites de confiance du NSP, qui sont déterminées par l'une des formules ( 3.2); k est un coefficient déterminé par la probabilité de confiance acceptée P, le nombre de composants NSP et leurs relations les uns avec les autres. Le coefficient K de substitution dans la formule (3.7) en fonction du nombre de stations non renforcées est déterminé respectivement par les formules empiriques K, P K. (3.11) S S S x x S 3.5. Algorithme de traitement des résultats d'observation Le traitement des résultats d'observation est effectué conformément à GOST « GSI. Les mesures sont directes et multiples. Méthodes de traitement des résultats de mesure. Dispositions de base" Détermination des estimations ponctuelles de la loi de distribution x 1 n x i ; 1 n S 2 x x 1 je x n ; S S x x. n n i Construction d'une loi de distribution expérimentale pour les résultats d'observations multiples a) dans le tableau 3.2 écrire la série de variations des résultats d'observations multiples x ; je i1 29
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Des variantes de tâches ont été développées qui sont utilisées lors de l'exécution de cours pratiques et de travaux indépendants dans la discipline « Métrologie, normalisation et certification ». Destiné aux étudiants des établissements d'enseignement supérieur qui étudient dans les domaines techniques de formation des bacheliers, des masters et des spécialistes certifiés. Il peut être utile pour les services d'ingénierie et techniques des entreprises et des organisations impliquées dans le développement et la production de produits dans le domaine du génie mécanique. BBK 30.10ya73 Réviseurs : F. F. REPIN - Candidat en sciences techniques, professeur du Département de « Technologie des matériaux de structure et de réparation mécanique » de l'Académie d'État des transports par eau de la Volga ; P. M. KOROLEV - Candidat en Sciences Techniques, Député. Technologue en chef de JSC NAZ "SOKOL". Couverture de E. A. VLASOV Protégé par la loi russe sur le droit d'auteur. La reproduction de l'intégralité ou d'une partie du livre est interdite sans l'autorisation écrite de l'éditeur. Toute tentative de violation de la loi sera poursuivie. © Maison d'édition « La ; н", 2015 © Équipe d'auteurs, 2015 © Maison d'édition "Lan", conception artistique, 2015 PRÉFACE La discipline "Métrologie, normalisation et certification" fait référence à la partie fondamentale du cycle professionnel de formation à temps plein et à temps partiel pour les étudiants des établissements d'enseignement supérieur qui étudient dans les domaines techniques de formation des bacheliers, des masters et des diplômés. Ce manuel a été élaboré pour la première fois sous la forme d'un atelier ; les éditions précédentes contenaient du matériel théorique et des données de référence. Les auteurs du manuel possèdent une vaste expérience dans l'étude des questions de normalisation et de contrôle de la précision des paramètres géométriques, en matière de normalisation dans le domaine de la préparation de la conception et de la documentation technologique. Considérant que les programmes d'études modernes accordent une attention particulière aux étudiants effectuant un travail indépendant et pratique, le besoin s'est fait sentir de créer un manuel pédagogique sous la forme d'un atelier. Le manuel sur tous les sujets abordés contient brièvement la partie théorique, des variantes de tâches et des exemples de leur solution. Le manuel se compose de cinq chapitres et annexes, qui contiennent des tableaux de référence des normes nécessaires pour accomplir les tâches. T. N. Grebneva a préparé le premier chapitre, les sections sur les connexions à clavette et cannelées du quatrième chapitre. Les deuxième et troisième chapitres, ainsi que la section sur le choix des moyens 4 Préface, les mesures du cinquième chapitre ont été compilées par E. V. Teslenko. E. A. Kulikova a développé une section sur la normalisation des paramètres du filetage métrique du quatrième chapitre et une section du cinquième chapitre sur le calcul des erreurs de mesure. Les sections du cinquième chapitre sur les principes fondamentaux de la théorie des probabilités, des statistiques mathématiques et du traitement des résultats de mesure ont été compilées par V. N. Kaynova. La rédaction générale du manuel a été réalisée par la professeure agrégée, candidate en sciences techniques Valentina Nikolaevna Kaynova. Les auteurs expriment leur profonde gratitude pour leurs précieuses suggestions et commentaires sur l'amélioration du contenu du manuel au candidat des sciences techniques, le professeur F. F. Repin et au technologue en chef, candidat des sciences techniques, professeur agrégé de JSC NAZ "Sokol" P. M. Korolev. La science exacte est impensable sans mesure. D.I. Mendeleev Plus le manque de fiabilité est découvert dans la carte de conception, plus elle est chère. A. A. Tupolev INTRODUCTION La documentation de conception détermine la qualité de conception des produits. Il s'agit du principal type de documents utilisés pour concevoir les processus technologiques de traitement et d'assemblage, les opérations de contrôle et de mesure, ainsi que pour effectuer des travaux de certification. Lors de l'élaboration de la documentation de conception, il est nécessaire de respecter les exigences des normes en vigueur. La précision affecte considérablement la qualité des produits, l'intensité du travail de leur production et, par conséquent, le coût. Le but de ce manuel est d'aider les étudiants à résoudre ces problèmes. Le manuel se compose de cinq chapitres et annexes, qui contiennent des tableaux de référence des normes nécessaires pour accomplir les tâches. Le premier chapitre fournit des concepts généraux sur le système de tolérances pour les joints cylindriques lisses (ESDC), ainsi que des recommandations et des exemples pour la sélection et le calcul des tolérances et des ajustements, ainsi que des méthodes de calcul des chaînes dimensionnelles. Le deuxième chapitre est consacré aux questions de rugosité de surface, à la précision de la forme et à l'emplacement des surfaces des pièces de machines, et contient également des recommandations pour calculer les valeurs numériques des tolérances géométriques et les indiquer sur les dessins. Le troisième chapitre examine les liaisons avec les roulements et fournit des recommandations pour le choix des ajustements et l'établissement des dessins. 6 Introduction Le chapitre quatre contient des informations sur les clavettes parallèles, les cannelures droites, les connexions filetées et les engrenages droits. Le cinquième chapitre aborde les questions de support métrologique à la production mécanique : analyse des erreurs de mesure, recommandations pour le choix des instruments de mesure, fondamentaux de la théorie des probabilités et des statistiques mathématiques, des situations spécifiques sont envisagées. CHAPITRE 1 NORMALISATION DE LA PRÉCISION DES CONNEXIONS CYLINDRIQUES LISSES 1.1. PESD. TOLÉRANCES ET AJUSTEMENTS POUR JOINTS LISSES 1.1.1. TERMES ET DÉFINITIONS SELON GOST 25346-89 PARTIE THÉORIQUE POUR LA LEÇON PRATIQUE 1.1 La normalisation de la précision des dimensions linéaires est effectuée selon les normes du Système unifié de tolérances et d'atterrissages (USDP). La norme de base de ce système est GOST 25346-89 « ONV. Système unifié d'admissions et d'atterrissages. Dispositions générales, séries de tolérances et principaux écarts. Taille - la valeur numérique d'une quantité linéaire dans les unités de mesure sélectionnées. Il est d'usage de diviser les dimensions en dimensions libres et correspondantes, mâles (arbres) et femelles (trous). Trou est un terme classiquement utilisé pour désigner les éléments internes des pièces, notamment les éléments non cylindriques. Arbre est un terme classiquement utilisé pour désigner les éléments extérieurs des pièces, notamment les éléments non cylindriques. Tous les paramètres de l'arbre sont indiqués en lettres minuscules de l'alphabet latin et tous les paramètres de trou sont indiqués en lettres majuscules. La taille peut être réelle, nominale ou limite (la plus grande ou la plus petite). La taille réelle est la taille d'un élément établie par mesure avec une erreur acceptable. Dimensions limites - deux dimensions maximales admissibles d'un élément (la plus grande et la plus petite), entre lesquelles la taille réelle d'une pièce appropriée doit être : Dmax, Dmin - respectivement les dimensions limites la plus grande et la plus petite du trou ; dmax, dmin - respectivement les dimensions maximales de l'arbre la plus grande et la plus petite. La taille nominale est la taille par rapport à laquelle les écarts sont déterminés. La valeur de la taille nominale est déterminée par des calculs techniques de la pièce pour la résistance, la rigidité, la flexion, etc. , en tenant compte du facteur de sécurité (égal à 2, 3 ou plus), avec son arrondi supplémentaire selon la série de dimensions linéaires normales conformément à GOST 6636-69 : d - diamètre nominal de l'arbre ; D est le diamètre nominal du trou. La taille nominale sert de point de départ pour mesurer les écarts - réels ou limites (supérieurs et inférieurs). Toutes les tailles nominales du système PESD sont divisées en un certain nombre d'intervalles . L'écart est la différence algébrique entre la taille (réelle, limite) et la taille nominale correspondante. Écart limite (supérieur ou inférieur) - la différence algébrique entre la limite et les dimensions nominales correspondantes (Fig. 1.1) : E, e - écarts réels du trou et de l'arbre, respectivement ; ES, es - écarts limites supérieurs du trou et de l'arbre, respectivement ; EI, ei sont respectivement les écarts limites inférieurs du trou et de l'arbre. ES = Dmax – D ; es = dmax – d; EI = Dmin – D ; (1.1) ei = dmin – d. (1.2) À partir de là, les dimensions maximales peuvent être déterminées comme la somme algébrique de la taille nominale et de l'écart maximal correspondant à l'aide des formules suivantes : Chapitre 1. Normalisation de la précision des joints cylindriques lisses 9 Fig. 1.1 Dimensions limites et écarts : a, b - arbres ; c - trous. Dmax = D + ES ; dmax = d + es ; Dmin = D + EI ; (1.3) dmin = d + ei. (1.4) La tolérance du trou et de l'arbre (T) peut être représentée comme la différence des dimensions maximales ou comme la différence algébrique des écarts maximaux : TD = Dmax – Dmin = ES – EI ; (1.5) Td = dmax – dmin = es – ei. (1.6) La dépendance de la tolérance par rapport à la taille nominale est exprimée par l'unité de tolérance, qui pour les tailles jusqu'à 500 mm est désignée par la lettre i (µm), et pour les tailles supérieures à 500 mm - I (µm). C'est une caractéristique de précision (fonction de la taille nominale). Les valeurs arrondies de l'unité de tolérance en fonction de la taille nominale sont présentées dans le tableau 1.1. Conformément à GOST 25346-89, une tolérance standard (IT) est l'une des tolérances établies par un système donné de tolérances et d'atterrissages, qui est spécifiée par qualité (degré de précision) et est classiquement désignée en tenant compte du numéro de qualité ITn. . 10 Métrologie, normalisation et certification Tableau 1.1 Intervalles de taille, mm Valeurs arrondies des unités de tolérance i, µm jusqu'à 3 St. 3 à 6 rue. 6 à 10 heures 10h à 18h 18 à 30 St. 30 à 50 rue. 50 à 80 rue. 80 à 120 rue. 120 à 180 rue. 180 à 250 rue 250 à 315 rue 315 à 400 rue 400 à 500 i 0,6 0,8 0,9 1,1 1,3 1,6 1,9 2,2 2,5 2,9 3,2 3,6 4 La qualité est un ensemble de tolérances considérées comme appropriées, même niveau de précision pour toutes les tailles nominales. Les tolérances de taille en fonction des intervalles de taille et des qualités sont indiquées à l'annexe B, tableau B.1. Le calcul a été effectué pour une température normale de 20°C avec une probabilité de 0,997. Ainsi, par qualité, on entend l'ensemble des tolérances de toutes les tailles nominales d'une plage donnée, qui se caractérisent par une précision relative constante, exprimée par le coefficient a, appelé nombre d'unités de tolérance (tableau 1.2). Une série de valeurs du coefficient a correspond à une série R5 de nombres privilégiés. Tableau 1.2 Valeurs de qualité du nombre d'unités de tolérance a en fonction du numéro de qualité 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 a 7 10 16 25 40 64 100 160 250 400 640 1000 1600 Nombre d'unités de tolérance a pour une qualité donnée est constante dans toute la gamme de tailles, et la valeur de tolérance dépend de la taille nominale et du numéro de qualité. Par conséquent, la valeur de tolérance pour les qualifications de 5 à 17, en fonction de la taille nominale, peut être déterminée par la formule ITn = a⋅i ; (1.7) où a est le nombre d'unités de tolérance ; je - unité de tolérance, µm. Chapitre 1. Normalisation de la précision des assemblages cylindriques lisses 11 L'unité de tolérance, qui est fonction de la taille nominale (dépendance hyperbolique), est calculée par la formule i = 0,453 D + 0,001D, où D = Dmax Dmin, c'est-à-dire la valeur géométrique moyenne des dimensions extrêmes de chaque intervalle (Dmax et Dmin), en mm. La norme établit 20 qualifications : 01, 0, 1, 2, ..., 18. Les qualités de 01 à 4 sont destinées principalement aux calibres. Les dimensions exécutives dans les dessins sont spécifiées par la taille nominale et la plage de tolérance. Le champ de tolérance est limité par les dimensions maximales les plus grandes et les plus petites et est déterminé par la valeur de la tolérance et sa position par rapport à la taille nominale. Lors de la représentation graphique des champs de tolérance, la position de la taille nominale est représentée par une ligne appelée zéro. Les écarts sont comptés perpendiculairement à la ligne zéro : vers le haut - avec un signe positif, et vers le bas - avec un signe négatif. Les lignes horizontales limitant le champ de tolérance d'en haut et d'en bas sont les génératrices supérieures des surfaces cylindriques ayant respectivement le plus grand et le plus petit diamètre. La position du champ de tolérance est spécifiée par l'écart principal, appelé dans la PESD l'un des deux écarts maximaux (supérieur ou inférieur), le plus proche de la ligne zéro. Ainsi, pour les champs de tolérance situés au-dessus de la ligne zéro, l'écart principal sera l'écart inférieur, et pour les champs de tolérance situés en dessous de la ligne zéro, l'écart supérieur sera. Les principaux écarts sont indiqués par des lettres de l'alphabet latin : minuscules pour les arbres (a–zc), majuscules pour les trous (A–ZC). Pour les tailles jusqu'à 500 mm, 27 options pour les principaux écarts des arbres et des trous sont proposées (tableau 1.3). La répartition des principaux écarts est présentée à la figure 1.2. 