Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
ВОДНОГО ТРАНСПОРТА
СТАНДАРТИЗАЦИЯ, МЕТРОЛОГИЯ И
СЕРТИФИКАЦИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
(КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ)
Марков Константин Маркович
Москва 2006
ОГЛАВЛЕНИЕ
|
Стр. |
|||
|
Тема 1 |
Общие сведения о стандартизации………………………………. |
4 |
|
|
1.1 Краткие сведения из истории развития стандартизации... |
4 |
||
|
1.2 Цели и задачи стандартизации……………………………. |
6 |
||
|
1.3 Основные понятия и определения в области стандартизации……………………………………………………….. |
7 |
||
|
1.4. Комплексная и перспективная стандартизация. Методы стандартизации……………………………………………. |
9 |
||
|
1.5 Место стандартизации в управлении качеством продукции и повышения эффективности производства……… |
12 |
||
|
1.6 Организация работ по стандартизации в Российской Федерации…………………………………………………….. |
13 |
||
|
1.7 Категории и виды стандартов……………………………. |
17 |
||
|
Тема 2 |
Методические основы стандартизации…………………………. |
28 |
|
|
2.1 |
Научно-технические принципы стандартизации……….. |
28 |
|
|
2.2 |
Системы предпочтительных чисел………………………. |
30 |
|
|
2.3 |
Параметры и параметрические ряды…………………….. |
32 |
|
|
2.4 |
Методы стандартизации………………………………… |
34 |
|
|
2.5 |
Определение оптимального уровня стандартизации…… |
46 |
|
|
Тема 3 |
Нормативные документы по стандартизации в области строительства и эксплуатации водных объектов……………………… |
48 |
|
|
3.1 |
Государственные и отраслевые стандарты……………….. |
48 |
|
|
3.2 |
Строительные нормы и правила…………………………. |
48 |
|
|
3.3 |
Строительные нормы………………………………………. |
50 |
|
|
3.4 |
Ведомственные строительные нормы…………………….. |
51 |
|
|
3.5 |
Инструкции и методические указания, утвержденные Государственной службой речного флота……………… |
51 |
|
|
Тема 4 |
Стандартизация норм точности в строительстве………………. |
53 |
|
|
4.1 |
Основные положения стандартизации норм точности геометрических параметров в строительстве…………….. |
53 |
|
|
4.2 |
Стандартизации норм точности геометрических параметров в гражданском и промышленном строительстве... |
62 |
|
|
4.3 |
Стандартизации норм точности геометрических параметров в строительстве судоходных гидротехнических сооружений………………………………………………… |
65 |
|
|
Тема 5 |
Основополагающие понятия метрологии………………………... |
69 |
|
|
5.1 |
Измерение. Физическая величина. Единицы физических величин……………………………………………………... |
70 |
|
|
5.2 |
Международная система единиц (СИ)…………………… |
77 |
|
|
5.3 |
Виды и методы измерений………………………………… |
||
|
Тема 6 |
Средства измерений и их метрологические характеристики…………………………………………………………............... |
80 |
|
|
6.1 |
Основные положения теории единства измерений………. |
80 |
|
|
6.2 |
Классификация средств измерения по метрологическому назначению…………………………………………………. |
82 |
|
|
6.3 |
Основные метрологические характеристики средств измерений. Классы точности………………………………… |
87 |
|
|
6.4 |
Поверка средств измерений……………………………….. |
92 |
|
|
Тема 7 |
Погрешности измерений………………………………………….. |
98 |
|
|
7.1 |
Критерии качества измерений…………………………….. |
98 |
|
|
7.2 |
Абсолютная и относительная погрешности измерения…. |
99 |
|
|
7.3 |
Систематические и случайные составляющие погрешности измерений. Грубые погрешности и промахи………... |
99 |
|
|
7.4 |
Обработка результатов измерений……………………….. |
100 |
|
|
7.5 |
Критерии оценки грубых погрешностей…………………. |
106 |
|
|
Тема 8 |
Метрологическое обеспечение строительно-монтажных работ.. |
109 |
|
|
8.1 |
Технические измерения в строительстве…………………. |
109 |
|
|
8.2 |
Правила выполнения измерений в строительстве………. |
113 |
|
|
8.3 |
Контроль состояния металлических ворот и затворов СГТС………………………………………………………… |
120 |
|
|
Тема 9 |
Качество продукции и услуг……………………………………… |
128 |
|
|
9.1 |
Основные понятия и определения в области качества продукции и услуг…………………………………………. |
128 |
|
|
9.2 |
Номенклатура показателей качества……………………… |
130 |
|
|
9.3 |
Оценка уровня качества продукции………………………. |
136 |
|
|
9.4 |
Управление качеством продукции и его контроль………. |
140 |
|
|
Тема 10 |
Основы сертификации…………………………………………….. |
146 |
|
|
10.1 |
Сущность сертификации…………………………………… |
146 |
|
|
10.2 |
Проведение сертификации………………………………… |
148 |
|
|
10.3 |
Правовые основы сертификации………………………….. |
152 |
|
|
10.4 |
Организационно-методические принципы сертификации в Российской Федерации………………………………….. |
154 |
Тема 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СТАНДАРТИЗАЦИИ
1 Краткие сведения из истории развития стандартизации
2 Цели и задачи стандартизации
3 Основные понятия и определения в области стандартизации
4 Комплексная и перспективная стандартизация
5 Место стандартизации в управлении качеством продукции и повышении эффективности
6 Организация работ по стандартизации
7 Категории и виды стандартов
1.1 Краткие сведения из истории развития стандартизации
Принципы стандартизации и взаимозаменяемости использовались с давних времен. Так в Древнем Риме водопроводы сооружали из труб строго определенных диаметров; в Древнем Египте для строительства пирамид использовались унифицированные блоки, изготовленные с высокой точностью; там же использовались кирпичи постоянного «стандартного» размера, при этом специальные чиновники занимались контролем размера этих кирпичей.
В средние века с развитием ремесел методы стандартизации стали применяться все чаще и чаще. Так были установлены единые размеры ширины тканей, количество нитей в ее основе, а также требования к сырью, используемому в ткацком производстве.
В во второй половине XIX века работы по стандартизации проводились на всех промышленных предприятиях. Благодаря внутризаводской стандартизации изготовляемых изделий стала возможна рационализация процессов производства; основная цель которую при этому преследовали предприниматели, - получение более высокой прибыли. Стандартизация развивалась прежде всего внутри отдельных предприятий, фирм. Однако в дальнейшем, по мере развития общественного разделения труда, все большее значение начала приобретать стандартизация национальная и даже международная. В 1892 г. в Англии, а затем и других странах была введена стандартная резьба Витворта (с дюймовыми размерами), в последствии замененная метрической. В 1846 г. в Германии были унифицированы ширина железнодорожной колеи и сцепные устройства вагонов; в 1869 г. впервые издан справочник, содержащий размеры стандартных профилей катанного железа.
Единица измерения устанавливалась случайно: например «локоть» соответствовал длине скипетра Генриха I; «фут» - длине ступни Карла Великого. Поиски более обоснованных единиц длины начались давно. Так еще в 1791 г. во Франции Была создана единица «метр», равная сорокамиллионной части длины парижского географического меридиана. Однако прошло 85 лет, прежде чем первые 17 государств, принявшие участие в Международной метрологической конвенции в 1875 г. в Париже. Согласились принять в качестве единицы длины «метр». Метрическая конвенция и создание Международного бюро мер и весов явились важными вехами на пути научно-технического прогресса.
Усиление милитаризации многих стран в начале ХХ века требовало производства большого количества вооружений при обязательном соблюдении принципа взаимозаменяемости; эту задачу можно выполнить только с помощью стандартизации. Поэтому во время I мировой войны и сразу после него были основаны несколько национальных организаций по стандартизации: в Голландии (1916 г.), в Германии (1917 г.), во Франции, Швейцарии и США (1918 г.). В Англии Комитет стандартов был создан еще в 1901 г.
Между мировыми войнами стандартизация стала все больше восприниматься как объективная экономическая необходимость. В этот период организации по стандартизации были созданы практически во всех более или менее развитых странах мира.
В 1943 г. в рамках ООН был создан Координационный комитет по вопросам стандартизации.
В 1946 г. была создана Международная организация по стандартизации (ИСО), в которую в настоящее время входят 125 стран мира, в т.ч. и РФ. ИСО является ведущей международной организацией по стандартизации, которая разрабатывает и издает свои стандарты. Международные стандарты ИСО не имеют статус обязательных для всех стран – участниц. Любая страна вправе применять или не применять их. В России нашли применение около половины международных стандартов ИСО.
В 1961 г. странами ЕЭС был создан Комитет европейской координации стандартов. В задачу Комитета входит разработка общих стандартов для стран Единой Европы.
Первые сведения о стандартизации в России относятся к 1555 г., к временам Ивана Грозного, когда были введены калибры-кружала для измерения пушечных ядер; при строительстве Покровского собора (Храма Василия Блаженного) русские мастера Барма и Постник использовали кирпичи стандартных размеров. В начале XVIII века по указанию Петра I была построена серия судов с якорями, вооружением и снаряжением одинаковых размеров. В металлообрабатывающей промышленности впервые в мире взаимозаменяемое производство было осуществлено во 2-й половине XVIII века при массовом производстве ружей на Тульском, а затем на Ижорском оружейных заводах.
Развитие промышленности и транспорта в России привело к расширению работ по стандартизации. В 1860 г. был установлен единый размер железнодорожной колеи (1524 мм) и утверждены габаритные нормы приближения строений и подвижного состава. В 1889 г. – единые технические условия на проектирование и сооружение железных дорог, а в 1898 г. единые технические требования к поставке основных материалов и изделий для нужд ж/д транспорта. В 1899 г. был выпущен единый сортамент профилей прокатной стали.
В области строительства в России с 1-й половины XIX века издавалось «Урочное положение», содержащее в основном нормы расхода рабочего времени и материальных затрат на отдельные виды работ; в 1857 г. был введен «Строительный устав», который включал организационно-административные положения по строительству, а также нормативные требования к строительному проектированию. Эти документы явились прообразом действующих в настоящее время СНиПов.
Интенсивное развитие стандартизации, взаимозаменяемости и метрологии в нашей стране началось после Великой Октябрьской Социалистической революции. В 1918 г. декретом Совнаркома РСФСР была введена Международная метрическая десятичная система мер и весов. Этот декрет положил основу развития работ по стандартизации в области измерительной техники и приборостроения. В 1924 г. приказом Председателя ВСНХ СССР Ф.Э.Дзержинского был создан первый постоянный центр в промышленности «Бюро промышленной стандартизации Главного экономического управления ВСНХ СССР», а в 1925 г. – Комитет по стандартизации при СТО. В те же годы в стране были разработаны государственные (общесоюзные) стандарты (ОСТы). Первым общесоюзным стандартом, утвержденным в 1926 г., явился ОСТ1-26 «Пшеница. Селекционные сорта. Номенклатура». В это же время были утверждены стандарты на новый сортамент стального проката, что позволило сократить число типоразмеров профилей в 6 раз, а также стандарты на метрическую и дюймовую резьбы, на допуски и посадки, что позволило наладить серийное производство стандартных общемашиностроительных деталей. Эти стандарты стали основой для овладения методами передовых зарубежных фирм, таких как Форд, Тейлор, по контролю качества продукции на основе системы допусков и посадок.
В 1940 г. введены категории государственных стандартов (ГОСТов), обязательных к применению во всех отраслях народного хозяйства, отраслевых стандартов (ОСТов), обязательных к применению на всех предприятиях данной отрасли. В 1954 г. был создан Комитет стандартов, мер и измерительных приборов при СМ СССР, в дальнейшем переименованный в Государственный комитет СССР по стандартам.
В настоящее время работами в области стандартизации, метрологии и сертификации руководит Государственный комитет Российской Федерации по стандартизации и метрологии (Госстандарт России).
1.2 Цели и задачи стандартизации
Прежде чем приступить к изучению целей и задач стандартизации, необходимо уяснить, что такое стандартизация.
Определение термина «стандартизация» прошло длительную эволюцию. Представления людей о стандартизации формировались в процессе развития науки, техники совершенствования форм производства. С расширением экономических связей на национальном и международном уровне уточнение термина происходило параллельно с развитием самой стандартизации и отражало на различных этапах достигнутый уровень ее развития.
В документах ИСО термин «стандартизация» определяется следующим образом: «Стандартизация: деятельность заключающаяся в нахождении решений для повторяющихся задач в сферах науки, техники и экономики, направленная на достижение оптимальной степени упорядочения в определенной области. В общем эта деятельность проявляется в процессах разработки, опубликования и применения стандартов. Важным результатом деятельности по стандартизации является улучшение пригодности продукции или услуг их функциональному назначению». Это определение отражает все многообразие стандартизации, характеризует ее активную деятельность, направленную на упорядочение не только в технике, но и других областях деятельности.
В существующих нормативных документах определением стандартизации является: «Стандартизация – это деятельность, направленная на разработку требований, норм, правил, характеристик как обязательных для выполнения, так и рекомендуемых».
Цель стандартизации. Достижение оптимальной степени упорядочивания в той или иной области посредством широкого и многократного использования установленных положений, требований, норм для решения реально существующих, планируемых или потенциальных задач.
Основными результатами деятельности по стандартизации должны быть повышение степени соответствия продукции (услуги), процессов их функциональному назначению, устранение технических барьеров в международном и внутреннем товарообмене, содействие научно-техническому прогрессу и сотрудничеству в различных областях.
Для достижения этих целей необходимо, чтобы деятельность по стандартизации была направлена на решение следующих задач:
1) установление требований к качеству готовой продукции (услуг) на основе комплексной стандартизации качественных характеристик конечной продукции, сырья, материалов, полуфабрикатов и комплектующих изделий;
2) разработку единой системы показателей качества продукции, методов и средств ее испытаний и контроля, а также необходимого уровня надежности изделий с учетом их назначения и условий эксплуатации;
3) установление норм, требований и методов в области проектирования и производства продукции с целью обеспечения оптимального качества и устранения излишнего многообразия видов, марок, и типоразмеров продукции;
4) развитие унификации промышленной продукции, как важнейшего условия специализации производства, комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, повышения уровня взаимозаменяемости, эффективности эксплуатации и ремонта изделий;
5) обеспечение единства и достоверности измерений в стране, совершенствование методов и средств измерений высшей точности;
6) установление единых систем документации, а также единых терминов и обозначений в важнейших областях науки и техники;
7) установление системы стандартов в области безопасности труда, охраны природы и улучшения использования природных ресурсов.
1.3 Основные понятия и определения в области стандартизации
Формулировки основных понятий и определений в области стандартизации приведены в стандартах Государственной системы стандартизации (ГСС), разработаны с учетом рекомендаций ИСО.
Необходимо отметить, что стандартизация осуществляется на различных уровнях. Уровень стандартизации зависит от того, участники какого географического, экономического, политического региона мира принимают стандарт.
Международная стандартизация – это работа по стандартизации: в которой принимают участие несколько (два и более суверенных государств) и участие в этом виде стандартизации открыто для соответствующих органов любой страны мира. (Деятельность ИСО). Результатом работы по международной стандартизации являются международные стандарты, используемые странами-участницами или прямо или при создании и ли пересмотре национальных стандартов.
Региональная стандартизация – это частный вид международной стандартизации, которая может осуществляться в рамках двухсторонних соглашений между двумя странами, многосторонних соглашений стран, объединенных интересами определенного региона, т.е. это деятельность, открытая для соответствующих органов государств одного географического, политического или экономического региона мира. (стандартизация СНГ, ЕЭС).
Необходимо отметить, что международная и региональная стандартизации осуществляется специалистами стран, представленных в соответствующих международных и региональных организациях.
