Bài giảng Dung sai và Kỹ thuật đo được biên soạn theo đề cương do khoa Kỹ thuật Công nghệ trường Đại học Phạm Văn Đồng xây dựng và thông qua. Nội dung được biên soạn theo tinh thần ngắn gọn, dễ hiểu, gồm có 9 chương cụ thể như: Các khái niệm cơ bản về dung sai lắp ghép; Dung sai và lắp ghép bề mặt trơn; Sai lệch hình dạng, vị trí và nhám bề mặt;
TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHẠM VĂN ĐỒNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ BỘ MÔN CƠ KHÍ ******** TRƯƠNG QUANG DŨNG Bài Giảng DUNG SAI VÀ KỸ THUẬT ĐO (Bậc ĐH – Ngành CNKT Cơ khí; KT Cơ điện tử) QN 06/2020 MỞ ĐẦU Bài giảng Dung sai Kỹ thuật đo biên soạn theo đề cương khoa Kỹ thuật Công nghệ trường Đại học Phạm Văn Đồng xây dựng thông qua Nội dung biên soạn theo tinh thần ngắn gọn, dễ hiểu Các kiến thức toàn giảng có mối liên hệ logic chặt chẽ Tuy vậy, giảng phần nội dung chuyên ngành đào tạo người dạy, người học cần tham khảo thêm tài liệu có liên quan ngành học để việc sử dụng giảng có hiệu Khi biên soạn, cố gắng cập nhật kiến thức có liên quan đến mơn học phù hợp với đối tượng sử dụng cố gắng gắn nội dung lý thuyết với vấn đề thực tế thường gặp sản xuất để giảng có tính thực tiễn cao Nội dung giảng biên soạn với dung lượng 45 tiết, gồm: Chương 1: Cá c khái niệm dung sai lắp ghép; Chương 2: D u n g s a i v l ắ p g h é p b ề m ặ t t r n ; Chương 3: Sai lệch hình dạng, vị trí nhám bề mặt ; Chương 4: Dung sai kích thước lắp ghép mối ghép thơng dụng ; Chương 5: Chuỗi kích thước; Chương 6: Các vấn đề kỹ thuật đo lường; Chương 7:Phương pháp đo thông số chi tiết khí; Chương 8: Lý thuyết sai số phương pháp xử lý kết đo; Chương 9: Chọn phương án đo Trong trình sử dụng giảng cần tham khảo thêm tài liệu liên quan như: Sổ tay Dung sai lắp ghép, sổ tay Công nghệ chế tạo máy… Bài giảng biên soạn cho đối tượng bậc Cao đẳng tài liệu tham khảo cho sinh viên Đại học ngành khí Mặc dù, tơi cố gắng để tránh sai sót lúc biên soạn, chắn khiếm khuyết mong nhận ý kiến đóng góp người sử dụng để hồn chỉnh Tác giả MỤC LỤC PHẦN I DUNG SAI LẮP GHÉP Chương CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ DUNG SAI LẮP GHÉP 1.1 Khái niệm tính đổi lẫn chức chế tạo máy 1.2 Quy định dung sai tiêu chuẩn hóa 1.3 Khái niệm kích thước, sai lệch giới hạn dung sai 1.4 Lắp ghép loại lắp ghép 1.5 Sơ đồ phân bố miền dung sai lắp ghép 12 Câu hỏi ôn tập chương 17 Chương SAI SỐ GIA CƠNG CÁC YẾU TỐ HÌNH HỌC CỦA CHI TIẾT 18 2.1 Khái niệm sai số gia công 18 2.2 Sai số kích thước gia cơng 19 2.3 Sai lệch dung sai hình dạng 25 2.4 Sai lệch dung sai vị trí bề mặt 28 2.5 Cách ghi kí hiệu SL, DS hình dạng vị trí bề mặt vẽ 37 2.6 Nhám bề mặt 38 2.7 Ghi ký hiệu nhám bề mặt vẽ 40 Câu hỏi ôn tập chương .4 Chương DUNG SAI VÀ LẮP GHÉP BỀ MẶT TRƠN 43 3.1 Khái niệm miền dung sai 43 3.2 Hệ thống dung sai 45 3.3 Ghi ký hiệu dung sai lắp ghép vẽ 47 3.4 Chọn lắp ghép 49 Câu hỏi ôn tập chương 53 Chương DUNG SAI KÍCH THƯỚC VÀ LẮP GHÉP CÁC MỐI LẮP GHÉP THÔNG DỤNG 54 4.1 Dung sai lắp ghép ren hệ mét 54 4.2 Dung sai lắp ghép với chi tiết lắp với ổ lăn 57 4.3 Dung sai lắp ghép then 60 4.4 Dung sai lắp ghép then hoa 61 4.5 Dung sai truyền động bánh 64 Câu hỏi ôn tập chương 72 Chương CHUỖI KÍCH THƯỚC 73 5.1 Các khái niệm 73 5.2 Các thành phần chuỗi kích thước 74 5.3 Giải chuỗi kích thước 75 5.4 Ghi kích thước cho vẽ khí 80 Câu hỏi ôn tập chương 83 PHẦN II KỸ THUẬT ĐO Chương CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN CỦA KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG 84 6.1 Các khái niệm 84 6.2 Các nguyên tắc đo 92 Câu hỏi ôn tập chương 94 Chương Phương pháp đo thơng số chi tiết khí 95 7.1 Phương pháp đo kích thước thẳng 95 7.2 Phương pháp đo kích thước góc 97 7.3 Phương pháp đo kích thước lỗ 100 7.4 Phương pháp đo thơng số sai số hình dáng, vị trí bề mặt 104 7.5 Phương pháp đo thông số chi tiết ren 123 7.6 Phương pháp đo thông số chi tiết bánh 129 7.7 Phương pháp đo độ cứng bề mặt 136 Chương Lý thuyết sai số phương pháp xử lý kết đo 137 8.1 Sai số phép đo 137 8.2 Sai số hệ thống phương pháp khắc phục sai số hệ thống 137 8.3 Sai số ngẫu nhiên thông số đặc trưng 139 8.4 Sai số thô tiêu loại sai số thô 144 8.5 Độ xác độ tin cậy kết đo 147 8.6 Phương pháp xác định quan hệ thực nghiệm 160 Chương Chọn phương án đo 161 9.1 Chọn phương án đo 161 9.2 Chọn độ xác phương án đo 164 9.3 Chọn số lần đo 167 Bài giảng: Dung sai Kỹ thuật đo DUNG SAI LẮP GHÉP PHẦN I Chương Trương Quang Dũng CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ DUNG SAI LẮP GHÉP Mục đích: Nhằm cung cấp cho sinh viên kiến thức tính đối lẫn, kích thước, sai lệch giới hạn, dung sai, nhóm lắp ghép hiểu rõ sơ đồ lắp ghép hệ thống lỗ trục Yêu cầu: Sinh viên phải trình bày khái niệm nêu tính tốn loại kích thước, sai lệch giới hạn, dung sai Phân biệt, tính tốn loại lắp ghép vẽ sơ đồ lắp ghép cho hệ thống lỗ trục 1.1 Khái niệm tính đổi lẫn chức chế tạo máy 1.1.1 Bản chất tính đổi lẫn chức Khi thiết kế chế tạo máy hay phận máy, tùy theo chức chúng mà người thiết kế phải đề số thông số kỹ thuật tối ưu như: độ bền, độ xác, suất, hiệu suất, lượng tiêu hao nhiên liệu … Thông số biểu trị số ký hiệu A Máy hay phận máy cấu thành chi tiết máy Do chi tiết máy định đến chất lượng máy phải có thơng số kỹ thuật Ai như: độ xác kích thước, hình dáng, độ cứng, độ bền … xuất phát từ thông số kỹ thuật máy hay phận máy Mối quan hệ tiêu sử dụng máy A thông số chức Ai chi tiết lắp thành máy có dạng: A f ( A1 , A2 , A3 , An ) (i = n ) (1.1) Với Ai đại lượng biến đổi độc lập Do sai số gia công, lắp ráp mà tiêu sử dụng máy A thông số chức Ai chi tiết máy khơng thể đạt độ xác tuyệt đối giá trị thiết kế Bởi cần xác định phạm vi thay đổi hợp lý A Ai quanh giá trị thiết kế, phạm vi thay đổi hợp lý cho phép gọi dung sai tiêu sử dụng máy T dung sai thông số chức chi tiết Ti Trang Bài giảng: Dung sai Kỹ thuật đo Trương Quang Dũng Các chi tiết máy đảm bảo tính đổi lẫn chức thoả mãn điều kiện: n T i 1 f Ti Ai (1.2) Tính đổi lẫn chức nguyên tắc thiết kế, chế tạo đảm bảo phận máy chi tiết máy loại có khả lắp thay cho khơng cần sửa chữa gia cơng bổ sung mà cịn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật kinh tế Tuy nhiên, tùy theo khả chế tạo yêu cầu độ xác mà tính đổi lẫn chức thỏa mãn theo hai hình thức sau: - Đổi lẫn hoàn toàn: Loạt chi tiết máy sản xuất ra, tất đổi lẫn loạt đạt tính đổi lẫn chức hồn tồn Được sử dụng dung sai chế tạo có khả đáp ứng hoàn toàn yêu cầu thiết kế, nghĩa chi tiết khơng u cầu độ xác cao khả chế tạo có thỏa mãn dung sai thiết kế chi tiết - Đổi lẫn khơng hồn tồn: Nếu có khơng đạt tính đổi lẫn loạt đạt tính đổi lẫn chức khơng hồn tồn Được sử dụng dung sai chế tạo không thỏa mãn yêu cầu thiết kế Đó khả chế tạo hay yêu cầu thiết kế cao Đổi lẫn hoàn toàn cho phép chi tiết chế tạo với dung sai lớn dung sai thiết kế thường thực công việc lắp ráp phạm vi nội phân xưởng nhà máy 1.1.2 Ý nghĩa tính đổi lẫn chức Tính đổi lẫn chế tạo máy điều kiện cần thiết sản xuất tiên tiến Trong sản xuất hàng loạt, không đảm bảo