12 Métrologie, normalisation et certification Tableau 1.3 Désignations des principaux écarts du trou et de l'arbre Trous A B C D E EF F FG G H Js K Arbres a b c d e eff f fg g h js k m Trous N P R S T U V X Y Z ZA ZB ZC Arbres n p r s t u v x y z za zb zc M Fig. 1.2 Principaux écarts : a - trous ; b - arbres ; I - pour les atterrissages avec autorisation ; II - pour les atterrissages de transition ; III - pour les ajustements serrés. Parmi les principaux écarts, une place particulière est occupée par les écarts désignés H, h, Js, js. Les lettres H, h Chapitre 1. Normalisation de la précision des joints cylindriques lisses 13 indiquent respectivement les champs de tolérance du trou principal et de l'arbre principal. Arbre principal (h) - un arbre dont l'écart supérieur principal est nul : es = 0. Trou principal (H) - un trou dont l'écart inférieur principal est nul : EI = 0. Les champs de tolérance du trou principal et de l'arbre principal sont dirigé vers les parties du « corps » et déterminer la taille du matériau maximum. Le terme taille maximale de matière désigne celle des dimensions limites auxquelles correspond le plus grand volume de matière de la pièce, c'est-à-dire la plus grande taille limite de l'élément externe (mâle) (arbre) ou la plus petite taille limite de l'élément interne (femelle). ) élément (trou). Dans GOST 25346, le terme « limite maximale de matériau » est utilisé à peu près dans le même sens que le terme « taille maximale de matériau » selon GOST R 53090-2008. Les désignations Js, js correspondent à la disposition symétrique (champ de tolérance) des déviations du trou et de l'arbre, respectivement (Fig. 1.2). La valeur de l'écart principal dépend du symbole et de la valeur de la taille nominale. Le deuxième écart des champs de tolérance (Fig. 1.3) est défini comme la différence algébrique ou la somme algébrique des valeurs de l'écart principal et de la tolérance standard ITn d'un trou ou d'un arbre, spécifiée par la classe dimensionnelle, selon le formules suivantes (prenant en compte le signe de l'écart principal et sa localisation) : ES = EI + ITn ( de A à H) ; (1.8) EI = ES – ITn (de K à ZC) ; (1.9) ei = es – ITn (de a à h) ; (1.10) es = ei + ITn (de k à zc). (1.11) Les valeurs numériques des principaux écarts sont données en annexe B, pour les arbres - dans le tableau B.2, pour les trous - dans le tableau B.3. 14 Métrologie, normalisation et certification Fig. 1.3 Disposition des champs de tolérance : a - trous (ES et EI - positifs) ; b - arbre (es et ei - négatif). Du fait que le champ de tolérance est déterminé par la valeur de la tolérance et sa position par rapport à la taille nominale, son symbole conformément à GOST 25436 doit inclure la valeur de la taille nominale, la désignation de l'écart principal et la qualité nombre. Par exemple : ∅30F7 et ∅30f6. La première dimension fait référence au trou et la seconde à l'arbre. L'indication des champs de tolérance et des écarts dimensionnels maximaux dans les dessins est effectuée conformément à ESKD conformément à GOST 2.307-2011 comme suit : 1) symbole des champs de tolérance (lettre et chiffre) ; recommandé pour la production de masse : ∅20m6, ∅50H7, ∅100f8, etc. ; 2) valeurs numériques des écarts maximaux (écarts supérieurs et inférieurs) en mm ; recommandé pour une production unique : +0,025 ; ∅100−0,036 ; ∅20++0,021 0,008 ; ∅50 −0,090 3) méthode mixte ; recommandé pour la production de masse et à des fins pédagogiques : Écrire de manière mixte signifie indiquer deux fois le champ de tolérance : d'abord avec des symboles (une lettre et un chiffre), puis entre parenthèses avec les valeurs des écarts maximaux. Une parenthèse sépare une manière d’écrire un champ de tolérance d’une autre. Lors du dessin des dimensions avec des écarts maximaux sur les dessins, les règles suivantes doivent être respectées : les écarts supérieurs et inférieurs sont écrits sur deux lignes dans une police de la moitié de la taille de la police principale, en plaçant l'écart supérieur au-dessus de l'inférieur : ∅30++ 0,075 0,051 ; le nombre de caractères lors de l'enregistrement des écarts supérieur et inférieur doit être le même, par exemple ∅30−−0.007 0.040 ; les écarts égaux à zéro n'indiquent pas, par exemple +0,021 ∅30 ; ∅30-0,033 ; lorsque les écarts sont situés symétriquement, leur valeur est précisée après le signe « ± » en nombres égaux en hauteur aux nombres de la taille nominale, par exemple ∅30 ± 0,026. PROCÉDURE POUR RÉALISER LA LEÇON PRATIQUE 1.1 Familiarisez-vous avec la partie théorique de la section. Recevez un devoir (option) de travaux pratiques. Les options sont données dans le tableau 1.4. Tableau 1.4 Options pour les tâches de la leçon pratique 1.1 Numéro d'option Dimensions Numéro d'option Dimensions Numéro d'option Dimensions 1 30F8 30h8 10 100K7 100h6 19 80U7 80h6 2 90f8 90H9 11 120k6 120H7 20 70u6 70H7 3 4 5G7 45h6 12 85S7 85h6 21 50H11 50d10 4 65g6 65H7 13 75s6 75H7 22 150h10 150E9 5 112G6 112h5 14 102D8 102h7 23 12P5 12h5 6 35M5 35h4 15 135m5 135H6 24 240G7 24 0h6 72E7 72h6 7 16 58e8 58H9 25 20s7 20H8 8 185m6 185H7 17 10Js9 10h9 26 24k6 24H7 9 28a11 18 32c11 32H12 27 210r6 210H7 28H12 Tâche. Calculer les tolérances et les écarts maximaux de dimensions données et noter les champs de tolérance de manière mixte (1er niveau de complexité) ; au 2ème niveau de complexité, construire des schémas de localisation des champs de tolérance. 16 Solution de métrologie, normalisation et certification. 1. Trouvez dans le tableau 1.1 la valeur de l'unité de tolérance pour les dimensions nominales données. 2. Déterminez le nombre d'unités de tolérance selon le tableau 1.2 en fonction du numéro de qualité spécifié. 3. Calculez la valeur de tolérance pour des dimensions données à l'aide de la formule (1.7). 4. Arrondir la valeur de tolérance calculée à la valeur standard selon le tableau B.1 de l'annexe B. 5. Déterminer le type et la valeur des écarts principaux (tableaux B.2 et B.3), ainsi que les seconds écarts de les champs de tolérance pour des dimensions données à l'aide des formules (1.8), (1.9) ou (1.10), (1.11). 6. Notez les dimensions spécifiées, en indiquant les champs de tolérance de manière mixte. 7. Construire des diagrammes de disposition des champs de tolérance pour des dimensions données similaires à la figure 1.3. EXEMPLES DE LEÇON PRATIQUE 1.1 Exemple 1 (1er niveau de difficulté) Devoir. Calculez les tolérances et les écarts maximaux des dimensions ∅30H7 et ∅30f6 et notez les champs de tolérance de manière mixte. Solution. 1. Pour la taille ∅30, trouvez dans le tableau 1.1 la valeur de l'unité de tolérance i = 1,3 µm. 2. Déterminer le nombre d'unités de tolérance selon le tableau 1.2 : pour la 7ème qualification –a = 16 ; pour la 6ème qualification –a = 10. 3. Calculez la valeur de tolérance pour les dimensions données à l'aide de la formule (1.7) : pour le trou IT7 = a ⋅ i = 1,3 ⋅ 16 = 20,8 µm ; pour l'arbre IT6 = a ⋅ i = 1,3 ⋅ 10 = 13 µm. 4. À l'aide du Tableau B.1, trouvez les valeurs de tolérance standard : IT7 = 21 µm ; IT6 = 13 µm. 5. Déterminez le type et la valeur des écarts principaux et des seconds écarts des champs de tolérance pour des dimensions données à l'aide des formules (1.8), (1.9) ou (1.10), (1.11). Chapitre 1. Normalisation de la précision des joints cylindriques lisses 17 5.1. La taille ∅30H7 a un écart principal H (Tableau B.3), qui correspond à un écart inférieur égal à EI = 0, le deuxième écart est déterminé par la formule (1.8) : ES = EI + IT7 = 0 + 21 = + 21 µm. 5.2. La taille ∅30f6 a un écart principal f, qui correspond à un écart supérieur égal à es = –20 µm (Tableau B.2). Déviation inférieure de l'arbre selon la formule (1.10) : ei = es – ITn = –20 – 13 = –33 µm. 6. Notez les dimensions spécifiées, en indiquant le champ de tolérance de manière mixte : ∅30H7 (+0,021) ; ∅30f 6 (−−0,020 . 0,033) Exemple 2 (2ème niveau de difficulté) Tâche. Calculez les écarts maximaux, les dimensions maximales ∅30H7 et ∅30f6, notez les champs de tolérance de manière mixte et construisez des schémas de disposition des champs de tolérance. Solution. Pour la taille ∅30H7, déterminer : 1. Type et valeur de l'écart principal H : EI = 0 (Tableau B.3). 2. Valeur de tolérance standard IT7 = 21 (Tableau B.1). 3. La valeur du deuxième écart selon la formule (1.8) : ES = EI + IT7 = 0 + 21 = +21 µm. 4. Notez le champ de tolérance de manière mixte : ∅30H7(+0,021). 5. Calculez les dimensions maximales du trou à l'aide des formules (1.3) : Dmax = D + ES = 30,000 + 0,021 = 30,021 ; Dmin = D + EI = 30 000 + 0 = 30 000. Pour la taille ∅30f6, déterminer : 1. Type et valeur de l'écart principal f : es = –20 (Tableau B.2). 18 Métrologie, normalisation et certification Fig. 1.4 Disposition des champs de tolérance : a - trous ∅30H7 ; b - arbre ∅30f6. 2. Valeur de tolérance standard IT6 = 13 µm (Tableau B.1). 3. La valeur du deuxième écart selon la formule (1.10) : ei = es – IT6 = –20 – 13 = –33 µm. 4. Notez le champ de tolérance de manière mixte : ∅30f 6 (−−0,020 . 0,033) 5. Calculez les dimensions maximales de l'arbre à l'aide des formules (1.4) : dmax = d + es = 30,000 – 0,020 = 29,980 ; dmin = d + ei = 30,000 – 0,033 = 29,967. 6. Construisez un diagramme de l'emplacement des champs de tolérance pour la taille ∅30H7 (Fig. 1.4a) et pour la taille ∅30f6 (Fig. 1.4b). 1.1.2. LES ATTERRISSAGES ET LEURS CARACTÉRISTIQUES. SYSTÈMES DE RACCORDEMENT PARTIE THÉORIQUE POUR LEÇON PRATIQUE 1.2 Le montage est la connexion de deux pièces, entraînant la formation d'un espace ou d'une interférence. La différence de tailles Chapitre 1. Normalisation de la précision des connexions cylindriques lisses 19 du trou et de l'arbre avant assemblage détermine la nature de la connexion des pièces. Il existe des ajustements avec jeu, des ajustements serrés et des ajustements de transition. Pour former des paliers, utilisez soit le trou principal H, soit l'arbre principal h. L'arbre principal est un arbre dont l'écart supérieur (principal) est nul : es = 0 → h. Le trou principal est un trou dont l'écart inférieur (principal) est nul : EI = 0 → H. La taille nominale d'ajustement est la taille nominale commune au trou et à l'arbre qui constituent la connexion. Les caractéristiques d'ajustement incluent les interférences, les jeux et les tolérances d'ajustement. L'écart (S) est la différence entre les dimensions du trou et de l'arbre avant l'assemblage, si la taille du trou est supérieure à la taille de l'arbre. La préférence (N) est la différence entre les dimensions de l'arbre et du trou avant l'assemblage, si la taille de l'arbre est supérieure à la taille du trou. La tolérance d'ajustement est la somme des tolérances du trou et de l'arbre qui composent la connexion : TS (TN) = TD + Td. Riz. 1.5 Disposition des champs de tolérance pour les ajustements avec jeu (1.12) 20 Métrologie, normalisation et certification Un ajustement avec jeu est un ajustement dans lequel un espace se forme toujours dans l'assemblage, car la plus petite taille limite du trou est supérieure ou égale à la plus grande taille limite de l'arbre. . Lors de la représentation graphique de l'ajustement, le champ de tolérance du trou est situé au-dessus du champ de tolérance de l'arbre (Fig. 1.5). Les caractéristiques limites d'un ajustement avec jeu sont les jeux les plus grands et les plus petits et la tolérance de jeu : Smax = Dmax – dmin = ES – ei ; (1.13) Smin = Dmin – dmax = EI – es ; (1.14) TS = Smax – Smin = TD + Td. (1.15) Un ajustement serré est un ajustement dans lequel une interférence se forme toujours dans la connexion, c'est-à-dire que la plus grande taille limite du trou est inférieure ou égale à la plus petite taille limite de l'arbre. Lorsqu'il est représenté graphiquement, le champ de tolérance du trou est situé en dessous du champ de tolérance de l'arbre (Fig. 1.6). Les caractéristiques limites d'un ajustement serré sont les interférences maximales et minimales ainsi que la tolérance aux interférences : Fig. 1.6 Disposition des champs de tolérance d'ajustement serré Chapitre 1. Normalisation de la précision des connexions cylindriques lisses 21 Fig. 1.7 Disposition des champs de tolérance pour l'ajustement transitoire Nmax = dmax – Dmin = es – EI ; (1.16) Nmin = dmin – Dmax = ei – ES ; (1.17) TN = Nmax – Nmin = TD + Td. (1.18) Ajustement de transition - un ajustement dans lequel à la fois un jeu et une interférence sont possibles dans la connexion, en fonction du rapport entre les dimensions réelles du trou et de l'arbre. Lors de la représentation graphique des champs de tolérance du trou et de l'arbre, ils se chevauchent complètement ou partiellement (Fig. 1.7). Les caractéristiques limites de l'ajustement transitoire sont le plus grand écart, la plus grande interférence et la plus grande tolérance d'ajustement : Smax = Dmax – dmin = ES – ei ; (1.19) Nmax = dmax – Dmin = es – EI ; (1.20) TS/N = Smax + Nmax = TD + Td. (1.21) Le diagramme de la figure 1.8 illustre le calcul de la tolérance d'ajustement avec jeu, de l'ajustement par transition et de l'ajustement serré à travers les caractéristiques limites. Les écarts et les tensions étant de nature opposée, il est d'usage de reporter les écarts dans côté positif de zéro, et la tension - dans le sens négatif. Le problème, conformément au schéma, est résolu comme un problème géométrique, c'est-à-dire que la tolérance d'ajustement est définie soit comme la différence de segments égale aux caractéristiques limites de l'ajustement (pour les ajustements avec jeu et les ajustements serrés), soit comme leur somme (pour un ajustement transitionnel). 22 Métrologie, normalisation et certification Fig. 1.8 Schéma de calcul de la tolérance d'ajustement basé sur les caractéristiques limites La désignation d'ajustement est indiquée après la taille d'ajustement nominale. L'ajustement est indiqué par une fraction dont le numérateur indique le symbole du champ de tolérance du trou et le dénominateur - le symbole du champ de tolérance de l'arbre. Avec une méthode de désignation mixte, après la désignation symbolique des champs de tolérance du trou et de l'arbre, les valeurs numériques des écarts maximaux de ces champs de tolérance sont indiquées, entre parenthèses. Par exemple : ∅40 H7/k6 ; ∅40 H7 (+0,025) H7 ; ∅50. k6 k6 (+0,018 +0,002) Le système de tolérances et d'atterrissages est un ensemble de séries de tolérances et d'atterrissages, naturellement construit sur la base de recherches théoriques et expérimentales. Les atterrissages peuvent être attribués selon deux systèmes : dans le système de trous (CH) et dans le système de puits (CH). Les ajustements de systèmes de trous sont des ajustements dans lesquels les jeux et interférences requis sont obtenus en combinant les champs de tolérance des arbres, qui diffèrent par l'écart principal, avec le champ de tolérance du trou principal H (EI = 0). Ainsi, afin de modifier la nature de la connexion, il est nécessaire de modifier la position du champ de tolérance de l'arbre, c'est-à-dire la déviation de l'arbre principal (Fig. 1.9), en laissant le champ de tolérance du trou (H) inchangé. Exemples d'ajustements dans le système de trous : ∅30N/k6 ; ∅30Н7/f6 ; ∅30Н7/р6. Les ajustements du système d'arbre sont des ajustements dans lesquels les jeux et tensions requis sont obtenus en combinant les champs de tolérance des trous qui diffèrent par l'écart principal avec le champ de tolérance de l'arbre principal h (es = 0). Chapitre 1. Normalisation de la précision des joints cylindriques lisses 23 Fig. 1.9 Champs de tolérance du système de trous Ainsi, afin de changer la nature de la connexion, il est nécessaire de modifier l'écart principal du trou, c'est-à-dire la position du champ de tolérance du trou (Fig. 1.10), en laissant le champ de tolérance de l'arbre (h) inchangé. Exemples d'ajustements dans le système d'arbre : ∅30M7/h6 ; ∅30F7/h6 ; ∅30R7/h6. Les raccords du même nom provenant de différents systèmes avec la même taille nominale sont interchangeables, car ils ont les mêmes caractéristiques maximales. Cependant, dans certains cas, l'utilisation d'un système de puits est nécessaire. Exemples d'application du système d'arbre : 1) dans les connexions d'un arbre lisse avec plusieurs trous pour des ajustements de différents types ; Riz. 1.10 Champs de tolérance du système d'arbre 24 Métrologie, normalisation et certification 