Национальная стандартизация – стандартизация в одном конкретном государстве. Национальная стандартизация также может осуществляться на разных уровнях: государственном; отраслевом (в том или ином секторе экономики, например на уровне министерства); ассоциаций, производственных фирм, предприятий; административно-территориальных единиц.
Основными понятиями стандартизации являются: объект (предмет) стандартизации, область (сфера) стандартизации, нормативно-технический документ, стандарт, технические условия, нормативно-технический уровень стандарта.
Объект (предмет) стандартизации – это продукция, производство, процесс или услуга, для которых разрабатывают те или иные требования, характеристики, параметры, правила и т.д. Стандартизация может касаться либо объекта в целом, либо его отдельных составляющих (характеристик).
Область (сфера) стандартизации – совокупность взаимосвязанных объектов стандартизации. Например, гидротехническое строительство является областью стандартизации, а объектами стандартизации ив гидротехническом строительстве могут быть качество, техническое состояние, производство, отнесенное к гидротехническим объектам. Если мы обратимся к машиностроению, то оно является областью стандартизации, а объектами стандартизации в области машиностроения являются, соответственно, качество, техническое состояние, производство, отнесенное к объектам машиностроения. Для нас областями стандартизации являются метеорологическое обеспечение, экология, а объектами стандартизации - технические средства измерений, методология измерений и испытаний, методы оценки воздействия на окружающую среду и т.д.
Стандарт. Правильное определение этого термина имеет важное значение. ИСО приняло следующее определении: «Стандарт: документ технических условий или другой доступный для общественности документ, составленный в сотрудничестве и с согласия или общего одобрения всех заинтересованных в этом сторон, основанный на использование обобщенных результатов науки, техники и практического опыта, направленный на достижение оптимальной пользы общества и утвержденный органом, занимающимся стандартизацией».
Это определение включает лишь наиболее общие, характерные виды, в которые может быть воплощен стандарт, и указывает пути применения этого понятия. В России под термином «стандарт» понимают нормативно-технический документ, разработанный на основе соглашения утвержденного признанным органом, и направленный на достижение оптимальной степени упорядочения в определенной области. Он устанавливает комплекс норм, правил, требований к объекту стандартизации. Стандарт разрабатывается на основе достижений науки, техники, передового опыта и должен предусматривать решения, оптимальные для общества. Стандарт может быть разработан как на материальные объекты (например, болты, гайки, арматурная сталь, цемент и т.п.) так и на нормы, правила, требования к объектам организационно-методического и общетехнического характера (например, чертежный шрифт, форма спецификации на чертежах и пр.). В зависимости от сферы действия, содержания и уровня стандарты подразделяют на уровни и виды.
Технические условия – это нормативно-технический документ, устанавливающий комплекс требований к конкретным типам, маркам, артикулам продукции.
Научно-технический уровень стандартов. Требования, изложенные в стандартах, должны соответствовать современным достижениям науки и техники. разработке стандартов обычно предшествует научно-исследовательская работа, в результате которой должны быть обоснованы: 1) номенклатура показателей, которым должен соответствовать объект стандартизации, 2) количественные значения этих показателей, 3) требования к технологическим процессам, способным обеспечить достижение значений этих показателей. После разработки проекта стандарта он согласовывается со всеми заинтересованными сторонами, от которых зависит выполнение заданных требований, т.е. разработчиками продукции, услуг процессов и потребителями.
1.4. Комплексная и перспективная стандартизация.
Методы стандартизации
Комплексная стандартизация. Качество конечной продукции, например гидротехнического сооружения, определяется качеством проведения проектно-изыскательских работ, качеством сырья, материалов, деталей, узлов, комплектующих изделий, совершенством методов расчета, технологическими процессами и другими факторами. Стандартизации. Можно осуществлять, опираясь на достигнутое качество или исходя из качественных характеристик конечной продукции.
В первом случае стандартизацию проводят без учета требований определенного потребления, а при изготовлении конечной продукции используют изделия, выпуск которых освоен. Это пассивный метод стандартизации, но он сохраняет свое значение для изделий массового производства (болты, гайки, подшипники качения, арматурная сталь, вяжущие материалы и т.д.).
Во втором случае качественные показатели и стандарты на сырье, материалы, комплектующие изделия, а также нормативно-технические документы разрабатывают исходя из требований, предъявляемых к конечным изделиям. В этом случае стандартизация активно воздействует на развитие науки и техники. Такой метод стандартизации называется комплексным.
Комплексная стандартизация обеспечивает взаимную увязку требований к конечной продукции, сырью, материалам и комплектующим изделиям с учетом современного развития науки и техники.
К современным методам осуществления комплексной стандартизации относится разработка программ комплексной стандартизации важных видов продукции. Эти программы представляют собой плановый документ, содержащий оптимальную совокупность взаимоувязанных стандартов и технических условий, обеспечивающих комплексное решение следующих задач: выбор наиболее целесообразных направлений стандартизации; разработка опережающих стандартов на сырье, материалы, комплектующие изделия; стандартизация технологических процессов, оборудования, оснастки, контроля и испытания конструкции, методов организации и подготовки производства; определение объема работ и сроков выполнения научно-исследовательских и проектно-изыскательских работ, а также состава исполнителей.
Например, при разработке стандартов на трансформаторы, в т.ч. и для судоходных ГТС, в соответствии с планами комплексной программы стандартизации были определены требования к сырью, материалам, комплектующим изделиям; регламентированы требования на сульфатную целлюлозу для электрокартона, на кабельную бумагу, крепированную электроизоляционную бумагу, на текстолит, стеклотекстолит, цилиндры и трубки электротехнические стеклотекстолитовые, на масло, морозостойкую резину, полевой шпат и пегматит для изоляторов.
Основными задачами, которые решаются комплексной стандартизацией, являются:
регламентация норм и требований к взаимосвязанным объектам и элементам этих объектов (в машиностроении – деталям, узлам и агрегатам), а также к тем видам сырья, материалов, полуфабрикатов, комплектующих изделий, тары, упаковки и т.п., и к технологическим процессам изготовления, транспортирования, эксплуатации и утилизации, показатели которых должны быть регламентированы на определенном уровне, определяемом требованиями, предъявляемыми к самому объекту специализации или товарообмена;
регламентация взаимосвязанных норм и требований к общетехническим и отраслевым комплексам нематериальных объектов стандартизации (системы документации, системы общетехнических норм, системы норм техники безопасности и т.п.), а также к элементам этих комплексов;
установление взаимоувязанных сроков разработки стандартов, внедрение которых должно обеспечить осуществление мероприятий по организации и совершенствованию производства и, в конечном итоге, выпуску продукции высшего качества.
При формировании программ комплексной стандартизации обычно решаются следующие задачи:
1 Осуществляется выбор объектов стандартизации, на основе которых следует формировать ПКС.
2 Определяется состав отдельных НТД, регламентирующих требования к выборным объектам стандартизации, и определяется категория этих НТД.
3 Определяются сроки и последовательность разработки и внедрения этих НТД (или пересмотра действующих) с учетом имеющихся ресурсов и поставленных целей по разработке программ.
Основными критериями выбора объектов КС служат:
1) объем и экономическая значимость производства различных видов продукции, являющиеся объектами или элементами объектов КС;
2) углубление разделения производственного процесса изготовления объектов КС между специализированными производствами;
3) экономическая эффективность КС выбранного объекта, включая эффективность от повышения качества;
4) взаимосвязанность объектов по конструктивным, технологическим и эксплуатационным признакам.
Решающим критерием выбора объектов КС и одновременно очередности их стандартизации должен быть экономический.
Классическими примерами КС, проведенной в прошедшие годы, являются комплексы общетехнических средств стандартов: единая система конструкторской документации (ЕСКД), единая система технологической подготовки производства (ЕСТПП), единая система технологической документации (ЕСТД), система стандартов безопасности труда (ССВТ).
Примером КС большой номенклатуры сырья и материалов может служить реализации следующих четырех ПКС в черной металлургии:
металлопродукция из углеродистой стали;
металлопродукция из низколегированных сталей;
металлопродукция из легированных и высоколегированных сталей;
металлопродукция из прецизионных сплавов.
Этот комплекс, охватывающий основную часть продукции черной металлургии, распространяется на листовой, сортовой, фасонной и трубный прокат, сырье им материалы, оборудование и приборы, методы анализа и испытаний и др. всего этот комплекс включает около 1200 НТД, в т.ч. 286 ГОСТ, 45 ОСТ, 711 ТУ.
Проведение КС невозможно без перспективной или опережающей стандартизации.
Перспективная (или опережающая) стандартизация. В зависимости от влияния на развитие народного хозяйства выделяют два вида стандартизации:
1)устанавливающую свойства существующей продукции и фиксирующую достигнутый уровень производства и 2) способную воздействовать на развитие промышленности или строительства в нужном направлении. В первом случае стандарты содержат показатели, которые имеет освоенная продукция. Например, ГОСТ 1050-74 устанавливает механические свойства качественных сталей, в т.ч. и арматурой: для стали 08 бт = 176 МПа; бв = 294 МПа и т.д. такие стандарты нужны, однако более прогрессивна стандартизация второго рода - опережающая.
Перспективная (или опережающая) стандартизация осуществляется с учетом прогрессивного развития во времени показателей качества объектов стандартизации. В определяющих стандартах устанавливают несколько возрастающих, более прогрессивных показателей качества, опережающих достигнутый уровень, и указывают сроки введения этих показателей в действие. Сроки назначают обоснованно, с учетом освоения производства необходимого сырья, материалов комплектующих изделий и оборудования, а также решения научных, технических и других сопутствующих задач.
1.5 Место стандартизации в управлении качеством продукции и повышения эффективности производства
Проблема существующего и систематического повышения качества продукции имеет большое политическое, социальное, экономическое и научно-техническое значение. Основная роль в управлении качеством продукции отводится стандартизация на всех ее уровня – общероссийском. отраслевом, административно-территориальном и на уровне предприятий. По вопросам терминологии, обеспечения и оценки качества продукции разработано и внедрено много специальных стандартов. Ведущая роль в управлении качеством продукции отводится самим предприятиям.
Использование стандартизации и таких ее частных случаев, как унификация и взаимозаменяемость приводит к значительному повышению эффективности общественного производства: а именно способствует специализации производства и ее кооперации.
Стандартизация обеспечивает повышения эффективности производства независимо от отрасли промышленности на всех стадиях жизненного цикла, т.е. на стадии проектирования, производства, эксплуатации и утилизации продукции.
Экономия в процессе проектирования обуславливается широким использованием в новых конструкциях стандартных, унифицированных и покупных изделий; сокращением объема работ по проектированию основных объектов производства, технологической оснастки и приспособлений; уменьшению объема работ по разработке и размножению рабочих чертежей и другой технической документации; сокращением времени на согласование и утверждение вновь выпускаемой технической документации.
В процессе производства себестоимость изготовления продукции снижается за счет уменьшения затрат на материалы, изготовление технологической оснастки, приспособлений и специального оборудования; уменьшения стоимости покупных изделий по сравнению со стоимостью таких же изделий собственного изготовления; снижения накладных расходов. Кроме того унификация и стандартизация снижают трудоемкость изготовления конечной продукции и способность высвобождению производственных площадей, оборудования и рабочей силы.
Экономия в процессе эксплуатации обуславливается повышением надежности изделий и снижением затрат на их ремонт.
Экономия при утилизации обуславливается снижением затрат на разукомплектование изделия и снижением экологических расходов.
Подсчет экономической эффективности стандартизации проводят для обоснования планов стандартизации, выявления целесообразности разработки стандарта, выбора оптимального варианта стандартизации и в других целях.
1.6 Организация работ по стандартизации в Российской Федерации
Изучая организацию работ по стандартизации в РФ рассмотрим следующие вопросы:
правовые основы стандартизации;
органы и службы по стандартизации;
порядок разработки стандартов;
контроль и надзор за соблюдением требований стандартов.
Правовые основы стандартизации в России установлены Законом Российской Федерации «О стандартизации» (1993). Положения закона обязательны к выполнению всеми государственными органами управления, субъектами хозяйственной деятельности независимо от форм собственности, а также общественными объединениями.
Закон определяет меры государственной защиты интересов потребителей и государства через требования, правила, нормы, вносимые в государственные стандарты при их разработке, и государственный контроль выполнения обязательных требований пари их применении. Кроме данного закона, отношения в области стандартизации регулируются издаваемыми в соответствии с ним актами законодательства РФ, например Законом «О внесении изменений и дополнений в законодательные акты РФ» в связи с принятием закона «О стандартизации», «Об обеспечении единства измерений», «О сертификации продукции и услуг», «Об обеспечении единства измерений», «О сертификации продукции и услуг», постановлениями Правительства РФ, принятыми во исполнении Закона «О стандартизации», Приказами Госстандарта РФ.
Закон «О стандартизации» регламентирует:
организацию работ по стандартизации;
содержание и применение нормативных документов по стандартизации;
информационное обеспечение работ по стандартизации;
организацию и правила проведения государственного контроля и надзора за соблюдением обязательных требований государственных стандартов;
финансирование работ по государственной стандартизации, государственному контролю и надзору;
стимулирование применения государственных стандартов;
ответственность за нарушение положений закона «О стандартизации».
В соответствии с Законом «О стандартизации» в РФ действует Государственная система стандартизации (ГСС). Методологические вопросы ее организации и функционирования изложены в комплексе государственных основополагающих стандартов «ГСС РФ». Этот комплекс включает следующие документы:
ГОСТ Р 1.0 – 92 «ГГС РФ» Основные положения»;
ГОСТ Р 1.2 – 92 «ГСС РФ». Порядок разработки Государственных стандартов».
ГОСТ Р 1.4 – 93 «ГСС РФ». Стандарты отраслей, стандарты предприятий, научно-технических, инженерных и других общественных объединений. Общие положения»;
ГОСТ Р 1.5 – 92 «ГСС РФ. Общие требования к построению, изложению, оформлению и содержанию стандартов».
ПР 50.1.001 – 93 «Правила согласования и утверждения технических условий».
ГСС РФ обеспечивает и поддерживает в актуальном состоянии единый технический язык, унифицированные ряды важнейших технических характеристик продукции, систему строительных норм и правил; типоразмерные ряды и типовые конструкции для общего машиностроения и строительства; систему классификации технико-экономической информации, достоверные справочные данные о свойствах материалов и веществ.
Органы и службы по стандартизации. Национальным органом по стандартизации в РФ является Государственный комитет РФ по стандартизации и метрологии (Госстандарт России). Это федеральный орган исполнительной власти, осуществляющий межотраслевую координацию, а также функциональное регулирование в области стандартизации, метрологии и сертификации.
Госстандарт России – специально уполномоченный орган исполнительной власти в области сертификации. Председатель Госстандарта России является главным государственным инспектором РФ по надзору за государственными стандартами и обеспечением единства измерений, а также центры стандартизации, метрологии и сертификации, предприятия, учреждения, учебные заведения и иные организации.
Постоянными рабочими органами по стандартизации являются технические комитеты (ТК), специализирующиеся в зависимости от объекта стандартизации. В рамках этой специализации в ТК проводится также работа по международной (региональной) стандартизации.
По линии международной стандартизации ТК занимается вопросами гармонизации отечественных стандартов с международными, готовят обоснованные позиции РФ для голосования по проектам стандартов в международных организациях; участвуют в работе ТК международных (региональных) организаций по стандартизации, способствуют принятию государственных стандартов РФ в качестве международных и т.д.).
Закон «О стандартизации» допускает участие в работе ТК представителей организаций зарубежных стран. ТК рассматриваются и как рабочие органы по стандартизации в рамках СНГ.
Научно-технической базой для создания ТК обычно служат предприятия и организации, профиль деятельности которых соответствует специализации ТК. Участие в деятельности ТК всех заинтересованных сторон добровольное.