ngun tắc tính đổi lẫn khơng thể sử dụng bình thường nhiều đồ dùng hàng ngày Trong sản xuất, tính đổi lẫn chi tiết làm đơn giản trình lắp ráp Trong sửa chữa, thay chi tiết bị hỏng chi tiết dự trữ loại máy làm việc ngay, giảm thời gian ngừng máy để sửa chữa, tận dụng thời gian sản xuất Trang Bài giảng: Dung sai Kỹ thuật đo Trương Quang Dũng Thiết kế chế tạo theo tiêu chuẩn hóa điều kiện thuận lợi cho việc sản xuất xí nghiệp, thực chun mơn hóa dễ dàng, tạo điều kiện để áp dụng kỹ thuật tiên tiến, tổ chức sản xuất hợp lý, nâng cao suất chất lượng, hạ giá thành sản phẩm 1.2 Quy định dung sai tiêu chuẩn hóa Quy định dung sai sở đổi lẫn chức điều kiện thuận lợi cho việc thống hóa tiêu chuẩn hóa phạm vi quốc gia quốc tế Khi cơng nghiệp phát triển sản phẩm đa dạng phong phú, chủng loại, mẫu mã mà cịn kích cỡ Trong điều kiện địi hỏi thống hóa mặt quản lý nhà nước Mặt khác để nâng cao hiệu kinh tế sản xuất đảm bảo giao lưu hàng hóa rộng rãi phải quy cách hóa tiêu chuẩn hóa sản phẩm Việc nhà nước ban hành tiêu chuẩn tiêu chuẩn dung sai lắp ghép đòi hỏi cấp thiết Trong giai đoạn với kinh tế thị trường theo hướng hội nhập kinh tế khu vực giới tiêu chuẩn nhà nước Việt Nam (TCVN) xây dựng sở tiêu chuẩn quốc tế ISO 1.3 Khái niệm kích thước, sai lệch giới hạn dung sai 1.3.1 Kích thước Kích thước giá trị số đại lượng đo chiều dài (đường kính, chiều dài…) theo đơn vị đo lựa chọn Trong ngành khí, đơn vị đo thường dùng cho kích thước dài milimet (mm) quy ước không cần ghi ký hiệu “mm” vẽ 1.3.1.1 Kích thước danh nghĩa (ký hiệu: D,d) Là kích thước xác định dựa vào chức chi tiết, sau chọn cho với trị số gần kích thước có bảng tiêu chuẩn Ví dụ 1: Khi tính tốn thiết kế, người ta xác định kích thước chi tiết 35,785 đối chiếu với bảng tiêu chuẩn chọn kích thước 36 mm Kích thước 36 mm kích thước danh nghĩa chi tiết Trang Bài giảng: Dung sai Kỹ thuật đo Trương Quang Dũng + Kích thước danh nghĩa chọn theo giá trị dãy kích thước thẳng tiêu chuẩn phải ưu tiên chọn dãy có độ chia lớn + Kích thước danh nghĩa bề mặt lắp ghép chung cho chi tiết tham gia lắp ghép - Dãy kích thước thẳng tiêu chuẩn Ra5, Ra10, Ra20, Ra40: giá trị dãy số cấp số nhân có cơng bội φ: + Dãy Ra5 có 10 1,6 + Dãy Ra10 có 10 10 1,25 + Dãy Ra20 có 20 10 1,2 + Dãy Ra40 có 40 10 1,06 Với số hạn đầu 0,001 mm số hạng cuối 20.000 mm Đây dãy số Renard (Sổ tay dung sai – lắp ghép) Khi sử dụng nên ưu tiên chọn kích thước dãy theo thứ tự 1.3.1.2 Kích thước thực (ký hiệu: Dt , dt) Kích thước thực kích thước đo trực tiếp chi tiết dụng cụ đo phương pháp đo xác mà kỹ thuật đo đạt Kích thước ký hiệu sau: Dt : kích thước thực chi tiết lỗ dt : kích thước thực chi tiết trục 1.3.1.3 Kích thước giới hạn Khi gia cơng kích thước chi tiết đó, ta cần phải qui định phạm vi cho phép sai số chế tạo kích thước Phạm vi cho phép giới hạn kích thước qui định gọi kích thước giới hạn Như vậy, có kích thước giới hạn kí hiệu: Dmax, dmax : kích thước giới hạn lớn lỗ trục Dmin, dmin : kích thước giới hạn nhỏ lỗ trục Kích thước giới hạn kích thước lớn nhỏ mà kích thước thực chi tiết đạt yêu cầu nằm phạm vi Như vậy, chi tiết đạt yêu cầu kích thước thực thỏa mãn điều kiện sau: Trang Bài giảng: Dung sai Kỹ thuật đo Trương Quang Dũng dmin dth dmax (đối với chi tiết trục) Dmin Dth Dmax (đối với chi tiết lỗ) 1.3.2 Sai lệch giới hạn Sai lệch giới hạn sai lệch kích thước giới hạn kích thước danh nghĩa Sai lệch giới hạn gồm sai lệch giới hạn sai lệch giới hạn Sai lệch giới hạn hiệu đại số kích thước giới hạn lớn kích