2) dans la liaison de la bague extérieure du roulement avec le trou du boîtier (le roulement est un produit standard) ; 3) dans les connexions d'une clé sur la largeur avec les rainures du trou et de l'arbre ; 4) l'utilisation de tiges calibrées lisses étirées à froid comme axes ou arbres sans usinage supplémentaire dans les machines agricoles. La norme autorise toute combinaison de champs de tolérance pour les trous et les arbres, mais deux séries plus étroites de champs de tolérance sont recommandées : la série principale, dans laquelle une sélection encore plus étroite de champs de tolérance préférés est mise en évidence (Tableaux 1.5 et 1.6), et une série supplémentaire d'application limitée. Tableau 1.5 Champs de tolérance préférés dans le système de trous Trous principaux Champs de tolérance d'arbre Nombre de champs Н7 e8, f7, g6, h6, js6, k6, n6, p6, r6, s6 10 Н8 d9, e8, h7, h8 4 Н9 d9, h9 2 Н11 2 d11, h11 Σ 18 Total Tableau 1.6 Champs de tolérance préférés dans le système d'arbres Arbres principaux Champs de tolérance des trous h6 F8, H7, Js7, K7, N7, P7 6 h7 H8 1 h8 E9, H9 2 h11 H11 1 Nombre total de champs Σ 10 Le système de trous (CH) est préférable, car il permet de réduire le coût de traitement des pièces en réduisant la gamme de tailles standards d'outils de coupe de mesure (forets, fraises, alésoirs) et d'outils de mesure (jauges d'alésage pour trous) . Chapitre 1. Normalisation de la précision des joints cylindriques lisses 25 Les raccords sont dits de base si les conditions suivantes sont remplies : les champs de tolérance (écarts principaux) du trou et de l'arbre appartiennent au même système ; la précision du trou et de l'arbre est la même, c'est-à-dire que les numéros de qualité du trou et de l'arbre sont identiques ou diffèrent d'un ; dans de rares cas, une différence de deux dans les numéros de qualification est autorisée. Si ces conditions ou l’une d’elles ne sont pas remplies, les plantations seront combinées en fonction des deux caractéristiques ou de l’une d’elles. Exemples d'ajustements de base et combinés : 1) ajustement ∅45Н7/k6 - ajustement principal : les champs de tolérance appartiennent à un système - le système de trous, et la différence des indices de qualité est égale à un ; 2) atterrissage ∅45Н7/h6 - atterrissage combiné selon le premier signe. Les champs de tolérance appartiennent à différents systèmes : le champ de tolérance des trous appartient au système de trous, le champ de tolérance des arbres appartient au système d'arbres. 3) atterrissage ∅45F9/k6 - combiné selon deux caractéristiques. Les champs de tolérance des trous et des arbres appartiennent à des systèmes différents : le champ de tolérance des trous appartient au système d'arbre et le champ de tolérance de l'arbre appartient au système de trous. La différence entre les numéros de qualification n'est pas supérieure à trois. Les champs de tolérance des trous recommandés par la norme pour les dimensions nominales de 1 à 500 mm pour différentes qualifications sont présentés dans le tableau B.4. Le plus grand nombre de champs de tolérance (10) se situe dans la zone des qualifications 7 à 11. Les plages de tolérance standard pour les arbres de dimensions nominales de 1 à 500 mm pour différentes qualifications sont présentées dans le Tableau B.5. Le plus grand nombre de champs de tolérance (16) se situe dans la zone de 6 à 11 qualifications. PROCÉDURE POUR RÉUSSIR LA LEÇON PRATIQUE 1.2 Niveau de premier niveau de complexité - résoudre des questions pour un palier donné, pour deux paliers - le deuxième niveau et pour trois - le troisième niveau de complexité. 26 Métrologie, normalisation et certification Familiarisez-vous avec la partie théorique de la section. Recevez un devoir (option) de travaux pratiques. Les options sont données dans le tableau 1.7. Tableau 1.7 Atterrissages Numéro d'option Numéro d'option Variantes de tâches pour le cours pratique 1.2 105Js7/h6 14 Atterrissages 1 30H7/f6 62P7/h6 16H6/g5 50U8/h7 88H8/e7 2 45G7/h6 83H6/r5 58K7/h6 15 45H7/g6 76 M7 /h6 25H9/js9 22H7/r6 3 36G6/h5 85H8/x8 100M6/h5 16 30F7/h6 180K8/h7 4 22C11/h10 230H6/t5 18 K8/h7 17 25F7/h 6 10Js10/h9 45H 7/ s6 5 40D11/ h10 60H7/p6 105H7/js 7 18 32F9/h8 28N8/h7 175H6/t 5 6 118F10/h9 150H7/p6 130H6/m5 19 34D9/h8 240H5/k4 102H7/s6 7 76D8/h7 2 05H7/u7 90H7/m6 20 72F8/h7 18H8/z8 90H7/js6 8 25H9/f8 210T7/h6 55H7/k6 21 118U8/h7 15H10/h9 20H7/n7 9 90H8/g8 110H7/t6 65N7/h6 22 27M8/h7 36 H10/f9 125H7/s7 10 185H8/k7 222N8/h7 70H10/d9 27H7/r6 112Js7/h7 23 95H11/d11 11 48H12/d11 42S7/h6 130H6/k5 24 114Js9/h9 50G7/h6 55H7/s6 12 8 0K8/h7 122H7/r6 25 145G7/h6 23H7/r6 108K7/h6 140H7/n6 40H9/x8 26 180H10/e9 105R7/h6 215H6/k5 50F8/h7 13 90H12/b11 Remarque. Lors du calcul des principaux écarts des trous (K, M, N, ainsi que pour P-Z jusqu'à la 7e année), utilisez la « Remarque » du tableau B.3 de l'annexe B. Devoir. Déterminez les écarts maximaux des champs de tolérance pour trois ajustements donnés (avec ajustement avec jeu, interférence et transition) pour une option donnée. 1. Déterminez les écarts maximaux des champs de tolérance des ajustements donnés. Pour ce faire, utilisez les tableaux B.1 à B.3 de l'annexe B pour déterminer les tolérances et les principaux écarts. 2. Calculez les seconds écarts des champs de tolérance en fonction de l'écart principal et de la tolérance, comme cela a été fait lors des premiers travaux pratiques. 3. Notez les champs de tolérance pour les dimensions des pièces en utilisant une méthode mixte. 4. Calculez les caractéristiques limites des ajustements donnés, trouvez la tolérance d'ajustement de deux manières : en fonction des jeux ou interférences maximaux, et vérifiez en fonction des tolérances du trou et de l'arbre selon la formule (1. 12). 5. Construisez trois diagrammes de disposition des champs de tolérance des trois paliers. EXEMPLE DE LEÇON PRATIQUE 1.2 Devoir. Calculer les caractéristiques limites de trois ajustements donnés et construire des diagrammes de l'emplacement des champs de tolérance pour eux : ∅40H7/f6 ; ∅40H7/k6 ; ∅40H7/r6. Solution. 1. Déterminez les écarts maximaux des champs de tolérance des ajustements donnés. Pour ce faire, utiliser le tableau B.1 de l'annexe B pour déterminer les tolérances pour la taille ∅40 : tolérance IT7 = 25 µm ; tolérance IT6 = 16 µm. Les principaux écarts sont déterminés à partir des tableaux B.2, B.3 de l'annexe B : pour H → EI = 0 ; pour f → es = –25 µm ; pour k → ei = +2 µm ; pour r → ei = +34 µm. 2. Calculez les seconds écarts des champs de tolérance en fonction de l'écart principal et de la tolérance : pour H → ES = EI + IT7 = 0 + 25 = +25 µm ; pour f → ei = es – IT6 = –25 – 16 = –41 µm ; pour k → es = ei + IT6 = +2 + 16 = +18 µm ; pour r → es = ei + IT6 = +34 + 16 = +50 µm. 3. Notez les champs de tolérance pour les dimensions des pièces selon une méthode mixte : +0,018 +0,050 ∅40H7 (+0,025) ; ∅40f 6 (−−0,025 0,041) ; ∅40k6 (+0,002) ; ∅40r 6 (+0,034). 4. Calculez les caractéristiques limites des débarquements donnés. 4.1. Calculez les caractéristiques limites pour H7 (+0,025) du chargeur avec un espace dans le système de trous ∅40 en utilisant les formules f 6 (−−0,025) 0,041 (1,13)–(1,15) : Smax = ES – ei = +25 – ( –41) = 66 µm ; 28 Métrologie, normalisation et certification Smin = EI – es = 0 – (–25) = 25 µm ; TS = Smax – Smin = 66 – 25 = 41 µm ; Effectuez la vérification à l’aide de la formule (1.12) : TS = TD + Td = 25 + 16 = 41 µm. 4.2. Calculer les caractéristiques limites de l'ajustement de transition dans un système de trous ∅40 lams (1.12), (1.19)–(1.21) : Н7 (+0,025) selon form6 (++0,018 0,002) Smax = ES – ei = 25 – 2 = 23 µm ; Nmax = es – EI = 18 – 0 = 18 µm ; TS/N = Smax + Nmax = 23 + 18 = 41 µm ; TS/N = TD + Td = 25 + 16 = 41 µm. Riz. 1.11 Disposition des champs de tolérance d'atterrissage : a - avec un espace ; b - transitoire ; c - avec interférence. Chapitre 1. Normalisation de la précision des joints cylindriques lisses 29 4.3. Calculer les caractéristiques limites d'un ajustement serré dans un système de trous ∅40 lams (1.12), (1.16)–(1.18) : H7 (+0,025) r 6 (++0,050 0,034) selon la forme - Nmin = ei – ES = 34 – 25 = 9 µm ; Nmax = es – EI = 50 – 0 = 50 µm ; TS/N = Nmax – Nmin = 50 – 9 = 41 µm ; TS/N = TD + Td = 25 + 16 = 41 µm. 5. Construire des diagrammes de disposition des champs de tolérance pour des ajustements donnés (Fig. 1.11). 1.1.3. RÈGLES GÉNÉRALES ET SPÉCIALES POUR LA FORMATION D'AJUSTEMENTS INTERCHANGEABLES PARTIE THÉORIQUE POUR LA LEÇON PRATIQUE 1.3 GOST 25346 prévoit l'interchangeabilité des ajustements identiques du système de trous et du système d'arbre avec les mêmes dimensions nominales. De tels ajustements ont les mêmes caractéristiques limites en raison de l'utilisation de règles générales et spéciales qui établissent les valeurs des mêmes écarts fondamentaux de l'arbre et du trou. La règle générale établit les relations suivantes entre les principaux écarts du même nom (c'est-à-dire ayant la même désignation de lettre) : EI = –es → de A (a) à H (h) ; (1.22) ES = –ei → de K (k) à ZC (zc). (1.23) Conformément à la règle générale, les écarts principaux du même nom du trou et de l'arbre sont égaux en ampleur et opposés en signe, c'est-à-dire symétriques par rapport à 30 Métrologie, normalisation et certification Fig. 1.12 Tracé des principaux écarts de la ligne zéro du même nom. Un fragment du schéma de localisation des principaux écarts du même nom est présenté à la figure 1.12. La règle générale s'applique à tous les ajustements avec jeu, aux ajustements de transition à partir de la 9e qualité et aux ajustements serrés à partir de la 8e qualité et à la qualité inférieure. Une règle particulière s'applique aux atterrissages de transition jusqu'à la 8e année incluse et aux atterrissages d'interférence jusqu'à la 7e année. Il vous permet d'obtenir les mêmes jeux et interférences maximaux dans les mêmes ajustements, spécifiés dans le système de trous et dans le système d'arbre, dans lesquels un trou d'une qualité donnée est connecté à l'arbre de la qualité la plus précise la plus proche. Règle particulière : l'écart principal du trou est égal à l'écart principal de l'arbre, pris de signe opposé, avec en plus la correction ∆ : ES = –ei + ∆, (1.24) où ∆ = ITq – ITq– 1 est la différence entre les tolérances des nuances adjacentes, c'est-à-dire la différence entre la tolérance de la qualité en question (trou) et la tolérance de la qualité la plus précise la plus proche (arbre). Le deuxième écart du champ de tolérance du trou ou de l'arbre est déterminé par l'écart principal et la tolérance ITn conformément à la formule de calcul de la tolérance. Lors du changement de système, la précision (qualité) du trou et de l'arbre ne change pas. Chapitre 1. Normalisation de la précision des joints cylindriques lisses 31 PROCÉDURE POUR RÉALISER LA LEÇON PRATIQUE 1.3 Familiarisez-vous avec la partie théorique de la section. Recevez un devoir (option) de travaux pratiques. Les options sont données dans le tableau 1.8. Tableau 1.8 Options pour les tâches de la leçon pratique 1.3 Numéro d'option Atterrissage Numéro d'option Atterrissage Numéro d'option Atterrissage 1 30H7/f6 2 45G7/h6 10 60P7/h6 19 76D11/h10 11 83H6/r5 20 210T6/h5 3 100M6/ h5 12 58E9/h8 21 36G7/h6 4 25F9/h8 13 55K7/h6 22 12N9/h9 5 100F7/h6 14 60H7/p6 23 76H11/d10 6 45H7/g6 15 83R6/h5 24 210H6/t5 7 100H6/m5 16 105H7/f6 25 36H7 /g6 8 25H9/f8 17 55H7/k6 26 20Js9/h9 9 130H6/k5 18 27H7/r6 27 28N8/h7 Tâche. Pour un ajustement donné, formez un ajustement interchangeable du même nom dans un autre système. Calculez les caractéristiques limites des deux atterrissages. Construire des schémas de l'emplacement des champs de tolérance pour les atterrissages du même nom. Solution. 1. Déterminez le système d'un palier donné et attribuez-lui le palier du même nom dans un autre système. 2. Déterminez la valeur de la valeur de tolérance, le type et la valeur de la valeur des écarts principaux et secondaires pour tous les champs de tolérance qui forment des ajustements du même nom (voir la note du tableau B.3). Désignez les plantations de manière mixte. 3. Calculez les caractéristiques limites des deux atterrissages. 4. Construire des schémas de disposition des champs de tolérance d'atterrissage. 5. Tirez une conclusion sur l'interchangeabilité des débarquements. 32 Métrologie, normalisation et certification EXEMPLES DE LEÇON PRATIQUE 1.3 Exemple 1 pour la règle générale (2e niveau de complexité) Devoir. Pour un ajustement donné ∅40Н7/f6, formez un ajustement interchangeable du même nom. Calculez les caractéristiques limites des deux atterrissages. Construire des schémas de l'emplacement des champs de tolérance pour les atterrissages du même nom et tirer une conclusion. Solution. 1. L'ajustement avec un espace dans le système de trous est spécifié, car il existe une zone de tolérance pour le trou principal. Cela correspond au même ajustement dans le système d'arbre ∅40F7/h6. 2. Déterminez la valeur de la valeur de tolérance, le type et la valeur de la valeur des écarts principaux et secondaires pour tous les champs de tolérance qui forment des ajustements du même nom. 2.1. Calculer et arrondir aux valeurs standards selon le tableau B.1 les valeurs de tolérance des 6ème et 7ème (IT6, IT7) qualifications pour une taille nominale de 40 mm, qui correspond à l'unité de tolérance i = 1,6 µm : IT6 = a⋅i = 10 ⋅1,6 = 16 µm ; IT7 = a⋅i = 16⋅1,6 = 25 µm. 2.2. Déterminer le type (supérieur ou inférieur) et les valeurs des principaux écarts des trous avec ∅40 (Tableaux B.2 et B.3 de l'Annexe B) : H → EI = 0 ; F → EI = +25 µm. 2.3. Puisque les ajustements avec jeu sont spécifiés, sur la base de la règle générale (EI = –es), nous trouvons les valeurs des mêmes écarts de base de l'arbre : h → es = 0 ; f → es = –25 µm. 2.4. Les deuxièmes écarts des champs de tolérance du trou et de l'arbre sont calculés à travers l'écart principal et la valeur de tolérance (conformément aux formules de calcul de la tolérance dimensionnelle par écarts) : TD = ES – EI ; Td = es – ei. Chapitre 1. Normalisation de la précision des joints cylindriques lisses 33 Calculez le deuxième écart des champs de tolérance : H7 → ES = EI + IT7 = 0 + 25 = +25 µm ; h6 → ei = es – IT6 = 0 – 16 = –16 µm ; F7 → ES = EI + IT7 = +25 + 25 = +50 µm ; f6 → ei = es – IT6 = –25 – 16 = –41 µm. 2.5. Désigner les plantations de manière mixte : 3. Calculez les caractéristiques limites des deux atterrissages. 3.1. Calculer les caractéristiques limites de l'ajustement avec un espace dans le système de trous ∅40 H7 (+0,025) f 6 (−−0,025 0,041) : Smax = ES – ei = +25 – (–41) = 66 µm ; Smin = EI – es = 0 – (–25) = 25 µm ; TS = Smax – Smin = 66 – 25 = 41 µm ; TS = TD + Td = 27 + 16 = 41 µm. 3.2. Calculer les caractéristiques limites de l'ajustement avec un espace dans le système d'arbre ∅40 F7 (++0,050 0,025) h6 (−0,016) : Smax = ES – ei = +50 – (–16) = 66 µm ; Smin = EI – es = +25 – 0 = 25 µm ; TS = Smax – Smin = 66 – 25 = 41 µm ; TS = TD + Td = 27 + 16 = 41 µm. 4. Construire des schémas de l'emplacement des champs de tolérance pour les atterrissages du même nom (Fig. 1.13). 34 Métrologie, normalisation et certification Fig. 1.13 Disposition des champs de tolérance d'atterrissage : a - dans le système de trous ; b - dans le système d'arbre. Conclusion. Les exemples considérés ont montré que les paliers du même nom avec les mêmes dimensions nominales, spécifiés dans différents systèmes , sont interchangeables, puisqu’ils ont les mêmes caractéristiques ultimes. Ainsi, pour les ajustements ∅40Н7/f6 et ∅40F7/h6, les écarts les plus petits et les plus grands sont respectivement égaux : Smin = 25 µm ; Smax = 66 µm. Exemple 2 pour une tâche de règle spéciale (3ème niveau de difficulté). Pour un ajustement donné ∅50H7/k6, former un ajustement interchangeable du même nom. Calculez les caractéristiques limites des deux atterrissages. Construire des schémas de l'emplacement des champs de tolérance pour les atterrissages du même nom. Solution. 