Деятельностью по стандартизации в отраслях народного хозяйства руководят соответствующие министерства и ведомства. Организуют и осу ществляют работы по стандартизации в отраслях следующие службы: отделы по стандартизации в министерствах и ведомствах; головные и базовые ор ганизации по стандартизации; отделы (лаборатории, бюро) стандартизации предприятий (организаций).
Порядок разработки стандартов. Работа ТК начинается со сбора зая вок на разработку стандарта. Заявителями могут быть государственные органы и организации, общественные объединения, научно-технические об щества, предприятия, фирмы, предприниматели, которые направляют заявки в ТК согласно закрепленным за ними объектами стандартизации. В заявке обязательно должна быть обоснована необходимость разработки норматив ного документа. На основании заявок Госстандарт формирует годовой план государственной стандартизации РФ. Дальнейшая работа проводится на ос новании договоров на разработку стандарта между заявителем и соответс твующим ТК и включает следующие этапы: составление ТЗ (организаци ей-разработчиком или ТК) ; разработка проекта стандарта и его согласование; представление окончательного варианта проекта в Госстандарт РФ для принятия; обновление стандарта; пересмотр стандарта; отмена стан дарта.
Процедура принятия включает обязательный анализ содержания та на соответствие законодательству РФ, метрологическим правилам и нормам, терминологическим стандартам, а также ГОСТ Р 1.5-92 «ГСС РФ. Общие требования к построению, изложению, оформлению и содержанию стандартов». Стандарт принимается соглашением, после чего устанавлива ется дата его введения в действие. Срок действия стандарта не устанав ливается. Далее принятый стандарт подлежит регистрации, информация о нем публикуется в ежемесячном Информационном указателе.
Пересмотр государственного стандарта по существу является разра боткой нового взамен действующего. Необходимость пересмотра возникает в том случае, если вносимые изменения связаны со значительной коррек тировкой основных показателей качества продукции, затрагивает ее сов местимость, заменяемость.
Отмена стандарта может осуществляться как замены его новым, так и без замены. Причиной служит прекращение выпуска продукции (оказания услуг), которая производилась по данному документу, либо принятие но вого стандарта.
Принятие окончательных решений о внесении изменений, пересмотре или отмене государственных стандартов, а также соответствующая публи кации в Информационном указателе стандартов находится в ведении Госс тандарта РФ.
Контроль и надзор зa соблюдением требований стандартов осуществ ляются в России на основании Закона РФ "О стандартизации" и составляют составную часть ГОС. На современном этапе государственный контроль приобретает социально-экономическую ориентацию, поскольку основные его усилия направлены на проверку строгого соблюдения всеми хозяйственными субъектами обязательных норм и правил, обеспечивающих интересы и права потребителя, защиту здоровья и имущества людей и среды обитания.
Основными задачами госнадзора являются:
1) предупреждение и пресечение нарушений обязательных требований стандартов, правил обязательной сертификации и Закона "и единстве из мерений" всеми субъектами хозяйственной деятельности;
2) предоставление информации органам исполнительной власти и об щественным организациям по результатам проверок.
Проводят госнадзор должностные лица Госстандарта и подведомствен ных ему центров стандартизации и метрологии, получивших статус терри ториальных органов госнадзора, - государственные инспекторы. Главный государственный инспектор России - Председатель Госстандарта РФ, а главные государственные инспекторы республик в составе РФ и других субъектов РФ - руководители центров стандартизации и метрологии, т.е. территориальных органов госнадзора. Государственный контроль и надзор за соблюдением обязательных требований стандартов осуществляют также другие организации, в частности Прокуратура.
Проверкам в процессе госнадзора подвергаются: 1) продукция (на всех этапа жизненного цикла) в т.ч. подлежащая обязательной сертифи кации и импортируемая; 2) услуги населению и виды работ, которые под лежат обязательной сертификации; 3) техническая документация на про дукцию; 4) деятельность испытательных центров, лабораторий и органов по сертификации. Проверка осуществляется как лично инспекторами, так и создаваемыми под их руководством комиссиями.
Основная форма государственного контроля и надзора - выборочная проверка. В процессе проверки приходятся испытания, измерительный контроль, технический осмотр, идентификация, и другие мероприятия, обеспечивающие достоверность и объективность результатов. По результа там испытаний оформляется протокол испытаний, проведенные проверки за канчиваются составлением акта проверки. Акты направляются: 1) руко водству проверенной организации; 2) в Ростест-Москва для подготовки обобщенной информации: 3) в Госстандарт РФ (в случае необходимости оп ределения штрафных санкций)
1.7 Категории и виды стандартов.
Категории стандартов. В зависимости от сферы действия стандарта и требований, предъявляемых к объектам стандартизации, ГСС РФ установле ны следующие категории НТД:
1) государственные стандарты -ГОСТ Р или ГОСТ, если продолжают действовать государственные стандарты СССР);
2) отраслевые стандарты (ОСТ);
3) стандарты административно-территориальных единиц РФ;
4) технические условия (ТУ):
5) стандарты ассоциаций, производственных фирм, предприятий, уч реждений (СТП).
Государственные стандарты (ГОСТ Р) принимаются Госстандартом РФ. Государственные стандарты в области строительства и строительных мате риалов - Госстроем РФ. Имеющие особо важное значение для народного хо зяйства страны ГОСТы утверждаются Правительством РФ. ГОСТы обязательны к применению всеми предприятиями и организациями независимо от форм собственности и подчиненности на всей территории РФ.
ГОСТы устанавливаются главным образом на продукцию массового или крупносерийного производства, многократного и межотраслевого примене ния, а также на нормы, правила, требования, понятия, обозначения и дру гие объекты, регламентация которых необходима для обеспечения опти мального качества продукции, единства и взаимосвязи различных областей науки, техники, производства, культуры.
Исходя из общего определения, объектами стандартизации ГОСТами являются:
1) укрупненные группы однородной продукции (при технической воз можности их формирования);
2) группы однородной продукции;
3) подгруппы однородной продукции (при необходимости);
4) конкретная продукция;
5) правила, обеспечивающие организационно-методическое единство и взаимосвязь процессов разработки, производства, применения и утилиза ции продукции;
6) правила, обеспечивающие техническое единство и взаимосвязь процессов разработки, производства, применения и утилизации продукции;
7) услуги.
Отнесение продукции к группам однородной продукции определяется на основе отраслевых частей Общероссийского классификатора продукции и других классификаторов.
Группой однородной продукции является максимально возможная сово купность продукции, характеризующаяся общностью функционального назна чения, областью применения и номенклатурой основных показателей ка чества. Подгруппой однородной продукции является часть группы однород ной продукции, выделяемая по признаку общности конструктивно-техничес кого решения. Конкретной продукцией являются модели, марки и т.п. про дукция, характеризующаяся определенными конструктивно-техническими ре шениями, принципами действия, свойствами и конкретными значениями по казателей ее целевого (функционального) назначения. Например:
тракторы (подкласс - 472000);
тракторы сельскохозяйственные универсальные пропашные (группа -
472400);
трактор КМВ-51 (модель);
светлые нефтепродукты (группа - 025100);
бензины (подгруппа - 025110);
бензин автомобильный А-92 (марка).
Стандарты на группы однородной продукции определяют основные технико-экономические показатели такой продукции, рациональный состав ее номенклатуры (типы)- требования по унификации и другие требования к продукции с целью обеспечения разработки и выпуска продукции, соот ветствующей по своим показателям высшему мировому уровню или превосхо дящей его. В стандартах на группы однородной продукции могут устанав ливаться дифференцированные сроки введения в действие предусмотренных в них показателей и требовании.
Требования к конкретной продукции (моделям, маркам), обеспечиваю щие опережение перспективных потребностей научно-технического прогрес са и выполнение соответствующих стандартов на группы однородной про дукции, определяются стандартами и техническими условиями на эту про дукцию.
Особое место в системе стандартизации занимает регламентация пра вил, обеспечивающих организационно-методическое единство и взаимосвязь процессов разработки, производства, эксплуатации и утилизации продук ции, которые устанавливаются в организационно-методических стандартах. Эти стандарты устанавливают порядок:
1) организации проведения работ по стандартизации;
2) разработки, утверждения и внедрения НТД;
3) разработки и постановки продукции на производство;
4) организации и управления процессом технологической подготовки продукции;
5) проведения НИР, ОКР и т.п.
Правила же, обеспечивающие техническое единство и взаимосвязь процессов разработки, производства, и применение продукции, устанавли вают общетехнические стандарты. Эти стандарты устанавливают:
1) научно-технические термины и их определения, условные обозначения, условные обозначения (наименования, коды, метки, сигналы);
2) номенклатуру показателей качества продукции;
3) построение, обозначение, изложение и оформление НТД;
4) построение, обозначение и оформление технической документации
(конструкторской, технологической, проектной), унифицированной документации (планово-экономической, учетной, статистической, товаросопроводительной транспортной, банковой, организационно-распорядительной и др.), информационно-библиографической документации, программной документации и технической документации на АСУ:
5) общие требования к государственным эталонам и единицам физи ческих величин, общероссийским поверочным схемам, методикам выполнения измерений, стандартным образцам свойств и состава веществ и материа лов, разъемным соединениям (резьбовым, шпоночным, шлицевым и т.п.) не разъемным соединениям (сварным, клепанным и т.п.), передачам (зубча тым, ременным и др.), элементам конструкций изделий ('канавкам, конусам и т.п.), обеспечение- безопасности, санитарии и гигиены труда;
6) нормы точности измерений, ряды предпочтительных чисел, допуски и посадки, шероховатость поверхности; классы точности оборудования: величины предельно допустимых выбросов и ПДК вредных веществ;
7) методы статистического контроля, выполнения измерений, расчета изделий на прочность, на износ и др., оптимизация параметров объектов стандартизации и т.п.
Организационно-методические стандарты и общетехнические стандар ты, как правило, объединяются в комплексы стандартов, предназначенные для комплексного нормативно-технического обеспечения решения техничес ких и социально-экономических задач.
Отраслевые стандарты (ОСТ) устанавливаются на те виды продукции, которые не являются объектами государственной стандартизации, на нор мы, правила, требования, понятия и обозначения, регламентация которых необходима для оптимального качества продукции данной отрасли, а также для упорядочения производства, обеспечения взаимосвязи в производс твенно-технической деятельности предприятий отрасли.
ОСТы могут также устанавливать ограничения (по номенклатуре, ти поразмерам и т.п.) ГОСТов применительно к данной отрасли, если это не снижает качественных, не ухудшает эксплуатационных показателей, уста новленных ГОСТами. При этом устанавливаемые в ОСТе параметрические ря ды, типоразмеры и другие стандартизуемые параметры должны полностью соответствовать ГОСТам.
Объектами отраслевой стандартизации, в частности, могут быть от дельные виды продукции ограниченного применения, технологическая ос настка и инструмент, предназначенные для производства и применения в данной области, сырье, материалы, полуфабрикаты внутриотраслевого при менения, отдельные виды товаров народного потребления и др.
Объектами отраслевой стандартизации могут быть также технические нормы и типовые технологические процессы, специфичные для данной от расли, нормы, требования и методы в области организации проектирова ния, производства и эксплуатации промышленной продукции и товаров на родного потребления.
ГОСТы обязательны для всех организаций и предприятий данной отрас ли, а также для предприятий и организаций других отраслей (заказчи ков), применяющих или потребляющих продукцию этой отрасли.
ОСТы принимаются министерством (ведомством), являющимся головным (ведущим) в производстве данного вида продукции. Пси этом под отраслью понимается совокупность предприятий и организаций, независимо от их территориаль ного расположения и ведомственной принадлежности, разрабатывающих или изготавливающих определенные виды продукции, закрепленной за данным министерством (ведомством).
ОСТы как НТД были введены ГСС в 70 - 80-х годах XX века. Сегодня практически все министерства С ведомства) имеют необходимый банк ОСТов. Общее количество ОСТов превышает 40 тыс. и продолжает расти.
Стандарты административно-территориальных единиц РФ устанавливают по согласованию с Госстандартом и с соответствующими министерствами (ведомствами"' по закрепленных/! группам продукции на определенные виды продукции, изготовляемые предприятиями, расположенными на территории соответствующих административно-территориальных единиц РФ. Эти стан дарты, обязательные для всех организаций и предприятий, находящихся на территории данной административно-территориальной единицы РФ независи мо от форм собственности, устанавливают требования, которые не являются объектами государственной или отраслевой стандартизации.
Объектами стандартизации административно-территориальных единиц РФ могут быть сырье, материалы, определенные виды топлива (используемые только на территории данной административно-территориальной единицы РФ), нормы и требования к ремонту бытовых машин и приборов, национальные виды изде лий и товаров народного потребления.
Стандарты ассоциаций, производственных фирм, предприятий, учреж дений (СТП) устанавливаются на нормы, правила, методы, требования дру гие объекты, имеющие применение только в данной ассоциации, фирме и т.л. Объектами этого вида стандартизации могут быть детали и узлы из готавливаемых (разрабатываемых) изделий; нормы для разработки продук ции ассоциации ... и методы расчета; нормы и правила в области органи зации и управления производством в данной ассоциации ...; технологи ческие нормы и требования, типовые технологические процессы, оснастка и инструмент и др. Эти стандарты могут носить характер ограничений (по номенклатуре, типоразмерам, применяемым материалам) ГОСТов, ОСТов и стандартов административно-территориальных единиц РФ.
Технические условия (ТУ) разрабатывают предприятия и другие субъ екты хозяйственной деятельности в том случае, когда стандарты созда вать нецелесообразно. Объектом ТУ может быть продукция разовой постав ки, выпускаемой малыми партиями.
Виды стандартов. ГСС устанавливает, в зависимости от содержания и назначения, стандартов, следующие их виды:
стандарты технических условий (общих технических условий);
стандарты общих технических требований (технических требований);
стандарты параметров и (или) размеров:
стандарты типов, основных параметров и (или) размеров;
стандарты конструкции и размеров;
стандарты марок;
стандарты сортамента;
стандарты правил приемки;
стандарты методов контроля (испытаний, анализа, измерений);
стандарты правил маркировки, упаковки, транспортирования и хране ния);
стандарты правил эксплуатации и ремонта;
стандарты типовых технологических процессов и т.д.
Для стандартов, не относящихся к определенной продукции, в т.ч. для стандартов общетехнических и организационно-методических. ТСС ви дов не устанавливает. К таким стандартам относятся стандарты общих норм, методов расчета и проектирования, стандарты систем классификации и документации, стандарты физических величин, общие требования к про дукции, поставляемой для различных климатических условий эксплуатации, требования безопасности, охраны природы, сортность продукции и др.
Стандарты общих технических условий устанавливают общие для дан ной группы однородной продукции (башенные краны, тракторы) эксплуата ционные (потребительские) характеристики, правила приемки, методы контроля, требования к маркировке, упаковке, транспортированию и хра нению, комплектность поставки, гарантийный срок службы, хранения (или другие показатели надежности) и др.
В состав технических условий входят:
основные параметры и (или) размеры;
технические требования;
требования по безопасности:
комплектность;
правила приемки;
методы контроля (испытаний, анализа, измерений);
правила маркировки, упаковки, транспортирования и хранения);
указания по эксплуатации;
гарантии изготовителя.
Стандарты технических условий являются наиболее полным по содер жанию и наиболее всесторонним по включенным в него требованиям видом стандартов.
Раздел "Технические требования" содержит:
требования к конструкции, составу, свойствам:
требования к внешним воздействиям: I
требования к надежности, долговечности, сохраняемости, ремонтоп ригодности;
требования к составным частям изделия, сырью, материалам.
Отличием стандартов технических условий является то, что они оп ределяют всесторонние требования к конкретной продукции - марке, виду или модели.
