CHƯƠNG 3: DỤNG CỤ ĐO THÔNG DỤNG TRONG CƠ KHÍ
1. Cơ sở đo lường kỹ thuật
1.1. Khái niệm về đo lường kỹ thuật
Đo lường là việc định lượng độ lớn của đối tượng đo, dựa trên việc thiết lập quan hệ giữa đại lượng cần đo và một đại lượng có cùng tính chất vật lý được quy định dùng làm đơn vị đo.
Thực chất của việc đo lường là việc so sánh đại lượng cần đo với đơn vị đo để tìm ra tỷ lệ giữa chúng. Độ lớn của đối tượng cần đo được biểu diễn bằng trị số của tỷ lệ nhận được kèm theo đơn vị dùng khi so sánh.
Ví dụ: Đại lượng cần đo là Q, đơn vị dùng để so sánh là u. Khi so sánh ta có tỷ lệ giữa chúng là q
u Q .
Kết quả sẽ biểu diễn là: Q = q.u
Việc chọn độ lớn của đơn vị đo khác nhau khi so sánh sẽ có trị số q khác nhau.
Chọn độ lớn của đơn vị đo sao cho việc biểu diễn kết quả đo gọn, đơn giản tránh nhầm lẫn trong khi ghi chép và tính toán. Kết quả đo cuối cùng cần được biểu diễn theo đơn vị đo hợp pháp.
Đơn vị đo là yếu tố chuẩn mực dùng để so sánh vì thế độ chính xác của đơn vị đo sẽ ảnh ngay đến độ chính xác khi đo. Độ lớn của đơn vị đo cần được quy định thống nhất mới đảm bảo được việc thống nhất trong giao dịch mua bán, chê tạo sản phẩm để thay thế lắp lẫn ...
Để đảm bảo tính thống nhất trong đo lường, các đơn vị đo cơ bản và các đơn vị đo dẫn suất hợp thành hệ thống đơn vị đo được quy định trong bảng đơn vị đo hợp pháp của Nhà nước dựa trên quy định của hệ thống đơn vị đo lường quốc tế.
* Đơn vị do chiều dài
Hội nghị quốc tế về đo lường họp năm 1875 đã công nhận "mét" làm đơn vị đo độ dài tiêu chuẩn.
Trong ngành chế tạo máy thường dùng milimét hoặc micrômét. Mét là đơn vị cơ bản.
* Đơn vị đo góc
Bảng đơn vị đo lường hợp pháp của nước ta quy định đơn vị đo góc phẳng là độ, ký hiệu ( o ). Độ là góc phẳng bằng 0
180
radian ( Radian là góc phẳng chắn trên một đường tròn có tâm đặt ở đỉnh của góc một cung dài bằng bán kính ).
74
1.2. Dụng cụ đo và các phương pháp đo 1.2.1. Các loại dụng cụ đo
Dụng cụ đo có thể chia làm 2 loại:
+ Các loại mẫu
+ Các loại dụng cụ đo và máy đo
Các loại mẫu là những vật thể chế tạo theo bội số hoặc ước số của đơn vị đo, gồm các loại thước mẫu, căn mẫu, góc mẫu, ke …
Các loại dụng cụ đo và máy đo dùng đo kích thước của chi tiết gia công, gồm nhiều loại:
- Các loại dụng cụ đo có khắc vạch: thước cặp, panme, đồng hồ so … - Các loại máy đo quang học: Kính hiển vi, ốptimét, máy đo độ dài …
- Các loại máy đo dùng khí nén, máy đo dùng điện, máy kiểm tra tổng hợp…
Mỗi loại dụng cụ đo điều có đặc điểm sau:
- Độ dài khoảng cách giữa hai vạch chia trên mặt số.
- Giá trị của các vạch chia trên mặt số hoặc trên du xích
- Phạm vi đo của ldụng cụ là kích thước nhỏ nhất và lớn nhất mà kích thước có thể đo được
- Áp lực đo là áp lực tiếp xúc giữa vật đo và dụng cụ đo 1.2.2. Các phương pháp đo
Phương pháp đo là cách thức, thủ thuật để xác định thông số cần đo. Đó là tập hợp mọi cơ sở khoa học có thể để thực hiện phép đo, trong đó nguyên tắc để xác định thông số đo có thể dựa trên mối quan hệ toán học hay mối quan hệ vật lý có liên quan tới đại lượng đo.