1. L’ajustement de transition dans le système de trous ne doit pas être plus grossier que la 8ème qualité : ∅50H7/k6. Cela correspond à un ajustement du même nom dans le système d'arbres ∅50K7/h6 2. Déterminer la valeur de la tolérance, le type et la valeur des écarts principal et secondaire pour les champs de tolérance formant les ajustements du même nom. 2.1. Calculer les valeurs de tolérance des 6ème et 7ème (IT6, IT7) qualifications pour une taille nominale de 50 mm, qui correspond à l'unité de tolérance i = 1,6 µm : IT6 = a ⋅ i = 10 ⋅ 1,6 = 16 µm ; Chapitre 1. Normalisation de la précision des joints cylindriques lisses 35 IT7 = a ⋅ i = 16 ⋅ 1,6 = 25 µm. 2.2. Déterminer le type (supérieur ou inférieur) et les valeurs des principaux écarts des champs de tolérance du trou et de l'arbre pour l'ajustement ∅50H7/k6 (Tableau B.2, B.3 de l'Annexe B) : H → EI = 0 ; k → ei = +2 µm. 2.3. Les deuxièmes écarts des champs de tolérance du trou et de l'arbre sont calculés à travers l'écart principal et la valeur de tolérance (conformément aux formules de calcul de la tolérance dimensionnelle par écarts) : TD = ES – EI ; Td = es – ei. Calculez le deuxième écart des champs de tolérance d’ajustement ∅50H7/k6 : H7 → ES = EI + IT7 = 0 + 25 = +25 µm ; k6 → es = ei + IT6 = +2 + 16 = +18 µm. 2.4. Pour un ajustement dans le système d'arbre ∅50K7/h6, déterminer l'écart principal du champ de tolérance du trou K7 selon une règle spéciale, puisque l'ajustement est transitoire, pas plus grossier que la 8ème qualité : ∆ = IT7 – IT6 = 25 – 16 = 9 µm ; ES = –ei + ∆ = –2 + 9 = +7 µm, où ES est l'écart principal du champ de tolérance du trou K7 ; ei est l'écart principal du champ de tolérance du même nom pour l'arbre k6. 2.5. Calculez le deuxième écart du champ de tolérance du trou K7 : EI = ES – IT7 = +7 – 25 = –18 µm. 2.6. L'écart principal du champ de tolérance de l'arbre principal h6 est es = 0. Le deuxième écart : ei = es – IT6 = 0 – 16 = –16 µm. 36 Métrologie, normalisation et certification 3. Désigner les débarquements de manière mixte : 4. Calculer les caractéristiques limites de ces débarquements. 4.1. Calculer les caractéristiques limites de l'ajustement de transition dans le système de trous ∅50H7/k6 : Smax = Dmax – dmin = ES – ei = 25 – 2 = 23 µm ; Nmax = dmax – Dmin = es – EI = 18 – 0 = 18 µm ; TS/N = Smax + Nmax = 23 + 18 = 41 µm ; TS/N = TD + Td = 25 + 16 = 41 µm. 4.2. Calculer les caractéristiques limites de l'ajustement de transition dans le système d'arbres ∅50K7/h6 : Smax = Dmax – dmin = ES – ei = +7 – (–16) = 23 µm ; Nmax = dmax – Dmin = es – EI = 0 – (–18) = 18 µm ; TS/N = Smax + Nmax = 23 + 18 = 41 µm ; TS/N = TD + Td = 25 + 16 = 41 µm. 5. Construire des schémas de l'emplacement des champs de tolérance pour les atterrissages du même nom (Fig. 1.14). Riz. 1.14 Disposition des champs de tolérance d'atterrissage : a - ∅50H7/k6 ; b - ∅50K7/h6. Chapitre 1. Normalisation de la précision des joints cylindriques lisses 37 Conclusion. Les exemples considérés ont montré que les paliers du même nom avec des dimensions nominales égales, spécifiés dans différents systèmes, sont interchangeables, puisqu'ils ont les mêmes caractéristiques limites. Ainsi, pour les ajustements ∅50H7/k6 et ∅50K7/h6, le plus grand écart et la plus grande interférence, respectivement, sont égaux à Smax = 23 µm ; Nmax = 18 µm. 1.1.4. AFFECTATION DES AJUSTEMENTS PAR LA MÉTHODE DE SIMILARITÉ PARTIE THÉORIQUE À LA LEÇON PRATIQUE 1.4 Méthode des précédents (analogues) La méthode consiste dans le fait que le concepteur, lors de la conception de nouveaux composants et mécanismes, leur attribue les mêmes ajustements qui ont été utilisés dans le même type de produit préalablement conçu et utilisé. Méthode de similarité Il s'agit d'un développement de la méthode précédente et repose sur la classification des pièces de machines selon leurs caractéristiques de conception et de fonctionnement et sur la publication d'ouvrages de référence avec des exemples d'utilisation d'ajustements (Annexe B.6). L'inconvénient de cette méthode réside dans la description qualitative plutôt que quantitative des caractéristiques opérationnelles et dans la difficulté de les identifier avec les caractéristiques de la structure nouvellement conçue. Recommandations pour l'attribution des ajustements à l'aide de la méthode de similarité. Attribution des ajustements avec un écart. Les ajustements se caractérisent par un jeu minimum garanti Smin, nécessaire pour placer le lubrifiant entre les surfaces de contact des joints mobiles, pour compenser les déformations thermiques, les erreurs de forme et de localisation afin d'assurer l'assemblage du produit. Exigences de base pour les atterrissages autorisés : température de fonctionnement ne doit pas dépasser 50°C ; 38 Métrologie, normalisation et certification le rapport entre la longueur de raccordement et le diamètre ne doit pas dépasser le rapport l:d ≤ 1:2 ; les coefficients de dilatation linéaire du trou et de l'arbre doivent être proches les uns des autres ; Plus la vitesse angulaire de rotation est élevée, plus la valeur de l'écart garanti doit être grande. Objectif des ajustements serrés. Les ajustements sont destinés aux connexions permanentes fixes sans fixation supplémentaire avec des vis, des broches, etc. L'immobilité relative est obtenue grâce aux contraintes résultant du matériau des pièces d'accouplement. Les principales méthodes d'assemblage de pièces avec ajustement serré : pressage longitudinal - assemblage sous pression due à l'effort axial à température normale ; pressage transversal - assemblage avec préchauffage de la partie femelle ou refroidissement de la partie femelle jusqu'à une certaine température. Objectif des atterrissages de transition. Les ajustements de transition sont conçus pour les connexions fixes mais détachables de pièces, assurent un bon centrage et sont utilisés avec une fixation supplémentaire. Ces atterrissages diffèrent les uns des autres par la probabilité d'obtenir des écarts ou des interférences (tableau 1.9). Tableau 1.9 Probabilité d'obtention de jeux ou d'interférences dans les ajustements de transition Désignation de l'ajustement Nom de l'ajustement Probabilité des jeux Probabilité d'interférence H7/n6 aveugle 1% 99% H7/m6 serré 20% 80% H7/k6 tendu 60% 40% H7/ js6 dense 99% 1% ORDRE DE LA LEÇON PRATIQUE 1.4 (3ÈME NIVEAU DE COMPLEXITÉ) Familiarisez-vous avec la partie théorique de la section. Recevez un devoir (option) de travaux pratiques. Les options sont données en annexe A (A.1–A.12) en taille D1 ou D2. Chapitre 1. Normalisation de la précision des joints cylindriques lisses 39 Tâche. Déterminer l'ajustement pour une connexion donnée (options A.1 à A.12) ; en tenant compte des exigences, calculer les caractéristiques limites et les tolérances d'ajustement, construire un schéma de configuration des champs de tolérance d'ajustement et enregistrer l'ajustement à l'aide d'une méthode mixte. La tâche doit être présentée sous la forme d’une carte des données initiales. Solution. 1. Déterminer à quel groupe appartient l'ajustement (selon la description de la nature de la connexion et sa finalité) : avec jeu, interférence ou transition. 2. Déterminez le système d'atterrissage sur la base de l'analyse de conception conjointe. 3. Sélectionnez le type d'interface (combinaison des principaux écarts des champs de tolérance du trou et de l'arbre) selon le tableau B.6. 4. Déterminer la précision de l'ajustement : la qualité de la précision, en tenant compte de la préférence pour l'utilisation des ajustements et des champs de tolérance selon les tableaux B.4 et B.5. 5. Déterminer les écarts et tolérances maximaux selon les tableaux B.1 à B.3. 6. Calculez les caractéristiques limites et la tolérance d'ajustement. 7. Construisez un schéma de l'emplacement des champs de tolérance d'atterrissage et enregistrez l'atterrissage en utilisant une méthode mixte. EXEMPLE D'EXERCICE PRATIQUE 1.4 Carte des données initiales Nom des données initiales Valeur des données initiales Taille nominale de la connexion et sa valeur D = 65 mm Nom des pièces incluses dans la connexion Engrenage hélicoïdal 4 et broche 6 Exigences pour le fonctionnement de la connexion ( de la description au dessin) La roue dentée hélicoïdale 4 selon D2 est bien centrée par rapport à l'axe de la broche et comporte deux clavettes diamétralement situées. 1. Déterminez le groupe de plantation. Une connexion fixe avec fixation supplémentaire avec deux clés est spécifiée, dans laquelle il est nécessaire d'assurer un centrage précis 40 Métrologie, normalisation et certification. Ces conditions correspondent à un atterrissage de transition (tableau B.6). 2. Désignez un système d'atterrissage. La connexion comprend un engrenage hélicoïdal et une broche. Étant donné qu'un diamètre donné de l'arbre est relié à un trou et que les surfaces internes sont plus difficiles à traiter, nous sélectionnons le système de trous préféré CH. Ainsi, nous attribuons au trou de l'engrenage hélicoïdal un champ de tolérance du trou principal H. 3. Sélectionnez le type d'accouplement. En utilisant la méthode de similarité, nous attribuons le type d'atterrissage suivant H/js (Tableau B.6). Pour ce type, les écarts sont plus probables que les interférences. Il permet un montage et un démontage faciles, un centrage précis et est utilisé pour les pièces de rechange nécessitant une fixation supplémentaire dans des grades précis : arbres du 4ème au 7ème et trous du 5ème au 8ème. 4. Déterminez la précision de l’ajustement. En analysant la conception et les conditions de fonctionnement de cette connexion, nous attribuons l'atterrissage H7/js6. Cet ajustement est utilisé dans les connexions suivantes : cuvettes de roulement de 4e et 5e classes de précision dans des boîtiers, engrenages reliés à l'arbre par deux clavettes, fourreau de contre-pointe d'un tour (Tableau B.6). 5. Déterminez les écarts et tolérances maximaux du trou et de l'arbre. À l'aide du tableau B.1, trouvez les tolérances des 6e et 7e qualifications sur la gamme de tailles de 50 à 80 : IT6 = 19 µm ; IT7 = 30 µm. L'écart supérieur pour ∅65Н7 est égal à la tolérance, soit 30 µm. L'arbre ∅65js6 a un champ de tolérance symétrique, c'est-à-dire ±9,5 µm. 6. Calculez les caractéristiques limites et la tolérance d'ajustement ∅65 H7(+0,030). js6(±0,0095) Dimensions limites du trou : Dmax = D + ES = 65 + 0,030 = 65,030 mm ; Chapitre 1. Normalisation de la précision des joints cylindriques lisses 41 Dmin = D + EI = 65 + 0 = 65 mm. Dimensions limites de l'arbre : dmax = d + es = 65 + 0,0095 = 65,0095 mm ; dmin = d + ei = 65 + (–0,0095) = 64,9905 mm. Interférence maximale : Nmax = dmax – Dmin = 65,0095 – 65 = 0,0095 mm. Jeu maximum : Smax = Dmax – dmin = 65,030 – 64,9905 = 0,0395 mm. Écart moyen probable : Sm = (Smax – Nmax)/2 = (0,0395 – 0,0095)/2 = 0,015 mm. Tolérance d'ajustement : TS/N = Smax + Nmax = 0,0095 + 0,0395 = 0,049 mm ou TS/N = TD + Td = 0,030 + 0,019 = 0,049 mm. 7. Construisez un schéma de l'emplacement des champs de tolérance d'atterrissage (Fig. 1.15). Riz. 1.15 Localisation des champs de tolérance d'ajustement 42 Métrologie, normalisation et certification 1.1.5. ATTRIBUTION D'UN ATTERRISSAGE PAR LA MÉTHODE DE CALCUL PARTIE THÉORIQUE POUR LEÇON PRATIQUE 1.5 La méthode de calcul est la méthode la plus justifiée pour attribuer un atterrissage. Elle est basée sur des calculs techniques d'assemblages pour la résistance, la rigidité, etc. Cependant, les formules ne prennent pas toujours pleinement en compte la nature complexe des phénomènes physiques se produisant dans l'assemblage. L'inconvénient de cette méthode est la nécessité de tester des prototypes avant de lancer la production en série d'un nouveau produit et d'ajuster les ajustements dans le produit développé. La méthode de calcul est utilisée lorsque, en raison des conditions de fonctionnement du mécanisme, les valeurs maximales de jeux ou d'interférences sont limitées, par exemple pour les paliers lisses, les connexions à presse critiques, etc. Par exemple, lors du calcul d'un ajustement avec un jeu de la forme H/h, utilisée comme ajustement de centrage, déterminer tout d'abord la valeur maximale admissible la plus élevée d'excentricité ou de déformation thermique des pièces, si la température de fonctionnement diffère de manière significative de la normale. Lors du calcul des ajustements transitoires (principalement des ajustements d'essai), la probabilité d'obtenir des jeux et des interférences dans la connexion, le plus grand jeu en fonction de l'excentricité maximale autorisée connue des pièces à connecter, ou la plus grande force d'assemblage à l'interférence de montage la plus élevée sont déterminés, et pour les traversées à paroi mince, un calcul de résistance est effectué. Dans les ajustements serrés, l'interférence minimale admissible est calculée sur la base des forces les plus grandes possibles agissant sur l'accouplement, et l'interférence maximale est calculée à partir de la résistance des pièces. Après avoir calculé les caractéristiques limites, il est nécessaire de sélectionner un ajustement standard avec des caractéristiques limites proches de celles calculées. Chapitre 1. Normalisation de la précision des joints cylindriques lisses 43 La sélection d'un ajustement standard est effectuée dans l'ordre suivant. 1. Sur la base des résultats de l'analyse de la conception de l'assemblage, le système d'atterrissage est déterminé. Dans la plupart des cas, les plantations sont attribuées au système de trous selon vos préférences. Cas typiques d'attribution de paliers dans le système de puits - voir paragraphe 1.1.4. 2. La tolérance de jeu, d'ajustement serré ou de transition est calculée en fonction des caractéristiques spécifiées : Tpos = TS = Smax – Smin ; (1,25) Tpos = TN = Nmax – Nmin ; (1.26) Tpos = TS/N = Smax + Nmax. (1.27) 3. Pour déterminer la tolérance d'ajustement standard, il est nécessaire de déterminer la précision d'ajustement relative apos (le nombre d'unités de tolérance d'ajustement), sur la base des formules (1.7) et (1.12) : Tpos = TD + Td = aD ⋅ i + ad ⋅ i = i ⋅ (aD + ad), (1.28) où aD + ad = apos, c'est-à-dire la somme des nombres d'unités de tolérance du trou et de l'arbre est égale au nombre d'unités de tolérance d'ajustement ; i = ipos - unité de tolérance d'ajustement dont la valeur dépend de la taille nominale de l'ajustement (Tableau B.1). Il s’ensuit que apos = Tpos/i. (1.29) 4. Sur la base d'un nombre connu d'unités de tolérance d'ajustement, les numéros de qualité du trou et de l'arbre sont déterminés conformément au deuxième signe de l'ajustement principal : les numéros de qualité du trou et de l'arbre sont identiques ou diffèrent de un (rarement par deux). Ainsi, aD = ad = apos/2. Ensuite, selon le tableau B.1, la valeur standard calculée la plus proche du nombre d'unités de tolérance du trou et de l'arbre est déterminée, par laquelle le numéro de qualité est déterminé. 