Стандарты общих технических требований устанавливают общие для группы однородной продукции нормы и требования, обеспечивающие опти мальный уровень качества, который должен быть заложен при проектирова нии и обеспечении при изготовлении конкретных видов продукции, входящих в данную группу. В зависимости от вида и назначения продукции могут устанавливаться требования к физико-механическим свойствам - прочнос ти, твердости, упругости, износоустойчивости и др.; требования к на дежности и долговечности; требования к технической эстетике (окраска, удобство пользования, отделка и т.д.); требования к исходным материа лам, применяемым при изготовлении продукции, - к сырью, полуфабрикатам и др.
Стандарты технических требований в отличии от стандартов общих технических требований устанавливают требования к конкретным видам продукции.
Стандарты параметров (размеров) устанавливают параметрические или размерные ряды продукции по основным потребительским (эксплуатацион ным) характеристикам, на базе которых должна проектироваться продукция конкретных типов, моделей, марок, подлежащих изготовлению конкретными отраслями.
Стандарты типов и основных параметров (размеров) устанавливают типы стандартизуемой продукции в зависимости от их основных свойств, а также основные параметры (размеры), характеризующие эти типы продук ции. Стандарты типов должны учитывать перспективы развития данного ви да изделий и содержать не только освоенные в производстве, но и подле жащие освоению типы изделий и их основные параметры.
Стандарты конструкции и размеров устанавливают конструктивные ис полнения и основные размеры для определенной группы изделий в целях их унификации и обеспечения взаимозаменяемости при разработке конкретных типоразмеров, моделей и т.п.
Стандарты конструкции и размеров на детали, узлы, агрегаты машин и механизмов, а также стандарты на технологическую оснастку и инструмент могут содержать рабочие размеры и технические требования, необхо димые и достаточные для изготовления и приемки этих изделий. В этом случае отпадает необходимость проектирования этих изделий, чем достигается большая экономия времени и труда при проектировании и освоении новых изделий.
Стандарты марок устанавливают номенклатуру марок (сырья) их хими ческий состав, потребительские (эксплуатационные) свойства, методы их контроля.
Стандарты марок выпускаются на сырье и материалы, которые поставляются потребителям только в виде продукции определенного сортамента. Как и других случаях, стандартизация марок материалов направле на на сокращение многообразии марок до целесообразного минимума.
Стандарты сортамента устанавливают геометрические формы, размеры продукции.
Стандарты правил приемки устанавливают порядок приемки определен ной группы продукции или вида продукции б целях обеспечения единства требований при приемке этой продукции по качеству и количеству.
Стандарты методов испытаний устанавливают порядок отбора проб (образцов) для испытаний, методы испытаний (контроля, анализа, измере ния ) потребительских (.эксплуатационных) характеристик определенной группы продукции в целях обеспечения единства оценки показателей каче ства. Методы испытаний устанавливаются в зависимости от вида продукции для обеспечения надлежащего ее качества. В стандартах могут устанавли ваться различные вилы испытаний: повседневные испытания для контроля качества выпускаемой продукции; типовые испытания, проводимые предпри ятием-поставщиком при освоении производства новых изделий; периодичес кие испытания, проводимые для проверки соответствия выпускаемой про дукции предъявляемым к ней требованиям.
Стандарты правил маркировки, упаковки, транспортирования и хране ния устанавливают требования к потребительской маркировке продукции с целью информации потребителя об основных характеристиках продукции, требования к упаковке с учетом необходимости обеспечения ее сохраннос ти, технической эстетики и т.п., требования к транспортированию, уста навливающие виды транспортных средств, предназначенных для транспорти рования данной продукции, нормы их загрузки и т.д., требования по хра нению, устанавливающие условия хранения данной продукции и гарантийные сроки хранения в этих условиях.
Стандарты на методы и средства поверки мер и измерительных прибо ров устанавливают методику наиболее эффективного проведения проверок мер и приборов с указанием средств поверки, обеспечивающих требуемую точность поверки.
Стандарты правил эксплуатации и ремонта устанавливают общие правила, обеспечивающие в заданных условиях работоспособность изделий и гарантирующие их эксплуатационные характеристики.
Стандарты типовых технологических процессов устанавливают спосо бы, последовательность и технические средства выполнения и контроля технологических операций по изготовлению определенного вида продукции с целью внедрения прогрессивной технологии производства и обеспечения единого уровня качества выпускаемой продукции.
Общетехнические и организационно-технические комплексы стандартов
К общетехническим и организационно-техническим комплексам стан дартов относятся следующие комплексы: государственная система стандар тизации (ГСС}, единая система конструкторской стандартизации (ЕСКД), система автоматизированного проектирования (САПР), единая система раз работки и постановки продукции на производство (ЕСРПП), единая система технологической подготовки производства (ЕСТПП), единая система технологической документации (ЕСТД), система проектной документации для строительства (СПДС), система стандартов безопасности труда (ССЕТ), система стандартов в области охраны природы и улучшения использования природных ресурсов.
Комплекс стандартов ГСС был рассмотрен выше.
Единая система конструкторской документации (ЕСКД, ГОСТ 2.ХХХ –ХХ) представляет собой комплекс государственных стандартов, которые устанавливают единые взаимосвязанные правила и положения по разработ ке, оформлению к обращению конструкторской документации в нашей стра не. Требования этих стандартов распространяются на все виды конструк торских документов, на нормативно-технические и технологические доку менты, а также на научную и научно-техническую литературу.
Целью стандартов ЕСКД являются:
1} создание возможности расширения унификации конструкторских до кументов и использования их при обмене без переоформления;
2) упрощение форм КД и графических изображений, снижающих трудое мкость проектно-конструкторских работ;
3) механизация и автоматизация обработки документов и содержащих ся в них данных.
ЕСКД содержит 150 ГОСТов, распределенных по 9 группам:
1) общие положения;
2) основные положения;
3) обозначение изделий и конструкторских документов;
4) общие правила выполнения чертежей различных изделий;
5) правила обращения документации;
6) правила выполнения эксплуатационной и ремонтной документации;
7) правила выполнения схем;
8) правила строительных и горно-графических документов:
9) прочие стандарты.
Система автоматического проектирования (САПР) - это организацион но-техническая система, выполняющая автоматическое проектирование объектов и состоящая из комплекса средств автоматизации проектирования, взаимосвязанного с подразделениями (пользователями) проектной органи зации.
Структурно САПР состоит из двух подсистем:
1) проектирующей - подсистемы, выполняющей проектные процедуры, например, проектирование деталей и сборочных единиц, проектирование частей зданий и сооружений;
2} обслуживающей - подсистемы, предназначенной для поддержания работоспособности проектирующих подсистем, например подсистема доку ментации, информации, графического выполнения.
Мат.-тех. базой САПР является комплекс средств автоматизации про ектирования, в который входят средства обеспечения:
математического - методы, математические модели, алгоритмы:
лингвистического - языки проектирования, терминология;
программного - программы и пакеты прикладных программ;
информационного - массивы данных, содержащие на машинных носителях описание стандартных проектных процедур, типовых проектных решений, типовых элементов, комплектующих изделий, материалов;
методического - документы, определяющие методические вопросы ав томатического проектирования:
технического - устройства вычислительной и организационной техни ки, средства передачи данных, измерительные и другие устройства или их комплекты;
организационного - положения, приказы, инструкции, квалификацион ные требования и другие документы, состав и структуру проектной орга низации, ее подразделений, их функции и связи в условиях функциониро вания САПР.
Единая система разработки и постановки продукции на производство (ЕСРПП. ГОCT 15. ХХХ - XX), устанавливает порядок разработки, согласова ния и утверждения 73, проведения экспертизы технической документации, испытания опытных образцов копытных партий), Выдачу разрешений на пос тановку на производство новой и модернизированной продукции.
ЕСРПП определяет обязанности заказчика, разработчика и изготови теля продукции.
Заказчик на основании изучения потребностей, современных достиже ний науки и техники, предъявляет разработчику заявку, содержащую обос нованные технико-экономические требования к продукции, объем потреб ности е продукции, лимитную цену с ее обоснованием. Заказчик активно участвует на всех стадиях разработки, подготовки производства и прово димых испытаниях на всех их этапах.
Разработчик разрабатывает ТЗ, согласовывает его с заинтересован ными организациями, разрабатывает весь комплекс тех. документации с осуществлением заданного уровня унификации, отвечает за правильный вы бор аналогов, включенных в карту технического уровня. Разработчик, как правило, организует испытания опытных образцов или опытных партий.
Важнейшей функцией разработчика является авторский надзор над ос воением и изготовлением, особенно первых серий, продукции в строгом соответствии с технической документацией, требованиями стандартов и технических условий.
Изготовитель согласовывает ТЗ, принимает участие в рассмотрении тех. документации, обеспечивает разработку и отладку технологических процессов, обеспечивает освоение производства и стабильное качество выпускаемой продукции в заданных планом продукции. Организует контроль и периодические испытания серийно выпускаемой продукции, обеспечивает своевременное снятие с производства устаревшей продукции.
Стандарты ЕСРПП устанавливают следующие стадии разработки продук ции и постановки ее на производство:
1. Разработка ТЗ.
2. Экспертиза тех. документации.
3. Испытания опытного образца.
4. Контрольные испытания серийно выпускаемой продукции.
В ТЗ устанавливаются следующие показатели и требования:
1) показатели назначения (основные технические параметры продукции. определяющие ее целевое назначение: мощность, производительность, расход материалов, топлива, энергии, КПД и др.);
2) требования к надежности;
3) требования к технологичности:
4) показатель уровня унификации;
5) требования к метрологическому обеспечению, разработки, производства и эксплуатации:
6) требования безопасности и охраны природы;
7) эстетические и эргонометрические требования;
8) требования к патентной чистоте;
9) условия эксплуатации;
10) требования к техническому обслуживанию и ремонту;
11) требования к упаковке, маркировке, транспортированию и хране нию и др.
Единая система технологической подготовки производства (ЕСТПП, ГОСТ 14. XХX-XX) - система организации и управления процессом техноло гической подготовки производства, предусматривающая широкое применение прогрессивных типовых технологических процессов, стандартной техноло гической оснастки и оборудования, средств автоматизации производствен ных процессов, инженерно-технических и управленческих работ.
Функцио нирование ЕСТПП в соответствии с ее назначением обеспечивается комп лексным применением и стандартов ЕСТПП совместно с ЕСКД, ЕСТД, единой системой классификации и кодирования технико-экономической информации, государственной системой обеспечения единства измерений. Стандарты ЕСТПП содержат следующие группы:
1 - Общие положения;
2 - Правила организации и управления процессом ТИП;
3 - Правила обеспечения технологичности конструкции изделий;
4 - Правила разработки и применения технологических процессов и
средств технологического оснащения;
4 - Правила применения технических средств механизации и автоматизации инженерно-технических работ;
5 - прочие стандарты.
ЕСТПП основана на системно-структурном анализе цикла, широком применении типовых и групповых технологических процессов, стандартной оснастке и модульном оборудовании, экономико-математических методах и вычислительной технике. ЕСТПП является связующим звеном между конс труированием и производством, определяя качество, экономичность и конкурентноспособность продукции.
ЕСТПП предполагает:
технологическую классификацию легшей машин и приборов, для чего создан технологический классификатор, являющийся частью Общероссийско го классификатора продукции;
типизацию технологических процессов, которая осуществляется в двух взаимосвязанных направлениях: 1) типизация и стандартизация про цессов изготовления деталей и узлов и 2) типизация и стандартизация выполнения отдельных операций;
стандартизацию технологической оснастки, под которой понимают разработку универсальных приспособлений для фиксации деталей при их обработке, штампов для горячей и холодной штамповки., литейной оснаст ки, сварочных и сборочных приспособлений;
стандартизацию технологической документации.
Единая система технологической документации (ЕСТД, ГОСТ З.ХХХХ-XX) - комплекс стандартов, устанавливающих взаимосвязанные правила разработки, комплектации, оформления и обращения технологической доку ментации, применяемой при изготовлении и ремонте изделий. ЕСТД состоит из следующих групп стандартов:
- общие положения;
- основополагающие стандарты;
- классификация и обозначения технологических документов;
- учет применяемости деталей и сборочных единиц в изделиях и
средств технологического оснащения;
- основное производство. Формы технологических документов и правила их оформления на процессы, специализированные по видам работ;
- основное производство. Формы технологических документов и пра вила их оформления на испытания и контроль;
- вспомогательное производство. Формы технологических докумен тов и правила их оформления;
- правила заполнения их оформления;
- резервная
- информационная база
Система проектной документации для строительства (СПДС, ГОСТ 21. ХХХ-ХХ) комплекс взаимоувязанных стандартов устанавливающих правила оформления проектных документов е строительстве. Она включает -3 группы стандартов:
0 - общие положения;
1 - правила оформление чертежей и других графических документов;
2 - правила оформления внесения изменений в рабочую документацию.
Тема 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СТАНДАРТИЗАЦИИ
1 Научно-технические принципы стандартизации.
2 Системы предпочтительных чисел.
3 Параметры и параметрические ряды.
4 Методы стандартизации
5 Определение оптимального уровня стандартизации.
2.1 Научно-технические принципы стандартизации
Стандартизация всегда должна быть направлена на решение важнейших практических задач и способствовать научно-техническому прогрессу. Опыт отечественной и зарубежной стандартизации показывает, что для достижения этой цели стандартизацию следует проводить, руководствуясь определенными принципами, а именно:
Принцип системности. Технический прогресс и повышение качества продукции требуют системного подхода к процессу производства и, в частности, к проведению стандартизации. Необходимо, чтобы стандартизация охватывала все этапы производства и эксплуатации сырья, материалов комплектующих изделий и конечной продукции. На принципе системности базируется осуществление комплексной и опережающей стандартизации, разработка и внедрение комплексных систем управления качеством продукции.
При рассмотрении принципа системности основное внимание следует уделить системному анализу в решении проблем стандартизации.
Системный анализ проводится в несколько этапов:
1) постановка задачи, включающая определение конечных целей и круга вопросов, требующих решения; анализ условий, в которых функционирует система, а также определение ограничений, накладываемых на условия функционирования системы; определение, анализ и обобщение данных, необходимых для решения проблемы, изучение структуры анализируемой системы (проблемы), установление связей, разработка различных программ, обеспечивающих решение задачи;
2) построение модели, идентификация системы, выбор критериев для предсказания последствий выбора решений, сравнение различных вариантов решений с точки зрения их последствий;
3) разработка рекомендаций с точки зрения разработки проекта стандарта;
4) подтверждение (экспериментальная проверка) принятых решений;
5) окончательный выбор оптимального решения задачи на основе экспериментальной проверки принятого решения;
6) реализация принятого решения (утверждение стандарта).
Принцип предпочтительности. Стандарты устанавливают на продукцию, применяемую во многих отраслях народного хозяйства. Они распространяются на большие диапазоны параметров и поэтому при разработке стандартов применяют принцип предпочтительности, который обеспечивает:
1) ограничение разнообразия номенклатуры и типоразмеров различных одноименных изделий (болтов, подшипников качения и т.д.);
2) расширение областей применения или уровня взаимозаменяемости отдельных типоразмеров изделий ( например, шариковых подшипников средней серии с наиболее распространенными внутренними диаметрами);
3) увеличение серийности и удешевление продукции;
4) развитие специализации и кооперирование предприятий.
Особое значение принцип предпочтительности имеет как принцип систематизации параметров машин, их частей и деталей, проводимой при стандартизации и унификации. Это обеспечивается применением рядов предпочтительных чисел и для построения параметрических рядов.
Принцип прогрессивности и оптимизации стандартов является сущностью стандартизации и отражен в определениях, принятых для стандартизации и стандарта. Новые стандарты должны отвечать современным требованиям науки и техники. От внедрения новых стандартов должна быть получена максимально возможная экономия при минимальных затратах. Осуществление этого принципа способствует опережающая и комплексная стандартизации, основанные на принципах системности, прогрессивности и оптимизации стандартов.
Принцип функциональной взаимозависимости стандартных изделий обеспечивает взаимозаменяемость изделий по эксплуатационным показателям и поэтому является главным принципом при комплексной и опережающей стандартизации.