thước danh nghĩa Sai lệch giới hạn kí hiệu es ES Trong đó: - Sai lệch giới hạn chi tiết trục - Sai lệch giới hạn chi tiết lỗ es = dmax - d ES = Dmax - D Sai lệch giới hạn hiệu đại số kích thước giới hạn nhỏ kích thước danh nghĩa Sai lệch giới hạn kí hiệu ei EI Trong đó: - Sai lệch giới hạn chi tiết trục - Sai lệch giới hạn chi tiết lỗ ei = dmin - d EI = Dmin - D Hình 1.1 Sơ đồ sai lệch giới hạn chi tiết trục lỗ Nhận xét: Do kích thước giới hạn kích thước thực lớn hơn, nhỏ kích thước danh nghĩa, nên sai lệch âm, dương Trên vẽ sai lệch tính mm Trong bảng tiêu chuẩn sai lệch cho (m) Trang Bài giảng: Dung sai Kỹ thuật đo Trương Quang Dũng q biểu thị tỷ lệ sai lệch X – Q với Do số lần đo chưa biết nên ta dùng bảng tích phân Student để tính số lần đo n ứng với tham số phân bố q Kết ghi bảng 3-8 Có thể nhận thấy q l nghĩa chẳng hạn dụng cụ đo có 3m mà địi hỏi độ xác đo 3m với độ tin cậy 95% phải đo tới n = lần Nếu với q bé, số lần đo phải lớn đến mức khó chấp nhận Bảng 8.3 q 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 0,95 0,99 0,999 1,0 2 23 11 17 0,5 13 18 31 50 0,4 12 19 27 46 74 0,3 13 20 32 46 78 127 0,2 13 19 43 70 99 171 277 0,1 47 72 109 166 273 387 668 1089 0,05 183 285 431 659 1084 1510 2659 4338 0,01 4543 7090 10732 16430 27161 38416 66358 108307 Ví dụ 5: Dùng dụng cụ đo có giá trị chia c=0,01 để đo với yêu cầu độ xác 0,005 cần phải đo lần để đảm bảo độ tin cậy 95% ? Giải: Thường lấy c 0,005 q 0,005 1 0,005 Tra bảng 3-8 cần đo n lần ta có X Q 0,005 với P X Q 0,005 95% Với trị số ta dùng bảng Student để giải Ví dụ 6: Trang 154 Bài giảng: Dung sai Kỹ thuật đo Trương Quang Dũng Xác định số mẫu tối thiểu cắt thử lúc điều chỉnh máy biết độ phân tán cấu điều chỉnh 0,01 với độ xác yêu cầu X X 0,03 độ tin cậy tương ứng bao nhiêu? Giải: q 0,03 3 n 0,01 Tra bảng Student cho trị số t thỏa mãn t n Tra bảng với k = có: t1 = 4,303 ứng với 1 = 95% t2 = 6,965 ứng với 1 = 98% nội suy t: t t t t 5,190 Dó đó: 2 t 5,190 n 2,993 3 Vậy: n Độ tin cậy tương ứng với n = 3; t = 5,190 96% Vậy với chi tiết cắt thử ta có: P X Q 0,03 96% có: Ta thấy rằng, tăng số mẫu thử lên n = với điều kiện cho, ta t n 0,03 6,708 0,01 Tra bảng tích phân Student ta thấy với n = 5; k = có: t1 = 4,606 ứng với 1 = 99% t2 = 8,610 ứng với 1 = 99,9% nội suy độ tin cậy ứng với t =6,707 có 1 = 99,5% Vậy với chi tiết cắt thử ta có: P X Q 0,03 99,5% Chứng tỏ u cầu độ xác, có số mẫu thử hay số lần đo tăng độ tin cậy phép thử tăng lên đáng kể Tuy vậy, khơng có nghĩa tăng n để đạt mục đích tăng vì: Trang 155 Bài giảng: Dung sai Kỹ thuật đo Trương Quang Dũng - Thứ không kinh tế - Thứ hai tốn có điều kiện ràng buộc với n (hay k), tức ứng với dịng bảng Student ta có trị số t max ứng với a max 99,9% t n t max việc tăng n đến mức vơ nghĩa với t n t max đạt a max rồi, việc tăng n khơng cần Có thể thấy với ví dụ trên, với n = có t 0,03 7,348 0,01 Trị số t max ứng với k = 6,859 t việc tăng n = không cần thiết số mẫu thử hợp lý n = 8.6 Phương pháp xác định quan hệ thực nghiệm - Giả sử hàm thông số cần đo y - Trong q trình đo, thơng thường đại lượng đo đại lượng có giá trị khơng đổi suốt trình ( y = a) Tuy nhiên thực tế, người ta gặp đại lượng đo có giá trị thay đổi theo thời gian suốt q trình đo: y = f(t) Có nghĩa lúc tồn mối quan hệ đại lượng đo thời gian Ngoài ra, thân đại lượng đo lại có liên quan trực tiếp đến có nghĩa thay đổi xem đối số x ứng với thay đổi đại lượng khác sản phẩm xem hàm số y biểu diễn quan hệ: y = f(x), thay đổi đối số x dẫn tới thay