5. Si la valeur du nombre d'unités de tolérance se situe entre deux valeurs standards, des notes correspondant à ces valeurs standards sont attribuées au trou et à l'arbre (plus grossière - au trou, plus 44 Métrologie, normalisation et certification fine - au arbre), avec la somme aD + ad doit être proche de la valeur calculée d'apos, par exemple apos = 35, puis avec aD = ad = 35/2 = 17,5 - la précision du trou et de l'arbre correspond à ≈ IT7 (a = 16). 6. L'ajustement peut être combiné en fonction de la qualité si un arbre à roulement est installé sur le même diamètre. Dans ce cas, il faut limiter la précision de l’arbre. Par exemple, IT6 (ad = 10), alors aD = 35 – 10 = 25, ce qui correspond à la précision du trou de IT8. 7. Les champs de tolérance pour le trou et l'arbre sont attribués en fonction du système d'ajustement sélectionné (CH ou CH), des tolérances du trou et de l'arbre (Tableau B.1) et de la valeur de l'une des caractéristiques limites de l'ajustement, à partir de laquelle l'écart principal du champ de tolérance de la pièce non principale est calculé (arbre ou trou) dans l'ordre suivant : d'abord, déterminer les tolérances du trou et de l'arbre selon le tableau B.1 et le deuxième écarts des pièces principales selon aux formules (1.8) et (1.10) de la leçon pratique 1.1 : ES = EI + ITn (de A à H) ; ei = es – ITn (de a à h) ; pour les ajustements avec jeu, interférence et transition spécifiés dans le système de trous, les principaux écarts sont calculés en conséquence selon les formules suivantes : es = EI – Smin ; (1. 30) ei = ES + Nmin ; (1,31) ei = ES – Smax ; (1.32) pour les ajustements avec jeu, avec interférence et par transition spécifiés dans le système d'arbres, les écarts principaux sont calculés en conséquence selon les formules suivantes : EI = es + Smin ; (1,33) ES = ei – Nmin ; (1.34) ES = ei + Smax. (1.35) Chapitre 1. Normalisation de la précision des joints cylindriques lisses 45 Sur la base des valeurs calculées des principaux écarts de l'arbre ou du trou selon les tableaux B.2 et B.3, les valeurs standard les plus proches sont sélectionnées. 8. Ensuite, les deuxièmes écarts maximaux du puits ou du trou non principal sont déterminés à l'aide des formules (1.8) à (1.10) de la leçon pratique 1.1, en fonction du groupe d'atterrissages. ORDRE DE LA LEÇON PRATIQUE 1.5 (3ÈME NIVEAU DE COMPLEXITÉ) Familiarisez-vous avec la partie théorique de la section. Recevez un devoir (option) de travaux pratiques. Les options sont données en annexe A (A.1–A.12) pour la taille D3. Exercice. Sélectionnez un ajustement standard pour une connexion donnée en fonction des caractéristiques limites spécifiées à l'aide de la méthode de calcul. Calculez les caractéristiques limites et la tolérance d'ajustement standard, construisez un diagramme de disposition des champs de tolérance d'ajustement et enregistrez l'ajustement à l'aide d'une méthode mixte. La tâche doit être présentée sous la forme d’une carte des données initiales. Solution. 1. Déterminer à quel groupe appartient l'ajustement (selon la description de la nature de la connexion et sa finalité) : avec jeu, interférence ou transition. 2. Déterminez le système d'atterrissage en analysant la conception de la connexion. 3. Déterminez la précision de l’ajustement. 3.1. Calculez la tolérance d'atterrissage en fonction de son groupe à l'aide de la formule (1.26), ou (1.27), ou (1.28). 3.2. Déterminez la précision relative de l'ajustement (le nombre d'unités de tolérance d'ajustement apos). Calculez le nombre d'unités de tolérance d'ajustement à l'aide de la formule (1.29). 3.3. À l'aide du tableau B.1, déterminez la qualité de l'arbre et du trou. Lors de l'attribution de qualités au trou et à l'arbre, il est nécessaire de s'efforcer d'assurer le respect du deuxième signe de l'ajustement principal, c'est-à-dire attribuer les mêmes qualités à l'arbre et au trou ou avec une différence de nombres de qualité égale à un. 46 Métrologie, normalisation et certification 3.4. Trouvez les tolérances du trou et de l'arbre selon le tableau B.1. 4. Déterminez les écarts principaux et secondaires du trou et de l'arbre. 4.1. Le système d'ajustement sélectionné détermine la pièce principale (trou principal pour CH et arbre principal pour Ch). La partie principale aura un écart principal égal à 0, et la seconde est déterminée en fonction du type d'écart principal (ES ou ei) et de la tolérance. 4.2. Déterminez la position du champ de tolérance d'une autre pièce (pas la pièce principale) à l'aide des formules (1.30)–(1.32) ou (1.33)–(1. 35) en fonction du groupe d'atterrissages à travers des valeurs connues de Smin ; Smax ou Nmin ; Nmax et en tenant compte des écarts acceptés de la pièce principale. 4.3. Sélectionnez les écarts principaux et secondaires standards des champs de tolérance du trou et de l'arbre (Tableau B.2 ou B.3). Notez les champs de tolérance sous forme mixte. 5. Calculer les caractéristiques limites et la tolérance d'atterrissage à l'aide des formules de l'exercice pratique 1.2. 6. Construisez un schéma de disposition des champs de tolérance d'atterrissage. 7. Déterminez l'erreur lors de la sélection d'un ajustement en fonction de la tolérance d'ajustement et des caractéristiques limites. L'erreur tolérée dans la sélection basée sur les caractéristiques d'ajustement peut être de ± 10 %. La formule pour déterminer l'erreur (∆Tpos) a la forme : ∆Tpos Tset − Tst ⋅ 100 % ≤ ±10 %, Tset où ∆Tpos est l'erreur de sélection de l'ajustement en fonction de la tolérance d'ajustement, c'est-à-dire l'ampleur relative de la différence entre le champ de tolérance standard attribué et celui spécifié ; Tzad - tolérance d'ajustement spécifiée ; Tst - tolérance de l'ajustement standard sélectionné. Vérifiez l'exactitude de la sélection de l'ajustement en comparant les valeurs standards des jeux maximaux (préférences) avec celles spécifiées : pour les ajustements avec un écart Smax st ≤ Smax ; Smin st ≈ Smin ; pour les ajustements serrés Nmax st ≈ Nmax ; Nmin st ≥ Nmin. Chapitre 1. Normalisation de la précision des joints cylindriques lisses 47 EXEMPLE D'EXERCICE PRATIQUE 1.5 Mappage des données initiales avec la Figure A.12 Nom des données initiales Valeur des données initiales Taille nominale du joint et sa valeur Nom des pièces incluses dans le joint D = 36 mm Fraise 11 et broche 6 Caractéristiques d'ajustement spécifiées pour la méthode calculée d'attribution des ajustements, µm : Smax= Smin= Exigences pour le fonctionnement de la connexion (de la description au dessin) 42 2 Aux deux extrémités de la broche, des fraises 11 sont installés, qui sont périodiquement retirés pour affûter ou réajuster la solution de la machine. 1. Déterminez le groupe de plantation. Il est nécessaire d'attribuer un ajustement standard avec des caractéristiques proches de celles spécifiées. Les jeux limites sont spécifiés, par conséquent un ajustement avec jeu doit être attribué. 2. Déterminez le système de plantation. Aux deux extrémités de la broche, 11 couteaux sont installés, qui sont périodiquement retirés pour affûter ou réajuster la machine. Également le long du diamètre D, à la même extrémité de la broche, se trouvent une rondelle de réglage et une bague de protection pour des ajustements de nature différente. Ainsi, nous attribuons le système d'arbres Ch (Tableau B.6). 3. Déterminez la précision de l’ajustement. 3.1. Calculez la tolérance d'ajustement : TS = Smax – Smin = 42 – 2 = 40 µm. 3.2. Déterminez la précision relative de l'ajustement (le nombre d'unités de tolérance d'ajustement as). En utilisant la taille nominale, nous trouvons l'unité de tolérance (Tableau. B.1) - je = 1,6 µm. Calculons le nombre d'unités de tolérance d'ajustement : aS = TS 40 = ≈ 25. i 1,6 48 Métrologie, normalisation et certification 3.3. Déterminez la qualité de l’arbre et du trou. Sur la base du fait que aS = aD + ad et conformément au principe de l'ajustement de base selon lequel la précision du trou et de l'arbre est égale (les numéros de qualité du trou et de l'arbre sont identiques ou diffèrent d'un), nous acceptons aD = 16, ad = 10. Cela correspond au 7ème grade pour le trou et au 6ème grade pour le puits. 3.4. Trouvez les tolérances du trou et de l'arbre. À l'aide du tableau B.1, nous déterminons la tolérance du trou TD = IT7 = 25 µm et la tolérance de l'arbre Td = IT6 = 16 µm. 4. Déterminez les écarts principaux et secondaires du trou et de l'arbre. 4.1. Puisque l'ajustement est attribué dans le système d'arbres, nous attribuons le champ de tolérance de l'arbre principal h6 à l'arbre avec l'écart principal es = 0. 4.2. Nous déterminerons l'écart du deuxième arbre en tenant compte de la tolérance de 6e année selon le tableau B.2 : ei = es – IT6 = 0 – 16 = –16 µm. Écrivons le champ de tolérance de l'arbre de manière mixte : 4.3. Déterminons la déviation principale du trou. Puisqu'un ajustement avec jeu dans le système d'arbre est attribué, l'écart principal du champ de tolérance du trou sera l'écart limite inférieur, qui est déterminé par l'écart minimum spécifié : EI = Smin + es = 2 + 0 = +2 µm. 4.4. Selon GOST 25346-89 (tableau B.3), nous sélectionnons la plage de tolérance de trou standard. Il n'existe pas de plage de tolérance standard pour un trou avec un écart principal de EI = +2 µm. Le plus proche de cette disposition sera le champ de tolérance du trou principal H7 avec l'écart principal EI = 0 µm. 4.5. Nous calculerons le deuxième écart du champ de tolérance des trous en fonction de la tolérance du 7ème degré : ES = EI + IT7 = 0 + 25 = +25 µm. Chapitre 1. Normalisation de la précision des joints cylindriques lisses 49 Écrivons le champ de tolérance du trou de manière mixte : ∅36Н7 (+0,025). Ainsi, nous attribuerons un ajustement à la liaison « fraise-broche » : ∅36 H7 (+0,025). h6 (−0,016) L'ajustement est combiné selon les systèmes, puisque le trou est spécifié dans le système de trous et l'arbre est spécifié dans le système d'arbres. 5. Calculez les caractéristiques limites et la tolérance d'ajustement. Le calcul des caractéristiques consiste à déterminer les dimensions maximales du trou et de l'arbre et à déterminer les valeurs des jeux maximaux et de la tolérance d'ajustement. Dimensions limites du trou : Dmax = D + ES = 36 + 0,025 = 36,025 mm ; Dmin = D + EI = 36 + 0 = 36 mm. Dimensions limites de l'arbre : dmax = d + es = 36 + 0 = 36 mm ; dmin = d + ei = 36 + (–0,016) = 35,984 mm. Jeu minimum : Smin = Dmin – dmax = 36 – 36 = 0 mm. Jeu maximum : Smax = Dmax – dmin = 36,025 – 35,984 = 0,041 mm. Écart moyen probable : Sm = (Smax + Smin)/2 = (0,041 + 0)/2 = 0,0205 mm. Tolérance d'ajustement : TS = Smax – Smin = 0,041 – 0 = 0,041 mm = 41 µm ; TS = TD + Td = 25 + 16 = 41 µm = 0,041 mm. 50 Métrologie, normalisation et certification 6. Construisez un diagramme de l'emplacement des champs de tolérance pour l'ajustement désigné (Fig. 1.16). 7. Vérification de l'exactitude du calcul et de la sélection de l'atterrissage. Déterminer l'erreur ∆Tpos pour sélectionner un ajustement en fonction de la tolérance : ∆Tpos = Tset − Tst ⋅ 100 % ; Tback ∆Tpos = 40 − 41 ⋅ 100 % = 2,5 %< 10%. 40 Проверить правильность подбора посадки сравнением стандартных значений предельных зазоров (натягов) с заданными: Smaх ст = 41 ≤ Smax = 42; Smin ст = 0 ≈ Smin = 2. Следовательно, посадка назначена верно. Рис. 1.16 Схема расположения полей допусков вала и отверстия посадки Глава 1. Нормирование точности гладких цилиндрических соединений 51 1.2. ДОПУСКИ РАЗМЕРОВ, ВХОДЯЩИХ В РАЗМЕРНУЮ ЦЕПЬ 1.2.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ К ПРАКТИЧЕСКОМУ ЗАНЯТИЮ 1.6 Размерная цепь - совокупность геометрических размеров (звеньев), расположенных по замкнутому контуру и определяющих взаимные положения и точность элементов деталей при изготовлении, измерении и сборке. По области применения размерные цепи можно разделить на конструкторские (сборочные), технологические (операционные, детальные) и измерительные. Звено размерной цепи - один из размеров, образующих размерную цепь. Звенья размерной цепи обозначаются заглавной буквой русского алфавита с числовым индексом, определяющим порядковый номер звена в цепи. Размерная цепь состоит из составляющих звеньев и одного замыкающего звена. Простейшей размерной цепью будет соединение вала с отверстием (рис. 1.17а). Эта размерная цепь содержит наименьшее число размеров (три), которые расположены параллельно и получены в результате обработки вала и втулки: диаметр вала d (А2), диаметр отверстия втулки D (А1). В результате сборки этих деталей получается замыкающее звено - зазор S (А∆), если размер отверстия будет больше размера вала до сборки, или натяг N (А∆), если размер вала будет больше размера отверстия до сборки. Простейшая технологическая размерная цепь двухступенчатого валика (рис. 1.17б) состоит из габаритного размера А1, ступени вала А2 и замыкающего звена, оставшейся части вала А∆, которая получается за счет обтачивания меньшего диаметра на длину А2. Схема размерной цепи - графическое изображение размерной цепи. Замыкающее звено - звено, получаемое в размерной цепи последним в результате решения поставленной задачи, 52 Метрология, стандартизация и сертификация Рис. 1.17 Виды размерных цепей: а - конструкторская (сборочная); б - технологическая (операционная). в том числе при изготовлении, сборке и измерении. В размерной цепи должно быть только одно замыкающее звено, которое получается последним в результате сборки, обработки или измерения (размер контролируемой детали). Составляющее звено - звено размерной цепи, изменение которого вызывает изменение замыкающего звена. Все составляющие звенья по характеру влияния на замыкающее звено делятся на увеличивающие и уменьшающие. Увеличивающие звенья - звенья, при увеличении которых замыкающее звено увеличивается. Уменьшающие - звенья, при увеличении которых замыкающее звено уменьшается. На рисунке 1.18 представлена схема размерной цепи, в которой звенья А1–А6 - составляющие звенья, А∆ - замыкающее звено. Для определения характера составляющего звена используют правило обхода по контуру размерной цепи. Для этого предварительно выбирают направление обхода размерной цепи (может быть любое). Оно совпадает с направлением левонаправленной стрелки (←), проставленной над замыкающим звеном. Обходя цепь в этом направлении, над Глава 1. Нормирование точности гладких цилиндрических соединений 53 составляющими звеньями расставляют стрелки в направлении обхода. Увеличивающие звенья обозначаются стрелкой над буквой, направленной вправо а уменьшающие - стрелкой, направленной влево Правило. Все составляющие звенья, имеющие такое же направление стрелок, которое имеет стрелка над замыкающим звеном, являются уменьшающими звеньями, а звенья, имеющие противоположное направление, - увеличивающими . По взаимному расположению размеров цепи делятся на плоские (звенья цепи расположены произвольно в одной или нескольких произвольных параллельных плоскостях) и пространственные (звенья цепи расположены произвольно в пространстве). В зависимости от вида звеньев цепи делятся на линейные (звенья цепи - линейные размеры, расположенные на параллельных прямых) и угловые (звенья цепи представляют собой угловые размеры, отклонения которых могут быть заданы в линейных величинах, отнесенных к условной длине, или в градусах). По месту в изделии цепи делятся на детальные (определяют точность относительного положения поверхностей или осей одной детали) и сборочные (определяют точность относительного положения поверхностей или осей деталей, образующих сборочную единицу). По характеру звеньев цепи делятся на скалярные (все звенья - скалярные величины), векторные (все Рис. 1.18 Схема размерной цепи 54 Метрология, стандартизация и сертификация звенья - векторные погрешности) и комбинированные (часть звеньев - векторные погрешности, остальные - скалярные величины). Перед тем как построить размерную цепь, следует выявить замыкающее звено. Для этого по чертежам общих видов и сборочных единиц выявляются и фиксируются все требования к точности, которым должно удовлетворять изделие или сборочная единица, например: точность взаимного расположения деталей, обеспечивающая качественную работу изделия при эксплуатации (перпендикулярность оси шпинделя станка к рабочей плоскости стола); точность взаимного расположения деталей, обеспечивающая собираемость изделия , . При выявлении замыкающих звеньев их номинальные размеры и допускаемые отклонения устанавливаются по стандартам, техническим условиям, на основании опыта эксплуатации аналогичных изделий, а также путем теоретических расчетов и специально поставленных экспериментов. Для нахождения составляющих звеньев после определения замыкающего звена следует идти от поверхностей (осей) деталей, образующих замыкающее звено, к основным базам (осям) этих деталей, от них - к основным базам деталей, образующих первые детали, и т. д. до образования замкнутого контура. В число составляющих звеньев необходимо включать размеры деталей, непосредственно влияющих на замыкающее звено, и стремиться к тому, чтобы от каждой детали в линейную цепь входил только один размер. Каждая размерная цепь должна состоять из возможно меньшего числа звеньев (принцип «кратчайшей» размерной цепи). 