Принцип взаимоувязки стандартов. Без осуществления этого принципа невозможна разработка новых общетехнических и межотраслевых стандартов, а также развитие комплексной стандартизации.
Научно-исследовательский принцип. Разработка всех видов стандартов должна сопровождаться проведением НИР, а при необходимости и ОКР.
Принцип минимального удельного расхода материалов. Стоимость сырья, материалов и полуфабрикатов в изделиях машиностроения и промышленного строительства составляет от 40 до 80 % стоимости готовых продукции и объектов. С учетом объемов производства (строительства) снижения расхода материалов дает большой экономический эффект. Поэтому при разработке стандартов необходимо выбирать рациональную конструкцию, пользоваться новейшими методами расчетов, применять прогрессивные технологические процессы и т.д.
Принцип патентной чистоты стандартов. Недопустимо использовать при проектировании новых машин, механизмов, приборов, строительных конструкций и их составных частей и в других случаях оригинальные конструкции, технологические процессы, методы испытаний и измерений и прочие объекты, запатентованные в других государствах. Нарушение этого правила вызывает применение международных санкций.
2.2 Системы предпочтительных чисел.
Все однотипные изделия массового потребления (сортовой прокат, крепежные детали, подшипники качения, электродвигатели и т.д.) по отношению к конечной продукции (станки, экскаваторы и пр.) являются комплектующими изделиями и применяются во многих отраслях машиностроения и строительстве при самых разнообразных условиях работы. Широкие потребности в подобных изделиях требуют увеличения их типоразмеров.
Большое разнообразие одноименных комплектующих изделий крайне невыгодно, т.к. сопровождается увеличением ассортимента специального режущего и мерительного инструмента, приспособлений, заготовок; усложнением технологических процессов изготовления комплектующих изделий и готовой продукции; повышением стоимости ремонта. Кроме того это разнообразие противоречит принципу предпочтительности.
Допустим, что для сборки какого-либо сооружения желательно применить болты семи диаметров: 24, 25, 26, 27, 28, 29 и 30 мм. В этом случае для нарезки резьбы на болтах и гайках, а также для сверления отверстий под болты потребуется семь комплектов нарезного инструмента и сверл. Если применить болты и гайки только трех диаметров (24, 27 и20 мм) , то понадобится всего лишь три комплекта, сократится число переналадок оборудования для сверления отверстий под болты, изготовления болтов и гаек; уменьшится разнообразие запасных деталей, упростится ремонт сооружения. В данном примере один ряд размеров заменен другим, более рациональным. Т.к. числа второго ряда создают более благоприятные условия для проектирования, изготовления и эксплуатации продукции, то они являются предпочтительными.
Предпочтительные числа образуют ряды чисел, построенные по определенным закономерностям. Наиболее целесообразными рядами предпочтительных чисел являются ряды, построенные по арифметическим или геометрическим прогрессиям.
Ряды, построенные по арифметическим прогрессиям, представляют собой последовательность чисел, в которой разность d между любыми соседними числами аi и аi-1 остается постоянной, т.е. d = аi - аi-1 = const. Например, по существующим стандартам внутренние диаметры подшипников средней серии в интервале от 20 до 110 мм имеют следующие значения: 20, 25,…, 105, 110 мм, т.е. образуют арифметическую прогрессию с разностью d = 5. По принципу арифметической прогрессии построены ряды размеров основного проката. Например, высота двутавра (ГОСТ 8239-86) и швеллера (ГОСТ8240-86) в интервале от 80 до 240 мм образуют арифметическую прогрессию с разностью 20 мм.
Существенным недостатком рядов, построенных по арифметическим прогрессиям, является неравномерное распределение членов ряда в заданных пределах. Это объясняется тем, что отношение q последующих членов ряда аi к предыдущим аi-1 уменьшается с возрастанием численных значений членов ряда. В наших примерах (подшипники) для первых членов q = 25/20 = 1,25, а для последних q = 110/105 = 1,047; (двутавры и швеллеры) для первых членов q = 100/80 = 1,25 и для последних q = 240/220 = 1,09. В арифметических прогрессиях наблюдается разреженность членов в зоне малых величин и сгущенность – в зоне больших.
Ряды предпочтительных чисел, построенные по геометрическим прогрессиям, имеют постоянное отношение каждого последующего члена к предыдущему. Это отношение называется знаменателем прогрессии q = аi/ аi-1 . Например, ряд чисел 0,63, 1, 1,6, 2,5, 4, 6,3, … образуют геометрическую прогрессию со знаменателем q = 1,6.
Свойства этих прогрессий:
2) произведение или частное членов ряда является членом этой же прогрессии (1,6 х 2,5 = 4; 10 : 2,5 = 4 и т.д.);
3) любой член ряда, возведенный в любую степень, дает число, являющееся членом этого же ряда (1,63 = 4; = 4; 0,63 -2 = 2,5 и т.д.).
Первое и второе свойства имеют важное практическое значение, Например, площади фигур и объемы тел, стороны которых являются членами геометрической прогрессии, являются членами этой же прогрессии.
В настоящее время для построения рядов предпочтительных чисел используются обе системы, но чаще всего применяют ряды: построенные по геометрическим прогрессиям. Многолетним опытом установлено: что требования всех отраслей промышленности и строительства наиболее полно удовлетворяют ряды предпочтительных чисел, соответствующие геометрическим прогрессиям со знаменателями q = 10 1/Х, где Х – показатель степени, равный 5, 10, 20, 40 или 80. В РФ действует система предпочтительных чисел и их рядов, построенная на этом принципе (ГОСТ 6636-69). На базе этих рядов построены ряды нормальных линейных размеров (диаметров, длин, высот) с некоторым округлением. Этот стандарт устанавливает четыре основных и один дополнительный ряд предпочтительных чисел.
Степень корня Х входит в условное обозначение рядов: 5-й ряд - R5, 10-й ряд - R10 и т.д.
Ряды предпочтительных чисел безграничны в ту и другую сторону. Числа свыше 10 в каждом десятичном интервале (от 10 до 100, от 100 до 1000 и т.д.) получают умножением содержащихся в интервале от 1 до 10 на 10, 100 и т.д., числа менее 1 получают умножением в том же интервале на 0,1, 0,01 и т.д. В общем случае следует отдавать предпочтение ряду с меньшим порядковым номером, т.е. ряд R5 предпочтительнее ряда R10 и т.д. При необходимости можно использовать производные ряды, образованные путем отбора каждого второго, третьего или иных членов ряда. Применяют составные ряды, имеющие в разных диапазонах разные знаменатели прогрессии. В особых случаях допускается округлять предпочтительные числа.
Таблица 2.1
Ряды предпочтительных чисел
|
Ряд |
Обозначение |
Знаменатель |
Число членов |
Значения членов |
|
Основной |
R5 |
=1,6 |
5 |
1, 1,6, 2,5, 4, 6,3 |
|
R10 |
=1,25 |
10 |
1, 1,2, 1,6, 2, 2,5, 3,2, 4, 5, 6,3, 8 |
|
|
R20 |
=1,12 |
20 |
1, 1,1, 1,2, 1,4, 1,6, 1,8, 2, 2,2, 2,5, 2, 8, 3,2, 3,6, 4, 4,5, 5, 5,6, 6,3, 7,1, 8, 9 |
|
|
R40 |
=1,06 |
40 |
1, 1,06, 1,1, 1,15, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, 2, 2,1, 2,2, 2,4, 2,5, 2,6, 2, 8, 3, 3,2, 3,4, 3,6, 3,8, 4, 4,2, 4,5, 4,8, 5, 5,3, 5,6, 6,0, 6,3, 6,7, 7,1, 7,5, 8, 8,5, 9, 9,5 |
|
|
Дополнительный |
R80 |
=1,03 |
80 |
2.3 Параметры и параметрические ряды
Одной из основных задач стандартизации является оптимальное сокращение номенклатуры изделий, выпускаемых и потребляемых народным хозяйством страны. Для этого необходимо решить следующие вопросы, связанные с разработкой стандартов:
Параметры изделий подразделяются на главные, основные, и вспомогательные. Главным параметром называют такой параметр из числа основных, который наиболее полно характеризует изделие, остается неизменным длительное время и может измениться при внедрении более совершенных изделий. Например, для подъемных кранов главным параметром является грузоподъемность; основными параметрами являются максимальный вылет стрелы, максимальная высота подъема крюка, размеры, определяющие использование кранов в определенных производственных условиях, конструктивный вес скорость движения и пр. Число стандартизуемых параметров должно быть минимальным, но достаточным для полного представления о данном изделии. Вспомогательные параметры зависят от различных усовершенствований, отличаются нестабильностью и поэтому их в стандарты не включают.
При выборе номенклатуры главного и основных параметров изделий исходят из следующих положений:
1 Главный и основные параметры должны характеризовать достаточно полно технические и эксплуатационные (потребительские) свойства или возможности изделия.
2 Номенклатура стандартизуемых параметров (главного и основных) должна быть оптимальной, чтобы не ограничивать возможность совершенствования конструкции и технологии ее изготовления.
3 Главный и основные параметры должны быть по возможности стабильными, т.е. сохраняться неизменными при модификации и совершенствовании изделий, а также не зависеть от часто изменяющихся факторов, как технология изготовления, применяемые материалы и т.п.
4 Номенклатура главного и основных параметров машин родственных типов, групп должна быть, по возможности, унифицированной, а также не должна дублироваться ни в целом ни в какой-либо основной части.
5. В случае выбора для построения параметрического ряда совокупности нескольких главного и основных параметров все они должны быть функционально независимы ( т.е. зависимость между ними не может быть выражена математической формулой).
6 Величины главных параметров должны соответствовать, как правило, предпочтительным числам.
После установления номенклатуры главного и основных параметров изделий определятся диапазон и градация параметрического ряда.
Диапазон параметрического ряда ограничивается наибольшим и наименьшим значением данного параметра. Например, для асинхронных электрических двигателей серии «А2» и «А02» диапазон изменения мощностей 0,4 – 125 кВт, а для подъемных кранов на автомобильном ходу серии «КС» диапазон изменения грузоподъемности 6,3 – 25 т. Крайние значения параметров определяют, исходя из потребностей всех отраслей народного хозяйства в течение срока действия стандарта, но без учета ограниченного применения.
Под градацией или построением параметрического ряда понимают закономерность изменения интервала между соседними членами. Принцип построения параметрического ряда относится к основным факторам, определяющих технико-экономическую эффективность стандартов. При малых интервалах между соседними значениями стандартизуемых параметров (диаметры болтов, мощность электродвигателя и т.д.) облегчается подбор изделий по расчетным значениям, однако уменьшается серийность изделий одинаковых типов и размеров и, следовательно, усложняется технологическая подготовка производства, повышается стоимость изготовления и эксплуатации конечной продукции. Увеличение интервалов укрупняет серийность, но при этом иногда приходится применять изделия, имеющие завышенные параметры (двигатели с большей мощностью, чем требуется по расчету, краны с большей грузоподъемностью и т.д.). Это вызывает увеличение стоимости комплектующих изделий, эксплуатационные расходы, массы и габаритов конечной продукции. Поэтому устанавливая градацию ряда, исходят из того, что рациональный ряд должен содержать наивыгоднейшее число типоразмеров изделий, обеспечивающих оптимальное соотношение между расходом материалов, стоимостью изготовления и эксплуатации.
Во многих отраслях машиностроения (металлорежущие станки, дизельные двигатели, строительно-дорожные машины, подъемные краны и др.) преимущественно применяют параметрические ряды, основанные на рядах предпочтительных чисел R10. Параметрические ряды узлов, комплектующих изделий и деталей экономичнее строить по более высоким рядам, например R20. Арифметические прогрессии применяют для стандартизации крепежных изделий, подшипников качения, сортового проката, других деталей и узлов массового потребления. При построении параметрических рядов могут использоваться не все числа соответствующей прогрессии, а некоторые из них. Так, например, построен параметрический ряд экскаваторов.
Примеры параметрических рядов строительно-дорожной техники:
R10 - экскаваторы серии «Э»: вместимость ковша 0,4, (0,5), 0,65, (0,8), (1,0), 1,25, (1,6), (2,0), 2,5 м3. В скобках приведены параметры образцов, снятых с производства или не производимых.
R5 – подъемные краны на автомобильном ходу серии «КС»: максимальная грузоподъемность 6,3, 10, 16, 26 т.
Градация параметрических рядов на различных участках может быть различной. Особенно это характерно для крепежных изделий , сортового проката и фасонного проката. Например, весь диапазон параметрических рядов высот профиля двутавра и швеллеров, изменяющийся от 50 до 400 мм, разбит на пять поддиапазонов: от 50 до 70 мм с интервалом 5 мм, от 70 до 100 мм с интервалом 10 мм, от 100 до 240 мм с интервалом 20 мм, от 240 до 360 мм с интервалом 30 мм и между 360 и 400 мм интервал 40 мм.
2.4 Методы стандартизации
Основными методами стандартизации в машиностроении и строительстве являются унификация и агрегатирование.
Унификация – разновидность или метод стандартизации, заключающийся в рациональном уменьшении типов, видов и размеров объектов одинакового назначения. Иными словами, унификация – это научно-технический метод отбора и регламентации оптимальной и сокращенной номенклатуры объектов одинакового функционального назначения.
Основными целями унификации, согласно ГОСТ 23945.0-80, являются:
ускорение научно-технического прогресса за счет сокращения сроков разработки, подготовки производства, изготовления, проведения технического обслуживания и ремонта изделий или сооружений:
создание условий на стадиях проектирования и производства (строительства) для обеспечения высокого качества изделий (сооружений) и взаимозаменяемости их составных элементов;
снижение затрат на проектирование и изготовление изделий (строительство сооружений);
обеспечение требований обороноспособности страны.
Основными направлениями унификации являются:
использование во вновь создаваемых группах изделий (сооружениях) одинакового или близкого функционального назначения ранее спроектированных, освоенных в производстве одинаковых (повторяющихся в пределах группы изделий) основных элементов (агрегатов, узлов, деталей, строительных конструкций);
разработка унифицированных составных элементов для применения во вновь создаваемых или модернизируемых изделиях (сооружениях);
разработка конструктивно-унифицированных рядов изделий (сооружений);
ограничение целесообразным минимумом номенклатуры разрешаемых к применению изделий и материалов.
В зависимости от области проведения унификация может быть межотраслевой (межведомственной), отраслевой (ведомственной, заводской (в пределах одной фирмы, акционерного общества, предприятия). К межотраслевой унификации относят унификацию изделий (сооружений) и их элементов одинакового или близкого назначения, изготавливаемых (сооружаемых) двумя и более отраслями промышленности. К отраслевой и заводской унификации относят унификацию изделий (сооружений) и их элементов одинакового или близкого назначения, изготавливаемых (сооружаемых) одной отраслью промышленности или одним предприятием.
В зависимости от методических принципов осуществления унификации она может быть внутривидовой (унификация семейств однотипных изделий или сооружений) и межвидовой или межпроектной (унификация узлов, агрегатов, деталей, строительных конструкций разнотипных изделий или сооружений)
Объектами унификации могут быть изделия массового, серийного и индивидуального производства, в т.ч.:
детали – если они взаимозаменяемы и, как правило, имеют аналогичное назначение;
агрегаты (узлы ), сборочные единицы и модули - если они выполняют близкие по характеру функции;
машины – если они состоят из сравнительно небольшого числа агрегатов и узлов одинакового назначения и выполняют близкие по характеру операции или процессы. Основные объекты унификации в строительстве – элементы зданий или сооружений, их параметры, а также строительные конструкции, являющиеся непосредственной продукцией предприятий строительного комплекса. Основой для унификации в строительстве являются:
1) унификация объемно-планировочных шагов – высот этажей, продольных и поперечных шагов (пролетов);
2) унификация расчетных нагрузок (нагрузок на несущие конструкции);
3) унификация технических требований (теплотехнических, акустических параметров ограждений), определяющих их геометрические размеры и основные свойства.