đổi giá trị nhiều hàm khác y1, y2, ngược lại +) Ví dụ: thực tế, đánh giá chất lượng sản phẩm (hàm mục tiêu y) ta cần phải đánh giá đồng thời nhiều tiêu: độ xác kích thước (x1), sai số hình dáng (x2), độ nhẵn bề mặt (x3) đồng thời ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm Khi y = f(x1, x2, ) cần thông số thay đổi dẫn tới thay đổi hàm chung y - Đây gọi mối quan hệ tương quan, mối quan hệ dùng phương pháp nghiên cứu mối quan hệ hàm số thông dụng để biểu diễn quan hệ Mối quan hệ cần xây dựng dựa đo lường thực nghiệm gọi mối quan hệ thực nghiệm - Việc xác định mối quan hệ thực nghiệm từ số liệu đo cần tiến hành qua bước sau: – Vẽ sơ quan hệ theo số liệu thực nghiệm – Chọn công thức biểu diễn hàm quan hệ thực nghiệm – Xác định hàm thực nghiệm: xác định số công thức chọn Trang 156 Bài giảng: Dung sai Kỹ thuật đo Trương Quang Dũng – Kiểm nghiệm phù hợp thực tế công thức vừa xác định 3.6.1 –Xác định hàm quan hệ thực nghiệm 1) Xây dựng sơ đường cong thực nghiệm: - Sau xác lập số liệu thực nghiệm, tiến hành xây dựng đường cong thực nghiệm Trong bước này,cần ý việc vẽ đồ thị cần dơn giản để nhận dạng quan hệ (đồ thị) xác Ví dụ: với hàm phi tuyến, người ta dùng thủ thuật để cho vẽ thành quan hệ tuyến tính - Sau vẽ sơ đồ thị, người ta nhận dạng gắn cho hàm quan hệ gần 2) Xác định quan hệ hàm số đại lượng y = f(xi) a/ Chọn công thức thực nghiệm: - Khi chọn công thức thực nghiệm cần chọn cho có số nhất, ta đưa vào nhiều số gây nhiều khó khăn tính tốn sử dụng công thức sau - Để xây dựng công thức thực nghiệm xảy trường hợp : +) Dạng quan hệ đại lượng biết ta cần xác định số thực nghiệm +) Dạng quan hệ y = f(x) chưa biết, cần dựa vào đồ thị gắn cho tương ứng với đồ thị gần giống mà hàm quan hệ biết, sau tiến hành xác định số quan hệ kiểm nghiệm công thức b/ Xác định công thức thực nghiệm: - Để xác định công thực nghiệm từ kết đo, tùy theo yêu cầu độ xác người ta có nhiều biện pháp, thơng thường dùng phương pháp đồ thị, phương pháp trung bình phương pháp bình phương nhỏ - Nếu để đạt kết nhanh ta sử dụng phương pháp đồ thị, cịn để đạt độ xác cao ta sử dụng phương pháp bình phương nhỏ * Phương pháp đồ thị - Dựa giá trị thực nghiệm đo được, ta vẽ sơ đồ thị, nhận dạng đồ thị gán cho quan hệ tương ứng Thường phương pháp dùng cho quan hệ tuyến tính Chọn cặp giá trị vào quan hệ để xác định số hàm Trang 157 Bài giảng: Dung sai Kỹ thuật đo Trương Quang Dũng Ví dụ 7: Hãy xây dựng hàm thực nghiệm xác định sai số hình dáng hình học từ kết đo chi tiết hình trụ chiều dài 45 mm tiết diện khác phương pháp đồ thị sở số liệu đo sau Cho y 5 m Khong cạch âãún tiãút 10 15 20 25 30 35 40 45 diãûn âo l(mm) Kêch thæåïc âo 25,01 25,02 25,02 25,03 25,03 25,04 25,04 25,05 25,05 âæåüc (mm) - Vẽ đồ thị sai lệch đường kính theo khoảng cách từ mặt đầu đến tiết diện nghiên cứu - Quan sát đồ thị ta gán cho quan hệ: ∆d = a + bl - Xác lập phương trình tham số theo thực nghiệm: a 5b 10 a 10b 20 a 15b 20 a 20b 30 a 25b 30 a 30b 40 a 35b 40 a 40b 50 a 45b 50 - Xác định số a,b Chọn phương trình (4), (5); giải ta được: a b - - Kiểm nghiệm độ xác cơng thức: - Chọn k = n - Tính ytn (y y i 1 i nk tn )2 100 3, 77 y 92 - Công thức thực nghiệm xác định chấp nhận được, phản ánh chi tiết giacông bị côn đều, to dần lên xa tiết diện đầu Nếu trường hợp kiểm nghiệm mà YTN y 5 m phải chọn lại phương trình từ hệ phương trình để xác định lại a b * Phương pháp bình phương nhỏ Trang 158 Bài giảng: Dung sai Kỹ thuật đo Trương Quang Dũng - Nội dung phương pháp cho đường