1.2.2. МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ РАЗМЕРНЫХ ЦЕПЕЙ При решении размерных цепей могут быть использованы два метода расчета: метод расчета размерной цепи на max-min; вероятностный метод расчета. Глава 1. Нормирование точности гладких цилиндрических соединений 55 Метод расчета размерной цепи на max-min - метод расчета размерной цепи, при котором требуемая точность замыкающего звена размерной цепи получается при любом сочетании размеров составляющих звеньев. При этом предполагают, что в размерной цепи одновременно могут оказаться все звенья с предельными значениями, причем в любом из двух наиболее неблагоприятных сочетаний (все увеличивающие звенья имеют наибольшее предельное значение, а все уменьшающие звенья - наименьшее предельное значение или наоборот). В результате размер замыкающего звена будет максимальным или минимальным. Преимущества такого метода заключаются в простоте, наглядности, небольшой трудоемкости вычислительных работ, полной гарантии от брака из-за неточности замыкающего звена. Недостатком является то, что полученные по этому методу результаты часто не соответствуют фактическим. Метод экономически целесообразен лишь для цепей малой точности или для точных цепей с небольшим числом составляющих звеньев. Вероятностный метод расчета - метод расчета размерной цепи, учитывающий явление рассеяния и вероятность различных сочетаний отклонений составляющих звеньев. Этот метод допускает малый процент изделий, у которых замыкающее звено выйдет за рамки поля допуска. При этом расширяются допуски составляющих цепь размеров и тем самым снижается себестоимость изготовления деталей. В данном практическом занятии используется только метод расчета размерной цепи на max-min, а вероятностный метод расчета рассматривается в спецкурсах. Уравнения размерных цепей устанавливают взаимосвязь между параметрами замыкающего звена и составляющих звеньев. Для конструкторских (сборочных) линейных скалярных цепей передаточное отношение принимается для увеличивающих звеньев ξ = +1, для уменьшающих звеньев - ξ = –1. Тогда уравнения размерных цепей при расчете на max-min можно представить в следующем виде. 56 Метрология, стандартизация и сертификация 1. Уравнение номиналов. По определению размерной цепи следует, что сумма всех номинальных размеров, включая и замыкающее звено, равна нулю: Исходя из этого равенства, можно найти номинальный размер замыкающего звена: где ξ = ±1 - передаточное отношение; ρ - число составляющих звеньев. Или с учетом характера звена (передаточного отношения) получим уравнение номиналов для расчета размерной цепи на max-min (номинал замыкающего звена равен разности суммы номиналов увеличивающих звеньев и суммы номиналов уменьшающих звеньев): (1.36) где n - число увеличивающих звеньев; k - число уменьшающих звеньев. 2. Уравнение допусков. Допуск замыкающего звена (или поле рассеяния размера замыкающего звена) равен сумме допусков составляющих звеньев: (1.37) где p = n + k - число составляющих звеньев; 3. Уравнения предельных отклонений: верхнее отклонение замыкающего звена равно разности суммы верхних отклонений увеличивающих звеньев и суммы нижних отклонений уменьшающих звеньев: (1.38) Глава 1. Нормирование точности гладких цилиндрических соединений 57 нижнее отклонение замыкающего звена равно разности суммы нижних отклонений увеличивающих звеньев и суммы верхних отклонений уменьшающих звеньев: (1.39) При расчете конструкторских размерных цепей обычно решаются две задачи: прямая и обратная. Прямая задача заключается в том, что по предельным размерам и допуску замыкающего звена определяются допуски и предельные отклонения составляющих звеньев. Это основная задача, решаемая при проектировании. Дано: А∆; Т∆; ЕS∆; EI∆ (параметры замыкающего звена). Найти: Аj; Тj; ЕSj; EIj (параметры составляющих звеньев). Обратная задача заключается в том, что по размерам, предельным отклонениям и допускам составляющих звеньев определяется размер, допуск и предельные отклонения замыкающего звена. Эта задача используется при проверочных расчетах. Дано: Аj; Тj; ЕSj; EIj (параметры составляющих звеньев) Найти: А∆; Т∆; ЕS∆; EI∆ (параметры замыкающего звена). Нахождение точности составляющих звеньев при решении прямой задачи может осуществляться двумя способами: 1. Способ равных допусков. Этот способ применим в случае, когда все размеры цепи входят в один интервал размеров. Тогда допуски составляющих звеньев будут равны среднему допуску Тm: ТА1 = ТА2 = ... = ТАp = Тm. Средний допуск определяется по формуле (1.40) 58 Метрология, стандартизация и сертификация 2. Способ одного квалитета. Все размеры могут быть выполнены по какому-либо одному квалитету (или двум ближайшим квалитетам), который определяется нахождением среднего числа единиц допуска аm (средней относительной точности). Величины допусков при этом будут определены в зависимости от номинального размера (табл. Б.1). Известно, что допуск есть произведение единицы допуска на число единиц допуска. Это справедливо для любого звена размерной цепи: Tj = ijaj, где ij - единица допуска для каждого звена, мкм; aj - число единиц допуска каждого звена. Следовательно, уравнение допусков размерной цепи можно представить в следующем виде при условии, что число единиц допуска a у всех звеньев одинаковое (т. е. точность звеньев одинаковая): Так как допуски составляющих звеньев неизвестны, на основании уравнения размерных цепей (1.37) сумму допусков составляющих звеньев заменим допуском замыкающего звена, который задан по условию задачи. Определим среднее число единиц допуска размерной цепи - аm: (1.41) Если в размерную цепь включены стандартные звенья (ширина подшипника), необходимо из допуска замыкающего звена исключить сумму допусков стандартных звеньев, так как допуск этих звеньев уже известен и изменять его нельзя. В этом случае число единиц допуска определяется только для нестандартных звеньев - аmнест: Глава 1. Нормирование точности гладких цилиндрических соединений 59 (1.42) где t - число стандартных звеньев; p - число всех составляющих звеньев; (ρ − t) - число нестандартных звеньев; Tjст - допуск стандартного звена; ijнест - единица допуска нестандартного звена. Для определения полей допусков на размеры составляющих звеньев, кроме квалитета, необходимо назначить основные отклонения в зависимости от вида размеров: для охватываемых - h, охватывающих - H, остальных - js. Например, на рисунке 1.17а размер - охватывающий, размер - охватываемый; на рисунке 1.17б размер - охватывающий, относится к группе остальных размеров, т. е. не относится ни к охватываемым, ни к охватывающим. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКОГО ЗАНЯТИЯ 1.6 (РАСЧЕТ РАЗМЕРНОЙ ЦЕПИ НА MAX-MIN) (3-Й УРОВЕНЬ СЛОЖНОСТИ) Задание. По предельным размерам и допуску замыкающего звена определить допуски и предельные отклонения составляющих звеньев. Выполнить проверку, решив обратную задачу. Даны предельные размеры замыкающего звена и номинальные размеры составляющих звеньев. Варианты заданий указаны в Приложении А.13. 1. Решить прямую задачу. 1.1. Представить схему размерной цепи и указать, какие звенья охватываемые, а какие охватывающие. 1.2. Определить номинальный размер, предельные отклонения и допуск замыкающего звена. 1.3. Определить номинальный размер (номинал) замыкающего звена по уравнению номиналов размерной цепи (1.36). 60 Метрология, стандартизация и сертификация 1.4. Определить предельные отклонения через предельные размеры и номинал замыкающего звена. 1.5. Рассчитать допуск замыкающего звена по предельным размерам или предельным отклонениям. 1.6. Определить характер составляющих звеньев (увеличивающие или уменьшающие звенья). 1.7. Определить точность составляющих звеньев, используя способ равных квалитетов (формулы 1.41 и 1.42). Назначить одинаковый квалитет на все звенья. 1.8. Определить вид и значения (табл. Б.1) основных отклонений полей допусков составляющих звеньев в зависимости от вида размера (для охватываемых - h; охватывающих - H; остальных - js). 2. Решить обратную задачу. 2.1. Выполнить проверку по уравнению допусков (1.37). При большой разнице между полем рассеяния и допуском замыкающего звена выполнить согласование по квалитетам (изменить квалитет у одного звена). 2.2. Выполнить проверку по предельным отклонениям (1.38), (1.39). Для корректировки расположения поля рассеяния замыкающего звена выбрать самое простое по конструкции согласующее звено. Рассчитать новые предельные отклонения согласующего звена, подставив в левую часть Т а б л и ц а 1.10 Номинальный размер звена, мм Значение единицы допуска ij, мкм Обозначение размеров размерной цепи, Аj Расчет размерной цепи методом на «максимум - минимум» после назначения полей допусков по расчетному значению аm 55 1,9 55Js10(±0,06) 55Js10(±0,06) 3 0,6 3h10(–0,04) 3h10(–0,04) 22 1,3 22h10(–0,084) 22h11(–0,13) 22h11(–0,13) 32 1,6 32h10(–0,10) 32h10(–0,10) 32h10(–0,10) ω∆ = 0,344 ω∆ = 0,39 ω∆ = 0,4 Т∆ 0,4 A∆ 2–0,4 - Принятые значения звеньев размерной цепи ω∆ < T∆ после согласования значений допусков после согласования предельных отклонений 55Js10(±0,06) 2–0,4 Глава 1. Нормирование точности гладких цилиндрических соединений 61 уравнений требуемые значения предельных отклонений замыкающего звена. 2.3. Представить результаты расчета размерных цепей в виде таблицы (табл. 1.10). ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКОГО ЗАНЯТИЯ 1.6 (РАСЧЕТ РАЗМЕРНОЙ ЦЕПИ НА MAX-MIN) Задание. Необходимо обеспечить собираемость деталей с валом (Приложение А.13, табл. А.25, рис. А.13; вариант 13-1). Исходные данные: 1) предельные размеры замыкающего звена (зазор между торцами вала 13 и зубчатого колеса 3): А∆min = 1,6 мм; A∆max = 2,0 мм; 2) номинальные размеры составляющих звеньев: длина ступени вала 13 - А1 = 53 мм; буртик втулки 7 - А2 = 3 мм; длина втулки 7 - А3 = 22 мм; длина (высота) зубчатого колеса 3 - А4 = 32 мм. Решение. 1. Решить прямую задачу. 1.1. На рисунке 1.19 представлена схема размерной цепи, в которую включены размеры, влияющие на замыкающее звено, по одному от каждой детали. Размеры А2, А3, А4 - охватываемые; размер А1 не относится ни к охватываемым, ни к охватывающим (группа остальных размеров). Рис. 1.19 Схема размерной цепи 62 Метрология, стандартизация и сертификация Для обеспечения полной взаимозаменяемости сборки решение следует вести методом расчета на max-min, так как цепь невысокой точности. 1.2. Определить номинальный размер, предельные отклонения и допуск замыкающего звена. 1.3. Определить номинальный размер замыкающего звена: А∆ = (32 + 22 + 3) – 55 = 2 мм. 1.4. Определить предельные отклонения замыкающего звена через его предельные размеры и номинал: ES∆ = A∆max – А∆ = 2 – 2 = 0; EI∆ = А∆min – A∆ = 1,6 – 2 = –0,4 мм. 1.5. Определить допуск замыкающего звена: Т∆ = A∆max – А∆min = 2 – 1,6 = 0,4 мм = 400 мкм. Записать номинал и предельные отклонения замыкающего звена в виде исполнительного размера: А∆ = 2–0,4 (нулевое отклонение не обозначается). 1.6. Определить характер составляющих звеньев. Для этого обходим цепь слева направо в соответствии с левонаправленной стрелкой, указанной над замыкающим звеном. Расставляем стрелки над составляющими звеньями в направлении обхода. В соответствии с правилом обхода по контуру размерной цепи определяем характер составляющих звеньев: звено - уменьшающее; звенья - увеличивающие. 1.7. Определить точность составляющих звеньев. Так как номинальные размеры составляющих звеньев относятся к разным интервалам размеров, для определения точности составляющих звеньев используем способ одного квалитета, т. е. рассчитаем среднее число единиц допуска с учетом отсутствия в цепи стандартных звеньев по формуле (1.41): Глава 1. Нормирование точности гладких цилиндрических соединений 63 Ближайшее к рассчитанному значению аm = 74 стандартное число единиц допуска равно аm = 64, что соответствует 10-му квалитету. Поэтому принимаем для всех звеньев 10-й квалитет. 1.8. Определить вид и значения основных отклонений полей допусков составляющих звеньев в зависимости от вида размера (для охватываемых - h; охватывающих - H; остальных - js). Так как звено А1 относится к третьей группе размеров, назначим на него поле допуска js10, а для звеньев А2, А3, А4 (как на охватываемые) поле допуска h10. Составляющие звенья будут иметь следующие размеры: 2. Решить обратную задачу 2.1. Выполним проверку по допускам. Рассчитаем поле рассеяния замыкающего звена: ω∆ = 120 + 40 + 84 + 100 = 344 = 0,344 < 0,4 на 0,056 мм. Так как разница между полем рассеяния ω∆ = 0,344 мм и заданным допуском замыкающего звена T∆ = 0,4 мм получилась слишком большая, изменим 10-й квалитет звена А3 на 11-й квалитет. Тогда Это позволяет расширить поле рассеяния замыкающего звена на следующую величину: IT11 – IT10 = 0,130 – 0,084 = 0,046 мм, т. е. поле рассеяния при этом будет равно ω∆ = 0,39 мм. Примечание. Звено А3 выбрано потому, что разница между допусками 10-го и 11-го квалитетов для номинального размера этого звена наиболее близко приближает поле 64 Метрология, стандартизация и сертификация рассеяния замыкающего звена к полю допуска замыкающего звена. 2.2. Выполним проверку по предельным отклонениям: ES∆ = – [–0,060] = +0,060 мм; EI∆ = [(–0,040) + (–0,13) + (–0,10)] – [(+0,06)] = –0,33 мм. Следовательно, поле рассеяния замыкающего звена по предельным отклонениям равно: ω∆ = ES∆ – EI∆ = 0,06 – (–0,33) = 0,39 мм. Это совпадает со значением поля рассеяния, полученным по уравнению допусков: ω∆ = 0,39 мм, т. е. расчет предельных отклонений замыкающего звена выполнен правильно. Однако расположение поля рассеяния замыкающего звена, полученное по отклонениям (рис. 1.20а), не соответствует заданному положению поля допуска (рис. 1.20б). 2.3. Для обеспечения заданного расположения поля допуска замыкающего звена выберем самое простое по конструкции согласующее звено. Таким звеном будет звено А2 (высота буртика втулки). Принимаем его отклонения за неизвестные и решаем уравнения отклонений размерной цепи относительно этих неизвестных, подставив в левую часть уравнений требуемые отклонения (А∆ = 3–0,4) замыкающего звена. 