Việc chọn mối quan hệ nào đó trong các mối quan hệ có thể với các thông số đo phụ thuộc vào độ chính xác yêu cầu đối với đại lượng đo, trang thiết bị hiện có, có khả năng tìm được hoặc tự chế tạo được. Mối quan hệ cần được chọn sao cho đơn giản, các phép đo để thể hiện với các yêu cầu về trang thiết bị đo ít và khả năng thực hiện được.
Cơ sở để phân loại phương pháp đo:
* Dựa vào quan hệ giữa đầu đo và chi tiết đo chia ra
+ Phương pháp đo tiếp xúc: Là phương pháp đo giữa đầu đo và bề mặt chi tiết đo tồn tại một áp lực gọi là áp lực đo. Khi đo tiếp xúc đầu đo tiếp xúc với mặt chi tiết theo đường điểm hoặc mặt
75 - Ví dụ khi đo bằng dụng cụ đo cơ khí quang, cơ, điện, tiếp xúc... áp lực đo cho vị trí đo ổn định, vì thế kết quả đo tiếp xúc rất ổn định.
- Tuy nhiên do tồn tại áp lực đo nên khi đo tiếp xúc không tránh khỏi sai số đo do các biến dạng có liên quan tới áp lực đo gây ra. Đặc biệt khi đo các chi tiết là vật liệu mềm dễ biến dạng hoặc hệ đo kém cứng vững.
+ Phương pháp đo không tiếp xúc: Là phương pháp đo không có áp lực đo giữa yếu tố đo và bề mặt đo. Ví dụ đo bằng kính hiển vi, ốptimét, đo bằng các máy quang học. Do không tồn tại áp lực đo nên khi đo bề mặt chi tiết không bị biến dạng hoặc cào xước. Phương pháp này thích hợp với các chi tiết nhỏ, mềm, mỏng, dễ biến dạng hoặc các sản phẩm không cho phép có vết xước.
* Dựa trên quan hệ về giá trị đo chia ra
+ Phương pháp đo tuyệt đối: Giá trị chỉ thị trên dụng cụ đo là giá trị đo được, phương pháp này đơn giản, ít nhầm lẫn nhưng vì hành trình đo dài nên độ chính xác kém (thước cặp, panpe, thước đo góc ...)
+ Phương pháp đo so sánh: Giá trị chỉ thị trên dụng cụ đo chỉ cho ta sai lệch của giá trị đo so với gía trị của chuẩn ( mẫu ). Khi đó kết quả đo phải là tổng của giá trị chuẩn và giá trị chỉ thị
Q= Qo + x
Trong đó: Q : là kích thước mẫu
x : là giá trị chỉ thị của dụng cụ
Ví dụ: khi muốn kiểm tra góc bằng êke, kiểm tra góc bằng góc mẫu, kiểm tra kích thước bằng Calíp, kiểm tra chi tiết trên máy bằng Optimét.
Độ chính xác của phép đo so sánh cao hơn phép đo tuyệt đối và phụ thuộc chủ yếu vào độ chính xác của mẫu và quá trình chỉnh . Các máy đo thường dùng phương pháp này vì nó đơn giản và thuận tiện.
* Dựa vào quan hệ giữa đại lượng cần đo và đại lượng đo chia ra
+ Đo trực tiếp: Đo thẳng vào vị trí cần đo là phương pháp đo mà kết quả của phép đo đọc được trực tiếp trên mặt số của đại lượng đo. Phương pháp này cho đo chính xác cao nhưng hiệu quả thấp.
+ Đo gián tiếp: Không đo thẳng vào kích thước cần đo, giá trị của đại lượng cần đo không xác định được trực tiếp từ chỉ số của dụng cụ đo mà nó có quan hệ với một hay nhiều đại lượng đo trực tiếp theo hàm dạng:
y = f(x1,x2,...,xn) Với y là đại lượng cần đo
76 x1, x2,...,xn: là đại lượng đo trực tiếp
Ví dụ: Đo 2 cạnh của một tam giác vuông rồi sử dụng định lý Pitago để tính ra cạnh huyền, xác định góc ...
Phương pháp này thông qua các mối quan hệ toán học hoặc vật lý giữa đại lượng được đo và đại lượng cần đo là phương pháp phong phú, đa dạng và hiệu quả.
Tuy nhiên, nếu hàm quan hệ phức tạp thì độ chính xác đo càng thấp vì việc tính toán, xử lý kết quả đo và độ chính xác đo phụ thuộc rất lớn vào việc lựa chọn mối quan hệ này.