Унификация объемно-планировочных параметров заключается в таком назначении размеров зданий и сооружений, расположении и конструкции присоединительных частей, которое обеспечивает простоту их сочетаемости, т.е. соединение элементов при монтаже без подготовки или применения доборных элементов. Унификация объемно-планировочных параметров обеспечивает также взаимозаменяемость, т.е. возможность замены одного типоразмера другим, отличным по материалу, конструкции, или сочетания нескольких изделий без изменения других частей здания или сооружения. Унификация объемно-планировочных параметров осуществляется в соответствии с модульной системой, основная идея которой заключается в том, что здания или сооружения как бы рассекаются вдоль, поперек и по высоте воображаемыми модульными (координационными) плоскостями, расстояния между которыми принимаются равными принятому модулю k х M, где k – коэффициент, M – величина основного модуля, равная 100 мм. Линии пересечения модульных плоскостей называются модульными линиями, совокупность их на плоскости – модульной сеткой и, в целом, - модульной координационной системой. Все габаритные размеры помещений, конструкций и элементов (например, колонны, ригеля, панели стен и перекрытий, окна, двери) должны располагаться между соответствующими координационными плоскостями, определяющие их координационные (номинальные) размеры. Конструктивные (проектные) размеры отличаются от координационных на величину нормированного шва, зазора или напуска (нахлеста), устанавливаемую в зависимости от особенностей соединения и норм допуска на изготовление и монтаж конструкции.
Унификация расчетных параметров (нагрузок на несущие конструкции) производится в форме установления определенных показателей или конструктивных требований. Расчетные параметры зависят от назначения унифицированных объектов, определяются теми внешними воздействиями, которые они воспринимают, и устанавливаются так, чтобы наилучшим способом обеспечивать унификацию конструктивных элементов. Например, для унификации железобетонных перекрытий и покрытий необходимо регламентировать их несущую способность, но последняя зависит от собственного веса этих элементов, определяемого объемной массой материала и конструкцией. При одной и той же величине внешнего воздействия – нагрузки, несущая способность элементов перекрытий изменяются в зависимости от конструкции и свойств материала.
С учетом объемно-планировочных параметров, конструктивных схем и характера расчетных нагрузок общая унификация строительных изделий осуществляется в пределах следующих групп зданий.
1 Одноэтажные промышленные здания без крановых нагрузок, залы общественного назначения, сельскохозяйственные здания. Конструкция – полный несущий каркас с наружными несущими стенами. К этой же группе частично относятся промышленные здания с крановыми нагрузками. Нормами для указанных зданий установлены поперечные шаги 12, 18, 24 м и более кратно 6 м; продольные шаги 6 и 12 м. Высота зданий кратна модулю 600 мм в пределах до 6 м, модулю 1200 мм в пределах до 12 м, модулю 2400 мм – 12 м и более.
2 Многоэтажные промышленные и общественные здания. Конструкция полный каркас или продольно несущие стены (иногда в сочетании с внутренним каркасом). Сетки колонн 6 х 6 м, при технико-экономических обоснованиях возможно укрупнение до 6 х 9 м, 9 х 9 м и более с сохранением кратности 3 м. Высота этажа 3,3 м; для больших торговых и обеденных залов с площадью не менее 300 м2, а также некоторых других помещений – 4,2 м. Для зданий с продольными несущими стенами поперечные шаги – 6 м.
3 Жилые здания и подобные им здания: жилая часть гостиниц, домов отдыха, пансионатов и др. Конструкция – панельные с широким или узким шагом несущих стен; панельные с продольными несущими стенами; с несущими стенами из кирпича и блоков; в некоторых случаях – каркас.
Общая унификация конструкций в пределах каждой из перечисленных групп практически осуществляется в типовом проектировании и учитывается в действующих или разрабатываемых каталогах индустриальных строительных изделий.
Помимо общей унификации по группам зданий, возможна частичная унификация плит перекрытий, элементов лестниц при равных высотах этажей, элементов фундаментов, цоколей, карнизов. Унифицируют также размеры проемов. Унификация шагов, высот этажей, номинальных размеров элементов являются необходимым, но не единственным условием унификации зданий и сооружений. К этим необходимым условиям относятся выбор и унификация конструктивной системы здания, конструкций и сечений элементов, разработку унифицированных узлов и стыков, соблюдение установленного порядка назначения конструктивных размеров зданий с учетом швов и зазоров, соответствующих принятым допускам. Унификация параметров и конструктивных элементов обеспечивает возможность разработки каталогов изделий для отдельных отраслей строительства, а также общего сортамента стандартных изделий для зданий и сооружений различного назначения. Для количественной оценки унификации используются показатели уровня унификации: коэффициент применяемости, коэффициент повторяемости, коэффициент межпроектной (межвидовой) унификации, коэффициент унификации группы изделий.
Основным показателем является коэффициент применяемости; он используется для сопоставления уровней унификации в отраслях или по направлениям техники. Коэффициент применяемости рассчитывается по формуле:
Кпр =
где n – общее количество типоразмеров элементов (частей) изделия;
n0 - количество оригинальных типоразмеров элементов (частей)
изделия.
К оригинальным относятся составные части изделия, разработанные впервые и только для данного изделия.
Коэффициент межпроектной (межвидовой) унификации определяют как отношение количества сокращенных за счет взаимной унификации типоразмеров составных частей данной группы изделий к максимальному возможному сокращению количества типоразмеров составных частей группы совместно изготавливаемых или эксплуатируемых изделий:
где Н - общее количество рассматриваемых изделий;
n I - количество типоразмеров составных частей в i-м изделии;
Q - количество типоразмеров составных частей, из которых состоит группа из Н изделий;
nmax – максимальное количество типоразмеров составных частей одного из изделий составляющих данную группу.
Пример расчета коэффициента межпроектной унификации группы промышленных зданий 1 корпус цеха, 2 складское помещение, 3 автопарк.
|
Типоразмер |
1 |
2 |
3 |
|
Фундамент под колонну |
у |
У |
У |
|
Колонна каркаса |
У |
У |
У |
|
Панель наружных стен |
У |
У |
У |
|
Панель наружных стен |
Н |
О |
У |
|
Панель межэтажных перекрытий |
Н |
У |
Н |
|
Лестничный марш |
Н |
У |
Н |
|
Подкранная балка |
У |
Н |
Н |
|
Балка перекрытия |
У |
У |
У |
|
Панель перекрытия |
У |
У |
У |
|
Ворота |
У |
О |
О |
«У» - использование одинаковых типоразмеров строительных конструкций в различных зданиях;
«О» - использование неповторяющихся типоразмеров строительных конструкций;
«Н» - отсутствие данного типоразмера в данном здании.
Коэффициент повторяемости составных частей в относительных единицах определяется как отношение общего количества составных частей (элементов) к общему количеству типоразмеров составных частей изделия (сооружения).
где N – общее количество составных частей изделия;
n - количество типоразмеров составных частей изделия.
Например, для строительства корпуса цеха потребовалось 20 фундаментов под колонны, 20 колонн каркаса, 38 панелей наружных стен, 38 подкранных балок, 10 балок перекрытия, 76 панелей перекрытия и 2 ворот.
Таким образом, N = 184, n = 7 и К = 26, 286.
Коэффициент повторяемости составных частей в процентах – это отношение разности общего количества составных частей и общего количества типоразмеров составных частей изделия к общему количеству составных частей изделия (он показывает степень насыщенности изделия повторяющимся составными частями):
К = К = для нашего примера.
Коэффициент унификации группы изделий представляет собой усредненный (средневзвешенный) показатель унификации по стоимости изготовления изделий, входящих в группу:
где m - количество изделий в группе;
i - порядковый номер изделия в группе;
Knpi - коэффициент i-го изделия;
ni - годовая программа выпуска i-го изделия;
Цi - оптовая цена i-го изделия.
Для проведения расчетов показателей уровня унификации выбирают один или несколько уровней расчета (например по деталям, сборочным единицам, узлам, агрегатам). Расчет основного показателя – коэффициента применяемости производится на уровне типоразмеров деталей.
При расчетах исключаются детали общемашиностроительного и общестроительного применения: винты, шплинты, гвозди, шурупы, детали тары и упаковки, детали, изготовляемые без чертежей и т.п.
На стадии проектирования, когда отсутствует спецификация изделия, определение показателя унификации производится ориентировочно по результатам рассмотрения конструкторских документов этих проектов.
Результаты расчета показателей уровня унификации включаются в конструкторскую документацию: в пояснительную записку (ГОСТ 2.106-68) и карту технического уровня и качества продукции (ГОСТ 2.116-71). При модернизации изделий расчет показателей уровня унификации производится только для тех составных частей (узлов, агрегатов), модернизация которых предусмотрена.
Требования к уровню унификации устанавливаются в техническом задании на проектирование в виде количественных показателей уровня унификации, а также в виде качественных требований по унификации. Окончательно показатели уровня унификации устанавливаются при утверждении изделия к серийному производству или утверждении проектно-сметной документации на строительство.
Агрегатирование – это метод конструирования машин, оборудования и т.п. из унифицированных и стандартных деталей и узлов многократного применения. Агрегатирование позволяет не создавать каждую новую машину как оригинальную, единственную в своем роде, а в большинстве случаев перекомпоновать имеющиеся машины, используя уже спроектированные и освоенные в производстве узлы и агрегаты. Это способствует значительному увеличению мощности предприятий без увеличения производственных площадей.
Внедрение принципов агрегатирования возможно во всех отраслях машиностроения и строительства.
Унификация и агрегатирование могут предшествовать систематизация и классификация объектов. Систематизация предметов, явлений или понятий преследует цель расположить их в определенном порядке и последовательности удобную для использования. При этом учитываются взаимосвязь объектов систематизации. Наиболее простой формой является алфавитная система расположения объектов. Такая система используется, например, в энциклопедических и политических справочниках, в библиографиях и т.п. применяют также порядковую систематизацию систематизируемых объектов или их расположение в хронологической последовательности. Например, государственные стандарты регистрируются по порядку номеров, после которого в каждом стандарте указывают год его утверждения (например ГОСТ 21778-81). Для систематизации параметров и размеров машин, сооружений, их частей и деталей рекомендуются ряды предпочтительных чисел.
Разновидностью систематизации является классификация. Она преследует цель расположить предметы, явления или понятия по классам, подклассам и разделам в зависимости от общих признаков, т.е. создать систему соподчиненных объектов. Чаще всего классификацию проводят по десятичной системе. На ее основе созданы различные общероссийские классификаторы. Классификаторы – это официальные документы, представляющие собой свод наименований и кодов классификационных группировок и (или) объектов классификации в области технико-экономической информации. В настоящее время в РФ находится в обращении 27 общероссийских классификаторов.
1) Общероссийский классификатор стандартов (ОКС) ОК 001-93.
2) Общероссийский классификатор услуг населению (ОКУН) ОК 002-93.
3) Общероссийский классификатор органов государственной власти и управления (ОКОГУ) ОК 003-93.
4) Общероссийский классификатор видов экономической деятельности, продукции и услуг (ОКДП) ОК 004-93.
5) Общероссийский классификатор продукции (ОКП) ОК 005-93.
6) Общероссийский классификатор информации по социальной защите населения (ОКИСЗН) ОК 006-93.
7) Общероссийский классификатор предприятий и организаций (ОКПО) ОК 007-93.
8) Общероссийский классификатор специальностей по образованию (ОКСО) ОК 009-93.
9) Общероссийский классификатор занятий (ОКЗ) ОК 010-93.
10) Общероссийский классификатор управленческой документации (ОКУД) ОК 011-93.
11) Общероссийский классификатор изделий и конструкторской документации (классификатор ЕСКД) ОК 012-93.
12) Общероссийский классификатор основных фондов (ОКОФ) ОК 013-94.
13) Общероссийский классификатор валют (ОКВ) ОК 014-94.
14) Общероссийский классификатор единиц измерения (ОКЕИ) ОК 015-95.
15) Общероссийский классификатор профессий рабочих, должностей служащих и тарифных разрядов (ОКПДТР) ОК 016-94.
16) Общероссийский классификатор специальностей высшей научной квалификации (ОКСВНК) ОК 017-94.
17) Общероссийский классификатор информации о населении (ОКИН) ОК 018-95.
18)Общероссийский классификатор объектов административно-территори-ального деления (ОКАТД) ОК 019-95.
19) Общероссийский классификатор деталей, изготавливаемых сваркой, пайкой, склеиванием и термической резкой (ОКД) ОК 020-95.
20) Технологический классификатор деталей машиностроения и приборостроения (ТКД) ОК 021-95.
21) Общероссийский технологический классификатор сборочных единиц машиностроения и приборостроения (ОТКСЕ) ОК 022-95.
22) Общероссийский классификатор начального профессионального образования (ОКНПО) 023-95.
23) Общероссийский классификатор экономических регионов (ОКЭР) ОК 024-95.
24) Общероссийский классификатор стран мира (ОКСМ) ОК 025-95.
25) Общероссийский классификатор информации об общероссийских классификаторах (ОКОК) ОК 026-95.
26) Общероссийский классификатор форм собственности (ОКФС) ОК 027-99.
27) Общероссийский классификатор организационно-правовых форм (ОКОПФ) ОК 028-99.
Рассмотрим общероссийский классификатор видов экономической деятельности, продукции и услуг (ОКДП) ОК 004-93 и общероссийский классификатор продукции (ОКП) ОК 005-93.
Общероссийский классификатор видов экономической деятельности, продукции и услуг (ОКДП) ОК 004-93 – это систематизированный свод классификационных группировок соответствующих объектов классификации. Он обеспечивает информационную поддержку следующих задач:
1) организация «горизонтальных» связей в производственной сфере между производителями и потребителями услуг;
2) обеспечение системы государственной контрактации и оптовой торговли на внутреннем рынке;
3) представление информации об отечественной продукции на зарубежных рынках посредством ее перекодировки через соответствующие переходные ключи;
4) организация и обеспечение функционирования системы налогообложения предприятий;
5) реализация комплекса учетных функций в рамках работ по государственной статистике;
6) создание информационной системы для обеспечения функционирования бирж и торговых домов.
ОКПД состоит из трех частей:
Ч.1 – виды экономической деятельности;
Ч.2 – классы и подклассы видов продукции и услуг;
Ч.3 – виды продукции и услуг.
Четырехзначная структура кода ОКПД при классификации видов экономической деятельности состоит из кодов раздела, подраздела, группы и подгруппы. Например, вид экономической деятельности – «строительство набережной порта» входит в подраздел «строительство» (код 45) раздела “F” «Строительство». Выбранная сфера деятельности относится к группе «Строительство завершенных зданий и сооружений или их частей» (код 452) и подгруппе «Строительство завершенных зданий и сооружений предприятий строительной индустрии транспорта и связи» (код 4526).
Семизначные коды класса и подкласса вида продукции и услуг (четыре разряда – высшие классификационные группировки – код вида экономической деятельности и три низших разряда – классификация видов продукции и услуг) позволяют описать и закодировать без каких либо ограничений все виды экономической деятельности, продукции и услуг.
Например, услуги по проведению общестроительных работ по возведению зданий и сооружений имеют код 4526000, а услуги по проведению общестроительных работ по возведению зданий и сооружений водного транспорта (здания и сооружения речного и морского транспорта, порты и связанные с ними гидротехнические сооружения, сооружения для ремонта судов, погрузочно-разгрузочные комплексы, Речные и морские вокзалы) имеют код 4526020.
И наконец код видов продукции и услуг (тоже семизначный) включает в себя код экономической деятельности и порядковый номер соответствующей продукции или услуги. Все гидротехнические объекты имеют порядковые номера от 231 до 316. Например, «Порт речной механизированный» имеет код 4526231, «Речной вокзал» - 4526243, «Набережная» - 4526301.