0 = – [(–0,06)]; Рис. 1.20 Расположение поля допуска замыкающего звена: а - полученное по отклонениям; б - заданное. Глава 1. Нормирование точности гладких цилиндрических соединений 65 ESA2 = –0,06 мм; –0,4 = – [(+0,06)]; EIA2 = –0,11 мм. В результате для звена А2 получили новые предельные отклонения и допуск звена: TA2 = 0,05 мм. Таким образом, расширение допуска компенсирующего звена и изменение его предельных отклонений позволили получить замыкающее звено в заданных пределах (рис. 1.20б). Все расчеты внесем в таблицу 1.10. ГЛ А В А 2 НОРМИРОВАНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ И ГЕОМЕТРИЧЕСКИМ ДОПУСКАМ 2.1. ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ И ЕЕ НОРМИРОВАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЮ 2.1 Н а поверхности детали после обработки остаются следы от кромок режущего инструмента в виде неровностей и гребешков, близко расположенных друг от друга. Шероховатостью поверхности называется совокупность неровностей с относительно малыми шагами, выделенная на базовой длине (l). Нормирование шероховатости поверхности по ГОСТ 2789-73 выполнено с учетом рекомендаций международных стандартов. Установлены (рис. 2.1) шесть параметров: три высотных (Ra; Rz; Rmax), два шаговых (Sm; S) и параметр относительной опорной длины профиля (tp) , , . Рис. 2.1 Профилограмма шероховатости поверхности Глава 2. Нормирование требований к шероховатости поверхности 67 Характеристика параметров шероховатости: Ra - среднее арифметическое отклонение профиля, мкм: (2.1) где yi - расстояние между любой точкой профиля и средней линией m, cредняя линия имеет форму номинального профиля и проводится так, что в пределах базовой длины среднее квадратическое отклонение профиля до этой линии минимально; n - количество рассматриваемых точек профиля на базовой длине. Rz - высота неровностей профиля по 10 точкам, мкм: (2.2) где Himax; Himin - высота наибольшего выступа и глубина наибольшей впадины, мкм. Соотношение между Ra и Rz колеблется в пределах от 4 до 7 раз; Rz больше, чем Ra. Rmax - наибольшая высота профиля - расстояние между линией выступов и линией впадин, мкм; Sm - средний шаг неровностей профиля по средней линии в пределах базовой длины, мм: (2.3) где n - количество шагов в пределах базовой длины; Smi - шаг неровностей профиля по средней линии. S - средний шаг местных выступов профиля (по вершинам) в пределах базовой длины, мкм: (2.4) где n - количество шагов в пределах базовой длины; Si - шаг местных выступов профиля. tp - относительная опорная длина профиля в %: 68 Метрология, стандартизация и сертификация (2.5) где p - уровень сечения профиля в процентах - это расстояние между линией выступов и линией, пересекающей профиль эквидистантно линии выступов; за 100% принимается Rmax; bi - длина отрезка, отсекаемая на заданном уровне в материале, мм; l - базовая длина, мм. Направления неровностей обработки зависят от метода и технологии изготовления, влияют на работоспособность, износостойкость и долговечность изделия. Условные обозначения направления неровностей (табл. 2.1) указывают на чертеже при необходимости. Т а б л и ц а 2.1 Условное обозначение направлений неровностей Тип направления неровностей Обозначение Тип направления неровностей Параллельное Произвольное Перпендикулярное Кругообразное Перекрещивающееся Радиальное Обозначение Точечное Выбор параметров производится в зависимости от эксплуатационных свойств поверхности. Предпочтительным принят параметр Ra - среднее арифметическое отклонение профиля, так как он определяет шероховатость по всем точкам профиля (табл. В.1). Глава 2. Нормирование требований к шероховатости поверхности 69 Точечное направление неровностей дают поверхности, полученные методом порошковой металлургии, электроискровым методом, травлением и др. Средняя высота неровностей по 10 точкам Rz используется в тех случаях, когда нельзя измерить Ra на приборах типа профилометр путем ощупывания поверхности алмазной иглой (острые кромки, мягкий материал, особо чистая поверхность). Шаговые параметры влияют на виброустойчивость, сопротивление в волноводах и электропроводность в электротехнических деталях. Параметр tp необходимо учитывать при высоких требованиях к контактной жесткости и герметичности. В ГОСТ 2789-59 предусматривалось 14 классов шероховатости в порядке уменьшения значений параметров. В сравнительной таблице В.1 даны соотношения между классами шероховатости и другими высотными параметрами. С 1983 г. для всех классов введен ряд значений Ra предпочтительного применения по 1-му варианту. Определение значений параметров шероховатости может быть выполнено методом подобия и расчетным методом. Метод подобия (табл. В.2) ориентируется на экономическую точность, которая устанавливает зависимость шероховатости и формы поверхности от допуска размера и применяемого отделочного метода обработки. Минимальные требования к шероховатости поверхности в зависимости от допусков размера и формы даны в таблице В.3 . Примеры выбора числовых значений Ra в зависимости от вида соединения даны в таблице В.4. При расчетном методе учитывается зависимость параметров шероховатости поверхности от допуска размера, так как при обеспечении требуемой точности размера изменяется шероховатость и точность геометрической формы поверхности. Для деталей жесткой конструкции (L ≤ 2d) соотношение допусков размера (Т) и формы поверхности (Тф) установлены три уровня относительной геометрической точности (ГОСТ 24643-81): А - нормальный, используемый наиболее часто в машиностроении для поверхностей без особых требований 70 Метрология, стандартизация и сертификация к точности формы при низкой скорости вращения или перемещения; В - повышенный, используемый для поверхностей, работающих при средних нагрузках и скоростях до 1500 об/мин, при оговоренных требованиях к плавности хода и герметичности уплотнений. Поверхности, образующие соединения с натягом или по переходным посадкам при воздействии больших скоростей и нагрузок, при наличии ударов и вибраций; С - высокий, рекомендуемый для поверхностей, работающих в подвижных соединениях при высоких нагрузках и скоростях свыше 1500 об/мин, при высоких требованиях к плавности хода, герметичности уплотнения и при необходимости трения малой величины; при высоких требованиях к точности центрирования, прочности соединения в условиях воздействия больших нагрузок, ударов и вибраций. Значения коэффициентов формы (Kф) и шероховатости (Kr) приведены в таблице 2.2. Т а б л и ц а 2.2 Значения коэффициентов Kф и Kr Уровень относительной геометрической точности цилиндрические поверхности плоские поверхности Значение коэффициента Kф Значение коэффициента Kr А 0,3 0,6 0,05 В 0,2 0,4 0,025 С 0,12 0,25 0,012 Значение Ra можно рассчитать по формуле Ra = KrТ, (2.6) где Т - допуск на размер, ограничивающий данную поверхность (Td или TD); Kr - коэффициент шероховатости поверхности по таблице 2.2. Расчетное значение округлить в сторону уменьшения до величины, указанной в таблице В.1, вариант 1. Указание требований к шероховатости поверхностей производится на чертежах согласно ЕСКД по ГОСТ 2.30973 «ЕСКД. Обозначения шероховатости поверхностей». Глава 2. Нормирование требований к шероховатости поверхности 71 Рис. 2.2 Место и порядок записи параметров шероховатости Обозначение шероховатости состоит из условного значка и числовых значений . Структура обозначения шероховатости поверхности приведена на рисунке 2.2. При применении знака без указания параметра и способа обработки его изображают без полки. В обозначении шероховатости применяют один из знаков: - основной знак, когда метод обработки поверхности чертежом не регламентируется; - знак, соответствующий поверхности, полученной удалением слоя металла (точением, сверлением, фрезерованием, шлифованием и т. д.); - знак, соответствующий поверхности в состоянии поставки, без удаления слоя металла (литье, штамповка, поковка и т. д.). Согласно ГОСТ 2.309-73 с 01.01.2005 г. при задании параметров шероховатости: обязательно указывать символы (Ra, Rz, S, tp) перед их числовым значением; все параметры записывать под полочкой. Под полочкой могут быть указаны: условные обозначения неровностей, базовая длина и все параметры шероховатости по строчкам, начиная с Ra; над полочкой указывают способ обработки и другие дополнительные требования (например, полировать); 72 Метрология, стандартизация и сертификация знак «остальное» для поверхностей, обрабатываемых с одинаковыми требованиями, указывать в верхнем правом углу чертежа, например, или; обработку поверхностей сложного контура «кругом» указывать так: . Знак шероховатости может указываться на контурной линии чертежа, на размерных линиях или на их продолжениях, на рамке допуска формы, на полках линий - выносок (рис. 2.3а). При указании двух и более параметров шероховатости поверхности в обозначении шероховатости значения параметров записывают сверху вниз в следующем порядке (рис. 2.3б): параметры высоты неровностей профиля; параметры шага неровностей профиля; относительная опорная длина профиля. При нормировании требований к шероховатости поверхности параметрами Ra, Rz, Rmax базовую длину в обозначении шероховатости не приводят, если она соответствует ГОСТ 2789-73 для выбранного значения параметра шероховатости (табл. В.1). В данном примере указано (рис. 2.3б): среднеарифметическое отклонение профиля Ra не более 0,1 мкм на базовой длине l = 0,25 мм (в обозначении Рис. 2.3 Примеры обозначения шероховатости: а - возможное размещение знака шероховатости; б - указание нескольких параметров. Глава 2. Нормирование требований к шероховатости поверхности 73 Рис. 2.4 Варианты обозначения шероховатости в правом углу чертежа: а - все поверхности имеют одинаковую шероховатость; б - часть поверхностей имеет одинаковую шероховатость (остальные); в - часть поверхностей по данному чертежу не обрабатывается (полочка не рисуется, параметры не указываются. базовая длина не указана, так как соответствует значению, определенному стандартом для данной высоты неровностей); средний шаг неровностей профиля Sm должен находиться в пределах от 0,063 до 0,040 мм на базовой длине l = 0,8 мм; относительная опорная длина профиля на 50%-ном уровне сечения должна находиться в пределах 80 ± 10% на базовой длине l = 0,25 мм. Примеры задания требований к шероховатости поверхности: означает Ra ≤ 1,6 мкм, метод обработки поверх ности чертежом не регламентируется; означает Rz≤ 40 мкм, обработка резанием; означает Ra ≤ 12,5 мкм, поверхность без удале ния слоя металла (литье, штамповка, поковка и т. д.). Обозначение шероховатости поверхностей повторяющихся элементов изделия (отверстий, пазов, зубьев и т. д.), количество которых указано на чертеже, а также обозначение шероховатости одной и той же поверхности, независимо от числа изображений или поверхностей, имеющих одинаковую шероховатость и образующих контур, наносят один раз. В правом верхнем углу чертежа указывают общие требования к поверхностям детали, варианты задания таких требований указаны на рисунке 2.4. 74 Метрология, стандартизация и сертификация ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКОГО ЗАНЯТИЯ 2.1 (1-Й УРОВЕНЬ СЛОЖНОСТИ) Ознакомиться с теоретической частью раздела. Получить задание (вариант) практической работы. Варианты заданы в таблице 2.3. Т а б л и ц а 2.3 Варианты заданий к практическому занятию 2.1 № варианта Обозначение шероховатости поверхности № варианта 1 15 2 16 3 17 4 18 5 19 6 20 Обозначение шероховатости поверхности Глава 2. Нормирование требований к шероховатости поверхности 75 П р о д о л ж е н и е т а б л. 2.3 № варианта Обозначение шероховатости поверхности № варианта 7 21 8 22 9 23 10 24 11 25 12 26 13 27 14 28 Обозначение шероховатости поверхности 76 Метрология, стандартизация и сертификация Задание. По заданному варианту расшифровать условное обозначение шероховатости. Решение. 1. Указать вид условного значка, обозначающего требования к шероховатости поверхности. 2. Определить тип направления неровностей. 3. Определить наименование параметров шероховатости, их условное обозначение и числовое значение. 4. Указать базовую длину и объяснить ее назначение. ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКОГО ЗАНЯТИЯ 2.1 Задание. По заданному варианту расшифровать условное обозначение шероховатости. Дано: Решение. 1. Использован знак - метод обработки поверхности чертежом не регламентируется. 2. Направление неровностей не регламентируется, т. е. соответствует методу обработки. 3. Шероховатость нормируется по: параметру Ra (среднее арифметическое отклонение профиля), значение которого не должно превышать 0,1 мкм; средний шаг неровностей профиля по средней линии Sm в пределах (0,063–0,040) мм; относительная опорная длина профиля tp, задана на уровне 50% и должна составлять 80 ± 10%; 4. Базовая длина l = 0,25 мм для Ra не указывается, так как ее числовое значение соответствует числовому значению параметра Ra (табл. В.1); базовая длина l = 0,8 мм для Sm указана, базовая длина l = 0,25 мм для tp указана, так как эти параметры на приборах профилометр - профилограф измеряются на больших базовых длинах. Глава 2. Нормирование требований к шероховатости поверхности 77 2.2. НОРМИРОВАНИЕ ОТКЛОНЕНИЙ ФОРМЫ ПОВЕРХНОСТИ 2.2.1. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ 2.2, 2.3, 2.4 В ГОСТ 24642 (не действует в РФ) даны термины и определения, относящиеся к допускам формы; на территории России введен в действие с 01.01.2012 г. ГОСТ Р 53442, который устанавливает определения и правила указания на чертежах геометрических допусков (формы, ориентации, месторасположения и биения). Однако необходимо рассмотреть некоторые понятия ГОСТ 24642-81, так как аналогичных им в новом стандарте нет. Отклонением формы EF (∆ф) называется отклонение формы реального элемента от номинальной формы, оцениваемое наибольшим расстоянием от точек реального элемента по нормали к прилегающему элементу (рис. 2.5). Шероховатость поверхности в отклонение формы не включается. Номинальная поверхность - это идеальная поверхность, форма которой задана чертежом или другой технической документацией. Реальная поверхность - это поверхность, ограничивающая тело и отделяющая его от environnement. Les écarts de forme sont évalués sur toute la surface (sur toute la surface) ou dans une zone normalisée, si la surface, la longueur ou l'angle du secteur est précisé, et, le cas échéant, sa localisation en surface. Si l'emplacement de la section n'est pas spécifié, elle est alors considérée comme étant située sur toute la surface ou le profil. Les écarts de forme de la surface sont mesurés le long de la normale à la surface adjacente comme la plus grande distance entre les points de la surface réelle et la surface adjacente, qui est considérée comme nominale. Surface adjacente - une surface ayant la forme d'une surface nominale, en contact avec la surface réelle et située à l'extérieur du matériau de la pièce de sorte que l'écart par rapport à celui-ci du point le plus éloigné de la surface réelle dans la zone normalisée ait une valeur minimale . Les écarts de forme du profil sont évalués de la même manière - par rapport à la ligne adjacente. La tolérance de forme TF (Тф) est la plus grande valeur d'écart de forme admissible. Les tolérances de forme peuvent être : complexes (planéité, cylindricité, rondeur, tolérance de forme) profil donné); élémentaire (convexe, concave, ovale, coupé, conique, en forme de selle, en forme de tonneau). L'écart par rapport à la rondeur ∆cr est la plus grande distance entre les points du profil réel et le cercle adjacent (Fig. 2.6). Principaux types d'écarts partiels de profil coupe transversale surfaces cylindriques - ovalité (Fig. 2.7a) et coupe (Fig. 2.7b). Des écarts particuliers du profil de section longitudinale sont en forme de cône (Fig. 2.8a), en forme de tonneau (Fig. 2.8b), en forme de selle (Fig. 2.8c). Dans tous les cas, l'écart de forme est déterminé en termes de rayon : (2.7) Les tolérances de forme de surface ne sont attribuées que si, en fonction des conditions de fonctionnement du produit, elles doivent être respectées. Chapitre 2. Normalisation des exigences en matière de rugosité de surface Fig. 2.6 Écart par rapport à la rondeur Fig. 2.7 Types particuliers d'écarts par rapport à la rondeur : a - ovalité ; b - couper. Riz. 2.8 Types particuliers d'écarts dans la forme du profil de la section longitudinale : a - conicité ; b - en forme de tonneau ; c - forme de selle. 