Топливный насос высокого давления

Причинами возникновения  температурных деформаций отдельных  звеньев размерной измерительной цепи являются:

• отклонения температуры звеньев от 20°С;
• разность температуры измерительного приспособления и детали;
• непостоянство температуры звеньев в процессе измерений;

Погрешность от температурных деформаций

• для диаметра

а) При отклонении температуры в лаборатории от нормальной, возникает дополнительная погрешность установочной меры. Приняв колебания температуры в измерительной лаборатории не более 1⁰С, и зная коэффициент линейного расширения меры α_м = 12*10^-6 1/⁰С температурную деформацию меры можно вычислить по формуле:

мкм,

где D – наружный диаметр меры

б) Возникающая  методическая составляющая из-за изменения размера детали вследствие колебания температуры равна:

мкм,

где D – размер детали, равный размеру образца

α_д – коэффициент линейного расширения детали, равный 11*10^-6 1/⁰С

Разность температурных  деформаций детали и образца даёт температурную погрешность:

мкм → пренебрежимо малая величина

• для паза

а) Колебания  температуры в измерительной  лаборатории не более 1⁰С. Коэффициент линейного расширения установочной меры α_м = 12*10^-6 1/⁰С.

мкм,

где B – ширины паза установочной меры

б) Возникающая  методическая составляющая из-за изменения размера детали вследствие колебания температуры равна:

мкм,

где B – ширины паза детали, равная ширине паза установочной меры

α_д – коэффициент линейного расширения детали, равный 11*10^-6 1/⁰С

Разность температурных деформаций детали и образца даёт температурную погрешность:

мкм → пренебрежимо малая  величина

 

Погрешность от силовых деформаций

Измерительное усилие и его непостоянство на всем диапазоне измерений приводит к возникновению следующих погрешностей:

• погрешность от упругих деформаций элементов измерительного прибора и элементов поверхностей измеряемых деталей;
• погрешность от контактных деформаций;
• погрешность от перемещений в пределах зазоров.

Под воздействием измерительного усилия, веса средства измерений и измеряемой детали возникают упругие перемещения элементов измерительного приспособления или детали, которые приводят к погрешности измерения. Измерительное усилие, приложенное к измеряемой детали, расположенной консольно или на двух опорах, а также к детали из мягкого материала и тонкостенной, может вызвать прогиб детали. Величина погрешности измерений при этом равна значению деформации элемента прибора или детали под действием нагрузки и определяется по формулам сопротивления материала.

При измерениях могут применяться три вида контакта измерительного наконечника и детали в точке их контакта: в точке, по линии и по плоскости.

 Расчет погрешности от упругих деформаций

• для диаметра

а) Деформация детали будет возникать вдоль линии действия сил от двух наконечников. Так как радиус наконечника меньше диаметра детали в 5 раз можно принять следующую расчётную схему:

 

Рисунок 9

,

где μ – коэффициент  Пуассона    0,3

P – сжимающая сила (измерительное усилие)   0,7 Н

b – ширина детали, в данном случае диаметр  25 мм

E – модуль Юнга      210 Гпа

S – площадь поверхности, на которую воздействует сжимающая сила

25*25 = 525 мм²

мкм → пренебрежимо малая величина

б) Погрешность  от смятия наконечников двух пересекающихся под прямым углов стальных цилиндров вычисляется по формуле:

,

где ΔF – перепад измерительного усилия в диапазоне измерения, равны 0,1 Н для применяемых индуктивных датчиков

d – диаметр наконечника, равный 5 мм

мкм

 

• для паза

а) В данном случае, погрешность от деформации детали при  воздействии на стенки паза наконечников будет ничтожно мала, так что её не имеет смысла рассматривать.

Б) Погрешность от смятия наконечников при контакте образующей цилиндра с плоскостью равна:

 

 

мкм,

где ΔF – перепад измерительного усилия в диапазоне измерения, равны 0,1 Н для применяемых индуктивных датчиков

d – диаметр наконечника, равный 0,5 мм

 

Погрешность от перекоса наконечников

• для диаметра

Из-за перекоса наконечников контакт происходит не по диаметру, а по хорде. Рассмотрим перекос в плоскости, перпендикулярной оси детали

Величина хорды  вычисляется по формуле:

Из схемы  угол ψ вычисляются как ψ = 180⁰ – 2φ

Рисунок 10

Допустив максимальный угол перекоса φ =0,4⁰. Тогда погрешность определения диаметра будет равна:

мкм

 

 

 

 

 

 

 

Теперь рассмотрим перекос в плоскости, параллельной оси детали.