cong thực nghiệm tiếp cận nhiều với điểm thực nghiệm Khi tổng bình phương sai lệch điểm đo thực nghiệm với điểm tương ứng hàm thực nghiệm nhỏ Mục đích phương pháp đường cong thực nghiệm tiếp cận nhiều với điểm thực nghiệm, tổng bình phương sai lệch từ điểm đo thực nghiệm với điểm đo tương ứng hàm thực nghiệm bé n n Y2 yTN yi i 1 i i 1 i Trong đó: Y yTNi yi ; yTNi giá trị hàm thực nghiệm, yi giá trị đo i Do giá trị hàm thực nghiệm yTN =f(x) n n i 1 i 1 Yi2 yTNi yi hàm x, ký hiệu F(x) xác định sau: Theo lý thuyết Taylor với hàm số khai triển dạng đa thức bậc m, vậy: F ( x) A0 A1 x A2 x A3 x3 Am x m yi Đồng thời theo định lý Fecma, hàm đạt cực trị vi phân tồn phần theo A 0: F ( x) Do Ai , nên F Ai Ai F F F F 0 A0 A1 A2 Am Từ đó, ta giải phương trình với bậc m sau: n n n n n A0 A1 xi A2 x 2i Am x mi yi i 1 i 1 i 1 i 1 n n n n n m 1 A x A x A x A x yi xi i i i m i i 1 i 1 i 1 i 1 i 1 n n n n n m A x A x A x A x y1 x 2i m i i i i i0 i 0 i 0 i 1 i0 n n n n n A0 xim A1 xim1 A2 xim Am xim m yi xim i 1 i 1 i 1 i 1 i 1 Trong đó, xi, yi số liệu giá trị đo; m số bậc cao hàm thực nghiệm Hệ phương trình chọn để giải với (m+1) phương trình để xác định (m+1) hệ số Ai (từ A0 đến Am) o0o Trang 159 Bài giảng: Dung sai Kỹ thuật đo Trương Quang Dũng CÂU HỎI ƠN TẬP Trình bày sở cách xác định sai số thơ theo tiêu 3σ Trình bày sở cách xác định sai số thô theo tiêu Soovi no Trình bày sở cách xác định sai số thô theo tiêu Rômanôpxki Cho bng säú liãûu kãút qu âo ca loảt chi tiãút gia cäng bàịng phỉång phạp tỉû âäüng âảt kêch thỉåïc Càn cỉï vo chè tiãu Sovino, hy xạc âënh cạc sai säú thä cọ thãø cọ kãút qu ca phẹp âo 25,58; 25,59; 25,57; 25,56; 25,57; 25,58; 25,57; 25,58; 25,53; 25,56; 25,58; 25,57; 25,58; 25,56; 25,58; 25,57; 25,56; 25,58; 25,55; 25,58; 25,58; 25,57; 25,56; 25,57; Cho baíng säú liãûu kãút qu âo ca loảt chi tiãút gia cäng bàịng phỉång phạp tỉû âäüng âảt kêch thỉåïc 45,75; 45,78; 45,76; 45,77; 45,79; 45,76; 45,77; 45,78; 45,77; 45,78; 45,79; 45,76; 45,76; 45,78; 45,77; 45,78; 45,77; 45,76; 45,78; 45,76; 45,78; 45,77; 45,75; 45,78; 45,79; 45,78; 45,76; 45,77; 45,78; 45,73; 45,77; 45,76; 45,79; 45,78; 45,77; 45,78; Càn cỉï vo chè tiãu 3, hy xạc âënh cạc sai säú thä cọ thãø cọ kãút qu ca phẹp âo Hy xáy dổỷng haỡm thổỷc nghióỷm xaùc õởnh sai sọỳ hỗnh daùng hỗnh hoỹc tổỡ kóỳt quaớ õo chi tióỳt hỗnh truỷ trãn chiãưu di 45mm tải cạc tiãút diãn khạc bàịng phỉång phạp âäư thë trãn cå såí cạc säú liãûu âo sau âáy Cho [Y ]=20 Khong cạch âãún tiãút diãûn âo l Kêch thæåïc âo âæåüc 10 15 20 25 30 35 40 45 25,01 25,02 25,02 25,03 25,03 25,04 25,04 25,05 25,05 Trang 160 Bài giảng: Dung sai Kỹ thuật đo Chương Trương Quang Dũng CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐO Mục đích: Trang bị cho SV kiến thức phương án đo, phương pháp đo hợp lý chọn phương tiện đo xác u cầu: Sinh viên trình bày kiến thức nêu Xác định phương án đo cho chi tiết cụ thể Phương án đo thường hiểu phương thức tiến hành phép đo, bao hàm: thiết bị đo, phương pháp đo điều kiện để thực phép đo Việc chọn phương án đo chủ yếu phải chọn phương pháp đo hợp lý để điều kiện thực phép đo đơn giản dễ dàng Sau chọn phương pháp đo cần thiết phải chọn phương tiện đo, tức dụng cụ máy đo, để xác định thông số cần đo Vấn đề cốt yếu chọn phương tiện đo vấn đề độ xác cần thiết để đảm bảo độ xác đo, điều phụ thuộc vào sơ đồ đo chọn dùng số lần đo cần thiết để đảm bảo độ xác độ tin cậy phép đo 9.1 Chọn phương pháp đo Với thông số, chi tiết cụ thể, ta có nhiều cách đo