79 80 La métrologie, la normalisation et la certification soient inférieures à la tolérance de taille. Les types de tolérances de forme et autres tolérances géométriques sont présentés dans le Tableau B.5. Le nom d'une tolérance géométrique est constitué du mot « tolérance » et de la caractéristique géométrique de l'élément normalisé par celle-ci, par exemple « tolérance de rectitude ». L'exception est la tolérance de positionnement, qui dans la pratique établie est appelée « tolérance de position ». Les valeurs numériques des tolérances pour la forme et l'emplacement des surfaces sont établies par GOST 24643-81 selon 16 degrés de précision (tableaux B.6 et B.7). Les tableaux considèrent 12 degrés, car pour les surfaces rugueuses, GOST 30893.2 est utilisé pour les tolérances générales. Les valeurs numériques des tolérances de forme de surface peuvent être déterminées par la méthode de calcul et la méthode de similarité. 2.2.2. DÉTERMINATION DES VALEURS NUMÉRIQUES DES TOLÉRANCES DE FORME DE SURFACE La méthode de similarité est utilisée lorsque la précision de la taille de la surface considérée est connue. Le degré de précision de la forme de la surface est déterminé en fonction des conditions de précision économique d'une structure rigide (Tableau B.2). Le degré de précision est réduit de un si L/d est compris entre 2 et 5 ; deux degrés de précision plus grossiers si L/d > 5. La méthode de calcul est basée sur la relation entre les tolérances dimensionnelles et les tolérances de forme et la rugosité de la surface. Lorsque l'on considère la relation entre la tolérance de taille et la tolérance de forme, pour les pièces cylindriques, le diamètre de la surface considérée est accepté, et pour les pièces plates, une tolérance sur l'épaisseur de la pièce, puisque la plus grande erreur est égale à cette tolérance, c'est-à-dire 100 %. Tfmax = Td. Pour les pièces cylindriques, la tolérance de forme est spécifiée en termes de rayon, de sorte que la plus grande erreur de forme est considérée comme étant égale à 50 % de la tolérance de diamètre : Tf max = Td/2. Chapitre 2. Normalisation des exigences de rugosité de surface 81 Pour le niveau A, tolérance de forme (
Le manuel traite des moyens et des méthodes de réalisation de travaux sur divers types de normalisation et de certification. Les fondements scientifiques, techniques, réglementaires, méthodologiques et organisationnels de la normalisation et de la certification des produits et services sont présentés. Afin d'harmoniser les travaux dans le domaine de la normalisation et de la certification, la méthodologie et la pratique de la certification à l'étranger sont examinées en détail. Donné grand nombre exemples et données de référence sous forme de tableaux et de diagrammes. Après chaque chapitre, des questions de test et des devoirs sont donnés.
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A.G.Sergeev
M.V.Latyshev
V.V. Teregerya
PRATIQUE
SUR LA MÉTROLOGIE, LA NORMALISATION, LA CERTIFICATION
Vladimir 2005
A.G. Sergueïev, M.V. Latyshev, V.V. Teregerya
PRATIQUE
SUR LA MÉTROLOGIE, LA NORMALISATION, LA CERTIFICATION
Didacticiel
Vladimir 2005
CDU 621,753(076) + 658,516(075,8)
Critique
Atelier sur la métrologie, la normalisation, la certification / Compilé par : A.G. Sergeev, M.V. Latyshev, V.V. Teregerya ; Vladimir. État univ. Vladimir, 2005. p.
Compilé conformément au programme de cours « Métrologie, normalisation, certification » pour les spécialités 120301, 114000, 210200
Les sections du manuel contiennent du matériel de formation pratique sur les thèmes suivants du cours « Métrologie, normalisation, certification » : fondements juridiques de la normalisation, classification de la documentation technique, élaboration de spécifications techniques de produits et services, contrôle de l'exactitude des pièces de fabrication. , concepts de base de connexions et d'ajustements, norme nationale ESDP , sélection de méthodes et moyens de mesure des dimensions linéaires, traitement des résultats de mesures multiples directes, bases de la certification.
Destiné aux étudiants à temps plein des spécialités citées.
Il. Tableau . Bibliographie nom
CDU 621,753(076 + 658,516
1. NORMALISATION
1.1. CADRE JURIDIQUE ET DOCUMENTS RÉGLEMENTAIRES POUR LA NORMALISATION DE LA FÉDÉRATION DE RUSSIE
Dispositions de base. Le principal document de la Fédération de Russie sur la normalisation est la loi « Sur la réglementation technique », ainsi que les lois « Sur la garantie de l'uniformité des mesures », « Sur la protection des droits des consommateurs » et les résolutions du gouvernement de la Fédération de Russie. adopté pour mettre en œuvre ces lois de la Fédération de Russie.
La loi « sur la réglementation technique » établit la base juridique de la normalisation dans la Fédération de Russie et définit les droits et obligations des participants régis par la loi fédérale sur les relations. Il réglemente les relations découlant de l'élaboration, de l'adoption, de l'application et de l'utilisation d'exigences obligatoires pour les produits, les processus de production, l'exploitation et l'élimination, ainsi que l'élaboration, l'adoption, l'application et l'utilisation sur une base volontaire d'exigences pour les produits, les processus de production, l'exploitation, le stockage, le transport, la vente et l'élimination, l'exécution de travaux ou la prestation de services. Les autres lois et réglementations fédérales de la Fédération de Russie relatives au domaine de la normalisation (y compris celles qui prévoient directement ou indirectement le contrôle du respect des exigences des règlements techniques) sont appliquées dans la mesure où elles ne contredisent pas le document principal. Les autorités exécutives fédérales ont le droit d'émettre des actes à caractère uniquement consultatif dans le cadre de la réglementation technique, à l'exception de la réglementation relative aux produits (travaux, services) de défense et aux produits (travaux, services) dont les informations constituent un secret d'État. Si un traité international de la Fédération de Russie dans le domaine de la réglementation technique établit des règles autres que celles prévues par la loi fédérale fondamentale, les règles du traité international sont appliquées, et s'il résulte du traité international que son application nécessite la publication d'un acte interne, les règles du traité international sont appliquées, l'accord et l'adoption de la législation de la Fédération de Russie sur sa base (voir Annexe 1).
Pour renforcer le rôle de la normalisation dans le progrès scientifique et technologique, améliorer la qualité des produits et l'efficacité de leur production, le Système national de normalisation russe (RNSS) a été développé. La base du RNSS est le système de normalisation de l'État (GOST R 1.0 – 92.
GSS RF. Dispositions de base ; GOST 1.5 – 2002. Normes d'État de la Fédération de Russie. Normes. Exigences générales pour la construction, la présentation, la conception, le contenu et la désignation ; GOST R 1.8 – 2002. GSS RF. Normes interétatiques. Règles pour le développement, l'application, la mise à jour et la fin des travaux effectués dans la Fédération de Russie ; GOST R 1.9 – 95. GSS RF. La procédure de marquage des produits et services avec un signe de conformité aux normes de l'État ; GOST R 1.12 – 99. GSS RF. Termes et définitions. etc.) telle que modifiée à la lumière de la loi fédérale « sur la réglementation technique ». Le RSNS établit la base juridique de la normalisation dans la Fédération de Russie pour tous les organismes gouvernementaux, ainsi que pour les entreprises et les entrepreneurs, les associations publiques, et détermine les mesures de protection par l'État des intérêts des consommateurs et de l'État par l'élaboration et l'application de documents réglementaires. sur la normalisation.
La normalisation, telle que définie par l'ISO/CEI, est l'établissement et l'application de règles dans le but de rationaliser les activités dans un certain domaine au profit et avec la participation de toutes les parties intéressées, en particulier pour réaliser des économies globales optimales tout en respectant les conditions d'exploitation. (utilisation) et les exigences de sécurité.
Selon la loi fédérale « sur la réglementation technique », la normalisation est effectuée dans le but : d'augmenter le niveau de sécurité de la vie ou de la santé des citoyens, des biens des personnes physiques ou morales, des biens de l'État ou des municipalités, de la sécurité environnementale, de la sécurité de la vie. ou la santé des animaux et des végétaux et promouvoir le respect des exigences réglementaires techniques ; augmenter le niveau de sécurité des installations, en tenant compte des risques d'urgences naturelles et techniques ; assurer le progrès scientifique et technologique; accroître la compétitivité des produits, des travaux et des services ; utilisation rationnelle des ressources; compatibilité technique et informationnelle ; comparabilité des résultats de recherche (tests) et de mesure, des données techniques et économiques et statistiques ; interchangeabilité des produits. La normalisation est guidée par les principes suivants : application volontaire des normes ; une prise en compte maximale lors de l'élaboration de normes des intérêts légitimes des parties intéressées ; application d'une norme internationale comme base pour l'élaboration d'une norme nationale, sauf dans les cas où une telle application est reconnue comme impossible en raison de l'incohérence des exigences des normes internationales avec les caractéristiques climatiques et géographiques de la Fédération de Russie, techniques et ( ou) des caractéristiques technologiques ou pour d'autres raisons ou la Fédération de Russie dans
conformément aux procédures établies, s'est opposé à l'adoption d'une norme internationale ou de ses dispositions individuelles ; inadmissibilité de créer des obstacles à la production et à la circulation des produits, à l'exécution du travail et à la fourniture de services dans une mesure plus grande que ce qui est minimalement nécessaire pour atteindre les objectifs de la normalisation ; l'inadmissibilité d'établir des normes qui contredisent les réglementations techniques ; garantir les conditions d’une application uniforme des normes.
Les activités de normalisation sont réglementées par des documents réglementaires. Un document normatif de normalisation est un document qui établit des règles, des principes, des normes, des caractéristiques relatives aux objets de normalisation, à divers types d'activités ou à leurs résultats, et est accessible à un large éventail d'utilisateurs. La liste des principaux documents réglementaires en matière de normalisation est présentée à la Fig. 1.1.1.
Les normes internationales sont élaborées et publiées par l'Organisation internationale de normalisation. Les normes nationales sont créées sur la base des normes internationales et sont également utilisées dans les relations économiques internationales. L'objectif principal de ces normes est de promouvoir le développement favorable de la normalisation dans le monde afin de faciliter les échanges internationaux de marchandises et de développer la coopération mutuelle dans le domaine des activités intellectuelles, scientifiques, techniques et économiques.
Les normes internationales et nationales étrangères sont introduites dans la Fédération de Russie par l'adoption de normes nationales ou de réglementations techniques.
Les normes internationales sont largement utilisées dans le monde, leur nombre dépasse actuellement 12 000 et environ un millier de normes sont adoptées ou révisées chaque année. Leur utilisation n’est pas obligatoire pour les pays membres de l’organisation internationale de normalisation. La décision de les utiliser est liée au degré de participation d'un pays particulier à la division internationale du travail et à l'état de son commerce extérieur. En Russie, un processus actif est actuellement en cours pour introduire des normes internationales dans le système national de normalisation.
En figue. 1.1.2 fournit une liste des organisations internationales de normalisation.
Riz. 1.1.1. Liste des principaux documents réglementaires en matière de normalisation
|
Règlements |
|
STP est une norme pour les entreprises et les organisations. |
Riz. 1.1.1. Fin
Riz. 1.1..2. Organisations internationales de normalisation
Affectation de travail. Étudier les principaux documents juridiques sur la normalisation (Loi fédérale « sur la réglementation technique », voir annexe 1), les catégories et types de documents réglementaires sur la normalisation. Familiarisez-vous
découvrez le concept de « normes internationales » et les activités des organisations internationales de normalisation.
Tâches pratiques. Répondez aux questions:
notion de normalisation.
objectifs de normalisation.
Système national de normalisation russe.
définition de la norme.
normalisation internationale.
organismes internationaux de normalisation.
Déterminez les réponses correctes du contrôle de test.
1. Nommez le document réglementaire sur la base juridique de la normalisation dans la Fédération de Russie :
« Loi sur la réglementation technique » ;
« Loi visant à garantir l'uniformité des mesures » ;
« Actes internationaux » ;
"Documents réglementaires et techniques sur la normalisation."
2. Quelle est la nature des exigences des règlements techniques :
Seuls certains d’entre eux sont obligatoires ;
leur utilisation est obligatoire ;
3. Indiquez l'organisation internationale leader dans le domaine de la normalisation :
Commission électrotechnique internationale (CEI);
Comité européen de normalisation (CEN);
Organisation internationale de normalisation (ISO).
4. Ce qu’on appelle une norme :
un document dans lequel, en vue d'une utilisation répétée volontaire, sont établies les caractéristiques des produits, les règles de mise en œuvre et les caractéristiques des processus de production, d'exploitation, de stockage, de transport, de vente et d'élimination, d'exécution de travaux ou de prestation de services ;
Il s'agit d'une activité prévue visant à établir des règles, normes et exigences obligatoires pour l'objet de la normalisation.
5. Ce qu'on appelle la réglementation technique :
document indiquant uniquement les pré-requis techniquesà l'objet de la normalisation ;
un document réglementaire élaboré pour des processus de production spécifiques et leurs éléments liés à la résolution des problèmes d'organisation et de gestion des travaux de normalisation, de métrologie, de certification, d'accréditation, de licence, de contrôle de l'État et de surveillance du respect des exigences obligatoires des réglementations techniques, des normes nationales et internationales.
Il s'agit d'une activité prévue visant à établir des règles, normes et exigences obligatoires pour l'objet de la normalisation.