Общероссийский классификатор продукции (ОКП) ОК 005-93 предназначен для обеспечения достоверности, сопоставимости и автоматизированной обработки информации о продукции в таких сферах, как стандартизации, статистика, экономика и др. ОКП представляет собой свод кодов и наименований группировок продукции, построенных по иерархической системе классификации. ОКП используется при решении задач каталогизации продукции, при сертификации, для статистического анализа и т.д. В ОКП предусмотрена пятиступенчатая иерархическая классификация с цифровой десятичной системой кодирования. На каждой ступени деление осуществлено по наиболее значимым экономическим и техническим признакам. На 1-й ступени – классы продукции (ХХ 0000), на 2-й – подклассы – (ХХ Х000), на 3-й – группы – (ХХ ХХ00), на 4-й – подгруппы – (ХХ ХХХ0), на 5-й виды продукции (ХХ ХХХХ). Например, портландцемент марки 500 – код вида продукции 573113 относится к подгруппе «Портландцемент без минеральных добавок» (код 573110), которая входит в группу «Портландцемент без минеральных добавок» (код 573100). Эта группа входит в подкласс «Цемент» (код 573000) класса «Материалы строительные кроме сборных железобетонных конструкций» (код 570000). Необходимо заметить, что классификация может быть завершена на 3-й, 4-й или 5-й ступенях классификационного деления. Например, «Конструкция или детали инженерных гидротехнических сооружений» (код 585900), т.е. эта группа, входящая в подкласс «Конструкция или детали инженерных сооружений» (код 585000) класса «Конструкции и детали железобетонные» код (580000).
Унификацию водных объектов рассмотрим на примере унификации конструкций причальных сооружений.
Для успешного применения сборных конструкций, из которых состоят практически все сооружения, необходимо, чтобы количество типоразмеров сборных элементов было минимальным, сами элементы транспортабельны, а монтаж их производился серийно выпускаемым оборудованием. Соблюдение этих условий при строительстве, как показано выше, унификацией конструкций.
В отличие от жилых и промышленных зданий и сооружений, основные размеры и типы конструкций которых определяются главным образом технологическими требованиями, конструкции гидротехнических сооружений в значительной степени зависят от разнообразия гидрологических и геологических условий строительства. Поэтому унификации конструкций должна предшествовать унификация расчетных условий.
Для того чтобы унифицировать расчетные условия, необходимо установить месторасположение причальных набережных и соответствующие им высоты, геологические условия, эксплуатационные и другие нагрузки, расчетные уровни воды, условия строительства и т.п. Анализ указанных расчетных условий для получения наиболее часто повторяющихся их сочетаний производится методами математической статистики путем объединения близких по значению расчетных условий в интервалы и исключения редко встречающихся значений и сочетаний расчетных условий.
Ниже приводятся расчетные условия, принятые для набережных.
1 Высота набережных должна соответствовать нормам технологического проектирования; точность определения отметок расчетных уровней ±0,25 м. Поэтому полученные на основании гидрологических расчетов значения высот набережных округляются до 0,5 м.
Наиболее часто повторяющиеся высоты набережных для портов приняты в пределах 6 – 14 м, для пристальней – 6 – 9 м. Набережные высотой 4 – 6 м строятся только у причалов с небольшим грузооборотом (до 25 тыс. т.), где возможно увеличение периода затопления или необеспеченность глубинами в низкую межень. Расчетные интервалы высот набережных допускается принимать равными 1 м при условии, что промежуточные высоты с интервалом 0,5 м можно получить за счет размеров привязочных элементов (шапочного бруса, постели и т.д.), не изменяя размеров основных сборочных элементов конструкции. Такой интервал высот набережных допускается потому, что при изменении высоты стенки на 0,5 м ее стоимость увеличивается всего на 4 – 6 %.
2 Расчетные уровни воды у сооружения должны быть: минимальный – на 3 м выше проектного дна, максимальный – на уровне верха набережной, строительный – на 5 м выше проектного дна или на уровне дна (строительство «насухо» до наполнения водохранилища), подвижки люда – на 4 м выше проектного дна и ледохода – на отметке верха набережной.
3 Ледовые условия следующие:
а) облегченные – для рек южных районов;
б) нормальные – для рек центральных и северных районов европейской части и южных районов Сибири;
в) тяжелые для рек Сибири (в среднем и нижнем течении).
Таблица 2.2
Унифицированные расчетные условия ледовых нагрузок
|
Характер воздействия льда |
Ледовые условия |
||
|
Облегченные |
Нормальные |
Тяжелые |
|
|
Удар ледяного поля при скорости движения 1,5 м/с и угле подхода к сооружению 200 |
Размер ледяного поля 200 х 300 м, толщина льда 0,5 м |
Размер ледяного поля 400 х 500 м, толщина льда 1,0 м |
Размер ледяного поля 400 х 500 м, толщина льда 1,5 м |
|
Колебания ледяного покрова |
Толщина льда 0,5 м |
Толщина льда 1,5 м |
Толщина льда 1,5 м |
|
Навал ледяного поля размером 200 х 500 м , передвигающегося при скорости ветра 25 м.с под прямым углом к фронту сооружения |
То же |
То же |
Тоже |
|
Термическое расширение льда |
10 Т/м2 |
10 Т/м2 |
15 Т/м2 |
4 Расчетная высота волн – 0,7 м, т.е. соответствует допустимой на акватории портов по условиям отстоя речных судов.
5 Нормативные характеристики грунтов основания сооружений приняты:
а) песчаные с углом внутреннего трения 28 – 32 0 и объемной массой 1,8 т/м3 при естественной влажности;
б) супесчаные, суглинистые и глинистые с углом внутреннего трения 17 – 24 0, сцеплением 10 – 50 кПа и объемной массой 1,8 т./м3 при естественной влажности;
в) скальные с расчетным сопротивлением 300 – 500 кПа и объемной массой 2 т/м3;
г) крупнообломочные с углом внутреннего трения 34 – 50 0 и объемной массой 1,9 т/м3.
Изменение характеристик грунтов внутри расчетных интервалов, как правило, не вызовет изменения основных параметров сборных элементов конструкций и учитывается при изменении размеров привязочных элементов (толщины каменной постели, высоты шапочного бруса и т.д.).
Характеристики грунтов обратной засыпки:
а) для всех грунтов оснований (кроме гравийно-галечных ) – песчаные с расчетным с углом внутреннего трения 30 0 и объемной массой 1,8 т/м3;
б) для гравийно-галечных оснований – гравийно-галечные с расчетным углом внутреннего трения 34 – 36 0 и объемной массой 2 т/м3 ;
6 Эксплуатационные нагрузки:
а) от механизмов, транспортных средств и складирования грузов на прикордонной полосе портов приняты равномерно распределенными интенсивностью 4 т/м2, на переходном участке (в пределах откоса штабеля) - 10 т/м2 и далее в глубь территории – неограниченной интенсивностью. Нагрузки на грузовых и пассажирских причалах пристаней приняты равномерно распределенными интенсивностью 2 т/м2 ;
б) швартовочные: для грузовых причалов портов 25 т, пассажирских причалов – 20; причалов пристаней – 15;
в) от удара или навала судна определяется в случае к грузовым причалам порта самоходных судов грузоподъемностью 2000 или 5300 т ( в зависимости от бассейна реки), к пассажирским причалам – грузопассажирских судов мощностью 1200 л.с. и к причалам пристаней – самоходных судов грузоподъемностью 2000 т.
Для унификации конструкций причальных набережных необходимо методом технико-экономического сравнения выбрать минимальное количество рациональных типов конструкций, наиболее полно отвечающих приведенным выше унифицированным расчетным условиям.
К рациональным типам конструкций набережных предъявляются следующие требования:
1) минимальная стоимость и трудоемкость строительства;
2) наименьший расход строительных материалов (металла, леса, бетона);
3) универсальность – возможность возведения при различных сочетаниях расчетных условий;
4) высокий процент сборности;
5) минимальное количество типоразмеров элементов, простота их изготовления и монтажа;
6) возможность возведения поточным методом с применением комплексной механизации при высоких темпах работ;
7) соответствие размеров и массы элементов грузоподъемности серийно выпускаемого подъемно-транспортного оборудования др. его параметрам;
8) долговечность сооружений.
Анализ имеющихся данных и сопоставление их с вышеперечисленными требованиями приводят к следующим выводам:
1) в портах целесообразно применять причальные набережные вертикального профиля, а при наличии технико-экономических обоснований и высоте стенки более 12 м – полуоткосные набережные;
2) откосные набережные с бычками и палами рекомендуется строить на отдельно стоящих специализированных причалах, особенно там, где не требуется укрепления откосов (склады могут быть удалены от кордона) или когда крепление откосов может быть выполнено «насухо».
Таблица 2.3
Наиболее рациональные типы набережных и условия их строительства.
|
Конструкция набережных |
Рекомендуемые условия строительства |
|
Из заанкерованного шпунта таврового профиля |
Для грунтов, допускающих погружение шпунта любым известным способом; при высоте сооружения во всем диапазоне, применяемом на ВВП (4 – 14 м). Преимущественно при строительстве «в воду» |
|
Из незаанкерованного шпунта таврового профиля |
Для грунтов, допускающих погружение шпунта любым известным способом; при высоте сооружения до 5 м. Преимущественно при строительстве «в воду» |
|
Из железобетонного шпунта с анкерующими сваями (козлового типа) |
Для грунтов, допускающих погружение шпунта любым известным способом; при высоте сооружения от 4 до 8 м. Преимущественно при строительстве «в воду» и при береговой полосе, затрудняющей установку анкерных опор |
|
Из уголкового профиля с анкеровкой на фундаментные плиты |
При строительстве «насухо» для всех грунтов; при высоте сооружения от 4 до 14 м. При строительстве «в воду» преимущественно на плотных грунтах, затрудняющих погружение шпунта, при высотах стенки до 10 м |
|
Из массивов-гигантов |
Преимущественно для плотных грунтов основания и других грунтов, затрудняющих погружение шпунта; при высоте сооружения более 9 м и больших объемах работ |
Вертикальные набережные высотой до 14 м (кроме набережных из массивов-гигантов), а также большинство конструкций бычков и пал могут быть возведены индустриальными методами из 6 – 7 сборных железобетонных элементов:
предварительно напряженные шпунты таврового сечения длиной 950 - 1550 см, высотой 35 – 85 см, шириной обычные 160 см и сдвоенные – 320 см;
предварительно напряженные шпунты прямоугольного сечения длиной 950 - 1800 см, высотой 25 - 35 см и шириной 50 см;
сваи длиной 1500 – 2000 см и сечением 35 х 35 см;
вертикальные элементы уголковых набережных длиной 450 – 1350 (300 – 800), высотой 35 -85 см и шириной 160 (320) см (в скобках размеры сдвоенных элементов);
фундаментные плиты уголковых набережных длиной 400 – 1250 (400 – 700) см, высотой 30 – 75 см, шириной 153 (307) см;
анкерные плиты шпунтовых и уголковых набережных длиной 100 – 300 (100 – 200) см, высотой 15 – 30 см и шириной 153 (307) см.
2.5 Определение оптимального уровня стандартизации.
Оптимизация параметров объектов стандартизации заключается в установлении таких значений этих параметров, при которых достигается максимально возможная (в данных условиях) эффективность стандартизуемого объекта. Значения параметров, которым соответствует максимально возможная эффективность, называются оптимальными. При оптимизации находят наивыгоднейшее соотношение экономических, технических и социальных эффектов стандартизации с материальными и трудовыми затратами и с расходом природных ресурсов, а также согласование научно-технических и производственных возможностей с потребностями народного хозяйства и населения страны.
Существуют разнообразные методы оптимизации параметров стандартизации. Многие из них базируются на традиционных правилах, непосредственном переносе имеющегося и зарекомендовавшего себя опыта; в то же время применяются строгие теоретические и экспериментальные методы. Применяемые методы оптимизации имеют свои преимущества и недостатки, их использование определяется спецификой объекта стандартизации, наличием соответствующего опыта и данных, возможностей формализации и многих других факторов.
Так преимуществом математических методов оптимизации является наличие детальной математической модели создания, функционирования и применения оптимизированного объекта. Эти методы могут дать высокую точность оптимизации и обеспечить прогнозирование технического уровня и качества. Однако они могут быть использованы только при оптимизации хорошо изученных объектов, при хорошо изученных условиях их создания и применения. Для их эффективного использования необходимо наличие банка данных полной и достоверной информации и математического обеспечения (алгоритмов и программ).
К наиболее простым методам оптимизации относятся методы прямого прогнозирования с помощью экстраполяции. Этот метод, использующий главным образом статистику прошедшего периода, обладает крупным недостатком – он не позволяет учесть возможные изменения во времени. Поэтому этот метод применим при прогнозировании на достаточно короткий промежуток времени и наличии данных, указывающих, что за этот период не произойдет каких-либо резких перемен, и динамика изменения (роста или снижения) процесса будет подчинена тем же законам, что и в предыдущий период.
Используются в практике методы оптимизации на основе расчета экономической эффективности путем сопоставления во времени затрат и эффекта и выбора на этой основе наилучшего варианта стандартизации.
Широкое применение имеют методы оптимизации на основе инженерных расчетов – производительности, надежности, точности и многих других. Они базируются на хорошо отработанной и проверенной основе нормативов, методов расчета и т.п. Эти методы дают высокую точность, но не могут быть использованы для сравнительной оценки достаточно различающихся объектов.
Тема 3. НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ
В ОБЛАСТИ СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ ВОДНЫХ
ОБЪЕКТОВ
В области строительства и эксплуатации водных объектов в качестве руководящих используют следующие нормативно-технические документы:
1 Государственные и отраслевые стандарты.
2 Строительные нормы и правила.
3Строительные нормы.
4Ведомственные строительные нормы.
5 Инструкции и методические указания, утвержденные Государственной службой речного флота.
6 Правила Речного регистра РФ.
7 Приказы и директивы Государственной службы речного флота.
3.1 Государственные и отраслевые стандарты
Виды и содержание государственных и отраслевых стандартов рассмотрены выше.
3.2 Строительные нормы и правила.
Строительные нормы и правила (СНиП) – свод основных документов, применяемых в строительстве, регламентирующие вопросы проектирования и строительства во всех отраслях народного хозяйства страны. СНиП утверждены Госстроем РФ (ранее Госстроем СССР) для обязательного применения. Они регулярно пересматриваются, уточняются, переутверждаются и переиздаются.
Введение СНиП обусловлено необходимостью повышения качества и снижения стоимости капитального строительства, внедрения передовой строительной техники, повышения уровня организации, механизации и автоматизации, максимального применения конструкций и деталей заводского изготовления, рационального использования природных ресурсов. СНиП способствуют проведению единой технической политики в капитальном строительстве.
СНиП состоят из 5-ти частей: 1) организация, управление, экономика; 2) нормы проектирования; 3) организация производства и приемка работ; 4) сметные нормы; 5) нормы затрат материальных и трудовых ресурсов. Каждая часть разделена на отдельные группы, издаваемые самостоятельно.
В 1-ю часть включены следующие 6 групп:
1) системы нормативных документов в строительстве;
2) организация, методология и экономика проектирования и инженерных изысканий;
3) организация строительства. Управление строительством;
4) нормы продолжительности проектирования и строительства;
5) экономика строительства;
6) положение об организациях и должностных лицах.
Часть 2-я содержит нормативные требования по 12 группам:
1) общие нормы проектирования;
2) основания и фундаменты;
3) строительные конструкции;
4) инженерное оборудование зданий. Внешние сети;
5) сооружения транспорта;
6) гидротехнические и энергетические сооружения, мелиорационные системы и сооружения;
7) планировка и застройка населенных пунктов;
8) жилые и общественные здания;
9) промышленные предприятия, производственные здания и сооружения, вспомогательные здания. Инвентарные здания;
10) сельскохозяйственные здания и сооружения;
11) склады;
12 нормы отвода земель.