có nhiều đường khác để đạt tới mục đích việc đo Việc chọn phương pháp đo việc chọn cách đo đó, đường khác cách đo, đường hợp lý để đạt kết đo Cơ sở việc chọn lựa dựa nguyên tắc đo lường Phương án đo hợp lý phương án đo đảm bảo độ xác theo yêu cầu kỹ thuật với suất đo cao, thiết bị đo đơn giản, số lượng, số loại dụng cụ đo ít, có độ xác phổ thơng dễ kiếm Việc chọn phương pháp đo xuất phát từ: - Đặc điểm kết cấu chi tiết nói chung thơng số cần đo nói riêng - Khối lượng sản phẩm thơng số cần đo - Độ xác cần đảm bảo - Khả độ xác thiết bị sẵn có, có khả thực Việc phân tích độ xác phương pháp đo trường hợp cụ thể dẫn tới kết luận hay khơng dùng phương pháp nêu Sau chọn phương pháp chấp nhận độ xác phương pháp đo đạt tiêu kinh tế hơn, tức đo đơn giản hơn, đo nhanh hơn, sớm đến kết hơn, suất hơn, dụng cụ rẻ tiền hơn… Ta xét vài ví dụ cụ thể: Ví dụ 1: Đo độ dày chi tiết làm kim loại đồng Về nguyên tắc, độ dày thông số dạng giới hạn nên dùng phương pháp đo hai tiếp điểm để đo Chẳng hạn dùng phương pháp đo tiếp xúc Hãy xét sai số đo đo tiếp xúc cho trường hợp cụ thể này: Trang 161 Bài giảng: Dung sai Kỹ thuật đo LP 0,773 Trương Quang Dũng P2 r 1 E1 E Dụng cụ đo tiếp xúc có đồng hồ so với lực đo P 250, G 2,5 N ; r 1,5mm ; đầu dò bi thép E1 = 20000 KG/cm2; vật liệu đo đồng, E2 = 9000 KG/cm2 250 1 LP 0,77 10 0,008mm 1,5 9.10 20.10 Với n lần đo, sai số phương pháp đo t.LP n phải nhỏ dung sai chi tiết đo TCT Trong t định độ tin cậy yêu cầu phép đo Chẳng hạn với độ tin cậy 95% , với số lần đo điểm lần ta có: 1 t.LP n 4,303 x 0,008 0,02mm Như phương pháp đo áp dụng để đo sản phẩm có dung sai lớn 0,02mm Chẳng hạn băng cho kích thước theo cấp xác ta có hệ số r 0,30 dung sai sản phẩm là: TCT TCT r 0,30 0,02 0,066mm 0,30 Thông thường trị số dung sai sản phẩm dạng băng 0,01 Do khẳng định phương pháp đo khơng thích hợp, áp dụng cho băng có dung sai lớn 0,07mm Nếu định đo điểm lần phương pháp đo áp dụng với dung sai sản phẩm lớn 0,1mm Đối với băng kim loại mỏng, đặc biệt với băng kim loại màu, người ta dùng phương pháp đo khơng tiếp xúc (có thể đo đầu đo khí nén thiết bị đo dùng tia phóng xạ) Dưới giới thiệu hai phương pháp: Ví dụ 2: Xác định khe hở lắp đôi Khe hở lắp đôi xác định hiệu kích thước đường kính lỗ đường kính trục Để xác định khe hở lắp dùng phương pháp sau: a) Xác định riêng rẽ kích thước lỗ l kích thước trục r Khe hở lắp xác định là: l r Đây phương pháp đo đơn giản, dễ thực Tuy nhiên khe hở đo lại lấy từ hai kích thước thực l r nên có nhược điểm khơng khắc phục như: - Sai số điểm “0” hai loại dụng cụ đo lỗ đo trục dẫn đến việc đo kích thước thực xác Do sai số khe hở lớn Trang 162 Bài giảng: Dung sai Kỹ thuật đo Trương Quang Dũng - Việc xác định khe hở lắp thường đặt với đơi sản xuất hàng loạt Vì việc thống kê, lưu giữ sản phẩm theo kích thước xác, dễ lẫn lộn Hơn nữa, đo sai số nhiệt độ loạt đo kéo dài làm việc chọn lắp xác Với hai lý trên, phương pháp đo dùng số sản phẩm đo ít, đọ xác u cầu khơng cao b) Dùng phương tiện đo khí nén mắc vi sai sơ đồ hình 4-3, dùng đàu đo trục đầu đo lỗ kiểu khí nén dạng nguyên dùng có tỷ số truyền Chỉnh “0” cho áp kế đơi mẫu có khe hở “0” tức l r với đôi biết trước khe hở lắp Thiên áp h cho ta khe hở lắp đôi Nếu h đơi lắp có độ đơi Phương pháp có ưu điểm trục lỗ đo điều kiện đo Mọi ảnh hưởng có tính chất hệ thống sai số đo nhiệt, dao động áp nguồn… loại trừ Nhược điểm phương tiện đo chỗ đầu đo trục lỗ có miền đo hẹp, làm việc miền dung sai hẹp Muốn đảm bảo đo cho miền dung sai lớn cần