Рисунок 11

Допустив максимальный угол перекоса γ =0,4⁰:

мкм

мкм

• для паза

Рисунок 12

Аналогично  случаю с определением диаметра, погрешность  от перекоса можно определить по формуле:

Допустив максимальный угол перекоса γ=2⁰, получим:

мкм

 

Погрешность отсчёта равна 0, так как вывод информации осуществляется через электронное устройство.

Динамической  погрешностью можно пренебречь, так как измерения проводятся в статике.

 

Определение результирующей погрешности измерения

Оценку результирующей погрешности измерения осуществляют методом суммирования составляющих погрешностей, основанным на алгебраическом или геометрическом сложении. Выбор способа суммирования (складывать алгебраически или геометрически) зависит от того, являются ли суммируемые погрешности коррелированными или независимыми.

Результирующую  погрешность измерения Δ изм  следует сравнить с допустимой δизм. При выполнении неравенства Δизм ≤δизм спроектированное измерительное приспособление обеспечивает получение результата измерения с погрешностью не превышающей допустимую.

 Если Δизм>δизм, то необходимо уточнить составляющие погрешности. Если уточнение не приводит к желаемому результату, следует усилить ограничения на колебание значений влияющих величин, разработать новый метод или спроектировать новое измерительное приспособление.

Сравнение результирующей погрешности измерения с допускаемой нужно проводить до тех пор, пока не будет Δизм≤δизм.

Суммарная погрешность

• для диаметра

Считая, что  погрешности распределены по нормальному одномодальному закону, суммарную погрешность можно вычислить по формуле:

Перед суммированием  необходимо разбить погрешности  по группам:

1. Случайные погрешности: измерительного преобразователя, установочной меры, базирования, преобразующего механизма, перекоса наконечников
2. Систематические погрешности: температурная, упругих деформаций, отсчета

  мкм

Так как допуск на диаметр 21 мкм, то допустимая погрешность  измерения, должна быть не более 5 мкм.

< 5 мкм

 

• для паза

Суммирование  погрешностей производим аналогично, как и в случае с диаметром.

Паз выполнен по 15-му квалитету с допуском T=48 мкм. Допустимая погрешность равна 12 мм.

< 12 мкм

Погрешность измерения несимметричности паза

Так как несимметричность определяется косвенными методами, то для определения СКО необходимо квадратически просуммировать СКО  входящих величин.

Так установочная мера имеет собственную несимметричность (рис.13),

рисунок 13

то к результату измерения необходимо прибавить  максимальную величину несимметричности в измеряемых сечениях.

В данном случае в сечении  Д1-Д2 несимметричность равна

мкм, в сечении Д3-Д4 – 0.

мкм

Допуск несимметричности назначен 50 мкм. Допустимая погрешность измерения 12, 5 мкм.

< 12,5 мкм

 

 

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта были выполнены  поставленные задачи, а именно:

1) Проведён анализ измерительной задачи, заключавшейся в контроле несимметричности паза толкателя топливного насоса;

2)  Определён  перечень контролируемых параметров: наружный диаметр плунжера и  ширина паза. Их необходимо было  определять для вычисления положения  осей плунжера и паза соответственно.

3) Рассчитаны допустимые погрешности измерения: для диаметра – 5,25 мкм, для ширины паза – 12 мкм, для величины несимметричности – 12,5 мкм;

4) Назначены  условия проведения измерений  по ГОСТ 8.050-73;

5) Выбран и  обоснован метод измерения: метод  сравнения с мерой;

6) Разработана  схема измерения и измерительного  приспособления;

7) Разработана  конструкция приспособления;

8) Рассчитана  ожидаемая погрешность, которая  составила 7,9 мкм

Разработанное приспособление возможно автоматизировать в дальнейшем, для повышения его точности и производительности. 

Список литературы:

1. Вопилкин Е.А. Расчет и конструирование механизмов приборов и систем. Учебное пособие М., "Высшая школа", 1980г.
2. Городецкий Ю.Г. Конструкции, расчет и эксплуатация измерительных инструментов и приборов. Изд-во М.: Машиностроение, 1971. – 376 с.
3. Допуски и посадки. Справочник. В 2-х ч. / Мягков В.Д. и др. - Л.:Машиностроение, 1983г. ч.1.
4. Иванов А.Г. Измерительные приборы в машиностроении. Учебное пособие. М.: Издательство стандартов, 1981, -496 с.
5. Воронцов Л.Н. Расчет и проектирование автоматических устройств для контроля линейных величин. МАШГИЗ, 1961, – 325 с.
6. Марков Н.Н., Сацердотов П.А. Погрешности от температурных<span class="dash0410_0431_0437_0430_0446_0020_0441_043f_0438_0441_043a_0430__Char" style=" font-family: 'Times New Roman'