có hệ thống nhiều đầu đo trục lỗ Số đầu đo tùy thuộc miền phân tán kích thước đôi Đây phương tiện đo thuận lợi tiên tiến, suất cao, an toàn rẻ tiền Nó thích hợp với việc sản xuất hàng loạt đơi xác với miền dung sai kích thước tương đối nhỏ c) Phương tiện đo khí nén mắc vi sai Trong phương pháp người ta dùng đầu đo lơc để đo lỗ sơ đồ hình sau Ngoài ra, để khắc phục bớt nhược điểm sơ đồ người ta đo trục đầu đo vạn kiểu khí nén Với phương tiện này, miền đo trục mở rộng nhờ điều chỉnh đầu đo ngồi Đó ưu điểm phương pháp Các ảnh hưởng điều kiện đo coi loại trừ nhờ sơ đồ vi sai Nhược điểm phương pháp yêu cầu tỷ số truyền hai nhánh phải khó thực so với sơ đồ Bởi người ta thường bố trí thêm mạch chảy phụ để điều chỉnh tỷ số truyền cho đầu đo làm cân điều kiện chảy hai nhánh sơ đồ Ví dụ 3: Hình 9.1 Hình sau hai cách đặt đầu đo khí nén dùng đo lỗ Trong hai miệng phun để đứng hình a để ngang hình b Như phần lý thuyết trình bày chuyển đổi khí nén, sơ đồ đo hình a cho tỷ số truyền cao hơn, lượng hạ miệng z có tham gia vào tỷ số truyền nên yêu cầu kỹ thuật chế tạo đầu đo nghiêm ngặt Trang 163 Bài giảng: Dung sai Kỹ thuật đo Trương Quang Dũng Hình 9.2 Ngồi chi tiết đo định vị đường sinh cao đầu đo theo phương đo nên yêu cầu làm chi tiết cao hơn, không ảnh hưởng tương tự z thay đổi Sơ đồ đo b sơ đồ hai nhánh chảy song song Vì z khơng tham gia vào tỷ số truyền nên yêu cầu chế tạo dàng hơn, yêu cầu làm đo khơng khắt khe, thường áp dụng điều kiện sản xuất phân xưởng Tuy nhiên, sơ đồ đo b cho tỷ số truyền sơ đồ a Khi lượng hạ miệng z bé sai khác tỷ số truyền lớn Phương pháp đo ảnh hưởng đến độ xác đo mà cịn ảnh hưởng tới thời gian đo, suất đo, phức tạp gá lắp, thiết bị thao tác đo ảnh hưởng đáng kể đến tiêu kinh tế Do cần phải xét đến đặc tính thơng số đo, số khối lượng sản phẩm thông số cần đo để định chọn phương pháp đo Khi số thông số đo nhiều cần tổ chức phối hợp dụng cụ đo chuyên dùng nên số lượng sản phẩm lớn, số lượng sản phẩm nên dùng dụng cụ đo vạn Khi số thơng số đo ít, khối lượng sản phẩm lớn cần dùng thiết bị đo chun dùng, nên chun mơn hóa đo thông số dụng cụ đo riêng lẽ để giảm thời gian điều chỉnh trước đo Nếu số lượng sản phẩm lớn, thông số đo đơn giản nên dùng phương pháp đo kiểu calip, cữ, dưỡng… để nâng cao suất đo kiểm Khi nghiên cứu công nghệ cần dùng thiết bị đo kiểu thị Khi kiểm tra thu nhận nên dùng calip Ngoài ra, cần lưu ý đến tính chất sử dụng kết đo chọn phương pháp đo: chẳng hạn kiểm tra tĩnh, khối lượng sản phẩm không lớn nên dùng phương pháp đo khí hệ đo đơn giản, gọn Khi cần đạt độ xác cao nên dùng phương pháp đo kết hợp – quang – điện Khi cần dùng kết đo để điều khiển trình cơng nghệ phải dùng thiết bị đo tự động có mạch điều khiển Khi cần đo lỗ nhỏ, lỗ xác, lỗ khơng thơng, cần đo vị trí khó đo… nên chọn phương pháp đo khí nén… 9.2 Chọn độ xác phương pháp đo Chọn độ xác phương pháp đo xác định sai số cho phép phương pháp đo nhờ chọn dộ xác dụng cụ đo phù hợp với dung sai đại lượng đo Đó vấn đề mà kỹ thuật đo cần giải quyết, sai số phương pháp đo làm sai lệch kết đo với giá trị thực đại lượng đo tới mức dẫn đến kết luận sai lầm chất lượng sản phẩm Trang 164 Bài giảng: Dung sai Kỹ thuật đo Trương Quang Dũng Kết đo đọc qua giá trị thị tổng đại số giá trị thực đại lượng đo sai số phương pháp đo f : x Q f Khi giá trị thực đại lượng vượt giới hạn cho phép: Q Qmax đáng cần kết luận sản phẩm không đạt yêu cầu Nhưng sai số đo đại lượng luôn giả thiết có phân bố chuẩn mà: Q Q Qmax f Thì: x Qmax Q f Qmax