В часть 3-ю включены требования по 9 группам:
1) общие правила строительного проектирования;
2) основания и фундаменты;
3) строительные конструкции;
4) защитные, изоляционные и отделочные покрытия;
5)инженерное и технологическое оборудование и сети;
6) сооружения транспорта;
7) гидротехнические и энергетические сооружения;
8) механизация строительного производства;
9) производство строительных конструкций, изделий и материалов.
Часть 4-я содержит состав и обозначение сметных норм и правил, установленных постановлением Госстроя СССР от18.06.1982 г. № 162.
Часть 5-я содержит требования по 4 группам:
1) нормы расхода материалов;
2) нормы потребности в строительном инвентаре, инструментах и механизмах;
3) нормирование оплаты проектно-изыскательских работ;
4) нормы оплаты труда в строительстве.
Обозначение строительных норм и правил включает аббревиатуру СНиП, далее указывается, к какой части относится данные СНиП (одна арабская цифра), после чего следует номер группы (две арабские цифры), отделенные друг от друга точками, и наконец через дефис следует год утверждения НТД, ставится точка, после которой указывается его наименование. Например, СНиП 3.03.01–87. Несущие и ограждающие конструкции. НТД, утвержденные до 1984 г. имеют другое обозначение: после аббревиатуры СНиП римской цифрой указывают часть СНиП, после чего через дефис арабскими цифрами указывают группу (главу) и год утверждения. Например, СНиП II–16–76. Основания гидротехнических сооружений. Нормы проектирования.
При строительстве гидротехнических сооружений наиболее часто используют следующие НТД:
Часть 2-я. Нормы проектирования.
СНиП II–5–81. Гидротехнические сооружения. Нормы проектирования.
СНиП II–16–76. Основания гидротехнических сооружений. Нормы проектирования.
СНиП II–17–77. Свайные фундаменты. Нормы проектирования.
СНиП II–50–74. Гидротехнические сооружения речные. Основные положения проектирования.
СНиП II–5 –74. Гидротехнические сооружения морские. Основные положения проектирования.
СНиП II–52–74. Сооружение мелиоративных систем. Нормы проектирования.
СНиП II–53–74. Плотины из грунтовых материалов. Нормы проектирования.
СНиП II–54–77. Плотины бетонные и железобетонные. Нормы проектирования.
СНиП II–55–79. Подпорные стены, судоходные шлюзы, рыбопропускные и рыбозащитные сооружения. Нормы проектирования.
СНиП II–56–79. Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений. Нормы проектирования.
СНиП II–57–82. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов). Нормы проектирования.
Часть 3-я. Организация производства и приемка работ.
СНиП 3.07.0–87. Гидротехнические морские и речные транспортные сооружения.
СНиП III–45–76. Сооружения гидротехнические, транспортные, энергетические и мелиоративные. Организация производства и приемка работ.
СНиП III–2–75. Геодезические работы в строительстве. Организация производства и приемка работ.
3.3 Строительные нормы.
Строительные нормы (СН) содержат инструкции, временные инструкции, методические указания,, утверждаемые Госстроем РФ (Госстроем СССР) и согласовываемые с соответствующими министерствами (ведомствами) и не вошедшие в СНиП. СН состоят из 5-ти частей, также как СНиП. Они также как СНиП регулярно уточняются, пересматриваются, переутверждаются и переиздаются.
Обозначение строительных норм включает аббревиатуру СН, порядковый номер и через дефис год утверждения, ставится точка, после которой указывается его наименование. Например, СН 76–66. Указания по определению ледовых нагрузок.
В последние десятилетия СН отменяются, а их содержание после отмены вводятся во вновь разрабатываемые или перерабатываемые СНиП. В частности, содержание отмененных СН 76–66. Указания по определению ледовых нагрузок, СН 92–60. Технические условия определения волновых воздействий на морские и речные сооружения и берега и СН 144–60. Технические условия определения нагрузок от судов на причальные сооружения полностью вошли во вновь разработанный СНиП II–57–82. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов). Нормы проектирования.
В свою очередь вместо отменяемых СНиП вводятся новые государственные стандарты. В частности, вместо отмененных СНиП III–18–75. Правила производства работ. Металлические конструкции введен в действие ГОСТ Р 23118 – 99.
3.4 Ведомственные строительные нормы.
Ведомственные строительные нормы (ВСН) содержат инструкции, временные инструкции, методические указания, утверждаемые отдельными министерствами или ведомствами и согласовываемые с Госстроем РФ (Госстроем СССР). ВСН действуют при строительстве объектов этих министерств (ведомств) или для этих министерств (ведомств). Они также как СНиП регулярно уточняются, пересматриваются, переутверждаются и переиздаются. Обозначение ведомственных строительных норм представляет дробь: в числителе - аббревиатура ВСН, далее порядковый номер и через дефис год утверждения, в знаменателе министерство( ведомство), где действует документ. После дроби указывается наименование документа. Например,
Временная инструкции по проектированию морских причальных сооружений
3.5 Инструкции и методические указания, утвержденные
Государственной службой речного флота.
В Государственной службе речного флота, как и в любом другом ведомстве РФ, разработано, утверждено и действует большое количество инструкций, методических указаний и др. руководящих НТД, в т.ч. касающихся строительства. Для гидростроителей наибольший интерес представляют:
Инструкция по наблюдениям и исследования на судоходных гидротехнических сооружениях;
Методические указания определения технического состояния металлоконструкций ворот и затворов судоходных гидротехнических сооружений.
Инструкция по наблюдениям и исследования на судоходных гидротехнических сооружениях состоит из двух частей:
Ч. II. Механическое оборудование гидротехнических сооружений.
Ч. III Электрооборудование гидротехнических сооружений (РД – 212 – 172 – 99).
В Ч. II. «Инструкции» излагаются методика и техника наблюдений и исследований за положением и состоянием ворот и затворов судоходных шлюзов и приводных механизмов. В нее включены сведения о допустимых нормативам износов и отклонений ворот и затворов.
Ч. III «Инструкции» устанавливает порядок проведения наблюдений и исследований на СГТС, организацию измерений и профилактических испытаний за электрооборудованием и системами СГТС. Она регламентирует проведение систематических наблюдений за состоянием электротехнического оборудования, имеющих первостепенное значение в обеспечении надежной и безопасной работы. «Инструкция» устанавливает особенности работы электрооборудования, аппаратуры управления, контроля и сигнализации на ГТС при относительной влажности воздуха 80-100%, при широком диапазоне изменения температуры окружающего воздуха, значительных динамических нагрузках, вызванных сложными гидравлическими явлениями в бъефах и каналах; она устанавливает эксплуатацию СГТС в ледовых условиях, когда возникают значительные перегрузки в механизмах и металлоконструкциях.
Методические указания определения технического состояния металлоконструкций ворот и затворов СГТС (МУ 050.025-2001) разработаны с учетом «Инструкции по наблюдениям и исследования на судоходных гидротехнических сооружений.
Часть П. механическое оборудование гидротехнических сооружений» 1982г. и «Рекомендации по обследованию механического оборудования и стальных конструкций гидротехнических сооружений для повторного применения. И.1.14-88».
Методические указания включают правила проведения работ по проведению контроля: визуального, измерительного, сварных швов, магнитопорошковый участков конструкций и противокоррозионного покрытия. Кроме того МУ включает правила проведения работ по определению: коррозионного износа металла, химического состава, механических свойств и структуры металла, - измерению вибрации конструкции.
Тема 4.СТАНДАРТИЗАЦИЯ НОРМ ТОЧНОСТИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
1 Основные положения стандартизации норм точности геометрических параметров в строительстве.
2.Стандартизации норм точности геометрических параметров в гражданском и промышленном строительстве.
3 Стандартизации норм точности геометрических параметров в строительстве судоходных гидротехнических сооружений.
4.1 Основные положения стандартизации норм точности
геометрических параметров в строительстве.
В соответствии с ГОСТ 21778–81. Система обеспечения геометрической точности в строительстве. Основные положения - точность геометрического параметра – это степень приближения действенного значения геометрического параметра к его номинальному значению.
Точность геометрического параметра Х в каждом отдельном случае характеризуется значением действительного отклонения δхi = хi -хном, где хi - действительное значение параметра Х, хном - его номинальное значение. Действительное отклонение δхi является количественным выражением систематической и случайной погрешностей, накопленных при выполнении технологических операций и измерений. Точность геометрического параметра с стандартах и других НТД а также рабочих чертежах характеризуется минимальным хmin и максимальным xmax предельными, нижним δхinf и верхним δхsup предельными отклонениями от номинального хном значения, допуском Δх и отклонением δхс середины поля допуска от номинального хном значения параметра Х. Половина допуска δх = Δх/2 является предельным отклонением параметра Х от середины поля допуска хс .Взаимосвязь между этими характеристиками точности геометрических параметров определяется формулами:
хmin = хном + δхinf = хc - δх;
xmax = хном + δхsup = хc + δх;
Δх = 2 δх = xmax - хmin = δхsup - δхinf;
Рисунок 4.1 Характеристики точности геометрических параметров
в строительстве.
Точность геометрических параметров на всех этапах строительного проектирования и производства устанавливают в зависимости от функциональных, конструктивных, технологических и экономических требований, предъявляемым к зданиям, сооружениям и их отдельным элементам.
Предпочтительными характеристиками точности геометрических параметров является предельные отклонения относительно номинального размера параметра, принимаемые, как правило, равными по абсолютной величине половине функционального или технологического допуска δхс, (т.е) считается, что отклонение середины поля допуска δхс = 0).
Функциональный допуск – это допуск геометрического параметра, устанавливающий точность собранной конструкции из условия обеспечения предъявляемых к ней функциональных требований. Технологический допуск – это допуск геометрического параметра, устанавливающий точность выполнения соответствующего технологического процесса или операции.
Значения технологических допусков в миллиметрах или угловых величинах устанавливают в соответствии с рядами предпочтительных чисел R5: 1, 1,6, 2,4, 4, 6, 10 или R10: 1, 1,2, 1,6, 2, 2,4, 3, 4, 5, 6, 8, 10. Значения технологических допусков вычисляют по формуле:
Δ = i x K,
где i – единица точности, рассчитываемая по соответствующим формулам;
К – коэффициент точности, проведенный в ГОСТ 21779-82. СОГТС.
Таблица 4.1
Технологические допуски геометрических параметров.
|
Процесс |
Допуск геометрического параметра |
i, мм |
α |
|
Изготовление |
Линейного размера; прямолинейности; плоскостности; перпендикулярности; равенства диагоналей |
где L, мм |
1,0 1,0 1,0 0,6 1,0 |
|
Разбивка |
Разбивка точек и осей в плане; передача точек и осей по вертикали; створности точек; разбивки высотных отметок; передачи высотных отметок; перпендикулярности |
где L, м |
1,0 0,4 0,25 0,6 0,25 0,4 |
|
Монтаж |
Совмещения ориентиров; симметричности установок |
где L, мм |
0,4 1,6 |
Значения «К» зависят от вида допуска и класса точности.
Таблица 4.2
Значения коэффициента «К»
|
Вид допуска |
Класс точности |
||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
Линейного размера |
0,1 |
0,16 |
0,25 |
0,4 |
0,6 |
1,0 |
1,6 |
2,5 |
4,0 |
|
Параллельности; равенства диагоналей; разбивки точек и осей в плане; передачи точек и осей по вертикали; створности точек; разбивки и передачи высотных отметок; совмещения ориентиров; симметричности установки |
0,25 |
0,4 |
0,6 |
1,0 |
1,6 |
2,5 |
- |
- |
- |
|
Перпендикулярности |
0,16 |
0,25 |
0,4 |
0,6 |
1,0 |
1,6 |
2,5 |
4,0 |
6,0 |
Точность изготовления элементов характеризуют допусками и предельными отклонениями их линейных размеров (рис. 4.2), а также формы и взаимного расположения поверхностей.
Допуски и предельные отклонения формы и взаимного расположения поверхностей устанавливают, если требуется ограничить искажение форм элементов, не выявляемых при контроле линейных размеров. При этом точность формы поверхностей призматических прямоугольных элементов характеризу-
Рисунок 4.2 Рисунок 4.3
ют допусками прямолинейности (рис. 4.3, а) и предельными отклонениями от прямолинейности (рис. 4.3, б), допусками плоскостности (рис.4.4,а) и предельными отклонениями от плоскостности 9рис. 4.4, б), а точность взаимного расположения поверхностей этих элементов - допусками перпендикулярности (рис. 4.5, а) и предельными отклонениями от перпендикулярности (рис. 4.5, б).
Допуски линейных размеров элементов регламентируют точность их изготовления по длине, ширине, высоте, толщине, диаметру, точность размеров, и положение выступов, выемок, отверстий, проемов, крепежных и соединительных деталей, а также точность наносимых на элементы ориентиров.
Допуски прямолинейности, плоскостности и перпендикулярности можно задавать для всей поверхности или на всю длину элемента или на заданной длине. Значения длин выбирают из ряда 400, 600, 1000, 1600, и 2500 мм для прямолинейности и плоскостности и 400, 500, 600, 800, и 1000 – для перпендикулярности.
Для крупноразмерных элементов перпендикулярность их поверхностей допускается задавать допуском равенства диагоналей.
Точность размеров, формы и взаимного расположения поверхностей элементов, имеющих сложное очертание, регламентируют допусками линейных размеров, определяющих расположение характерных точек этих элементов в принятой системе координат.
Рисунок 4.4 Рисунок 4.5
Точность разбивочных работ характеризуют допусками и предельными отклонениями разбивки точек и осей в плане (рис. 4.6) и передачи точек и осей по вертикали (рис 4.7) допусками створности и предельными отклонениями от створности рис 4.8), допусками и предельными отклонениями разбивки высотных отметок (рис. 4.9) и передачи высотных отметок (рис 4.10), а также допусками перпендикулярности и предельными отклонениями от перпендикулярности осей (рис.4.11).
Точность строительных и монтажных работ, т.е. точность установки элементов сборных зданий и сооружений характеризуют допусками совмещения и предельными отклонениями от совмещения ориентиров (точек, линий, поверхностей) (рис.4.12) и допусками симметричности и предельными отклонениями от симметричности установки элементов (рис 4.13). Допуски строительных и монтажных работ характеризуют точность установки элементов после проектного закрепления.
Точность оценивают на всех этапах строительства: при проведении геодезических изысканий, при строительстве (монтаже элементов сооружения и оборудования), при приемке работ.
Точность построения разбивочной сети строительной площадки и внешней разбивочной сети сооружения, в т.ч. вынос основных и главных разбивочных
осей регламентируются СНиП 3.01.03-84 Геодезические работы в строительстве и регламентируется средней квадратичной погрешностью разбивочных сетей, которая обычно принимается в размере 20 % от допустимого отклонения.
Необходимо иметь в виду, что согласно СНиП 3.01.03-84 точность геодезических построений для строительства уникальных и сложных объектов и монтажа технологического оборудования (к таковым относятся СГТС) необходимо определять расчетами на основе специальных технических условий с учетом особых требований к допускам , предусматриваемых проектом.
Рисунок 4.12
Рисунок 4.13
Таблица 4.3
Точность построения разбивочных сетей
|
Характеристика объектов строительства, сооружений, строительных конструкций |
Величины средних квадратических погрешностей разбивочной сети строительной площадки |
||
|
Угловые измерения, с |
Линейные измерения |
Превышения на 1 км хода, мм |
|
|
Сооружения на участках площадью более 1 км 2 ; отдельно строящиеся сооружения с площадью застройки более 100 тыс. м2 |
3 |
4 |
|
|
Сооружения на участках площадью менее 1 км 2 ; отдельно строящиеся сооружения с площадью застройки более от 10 до 100 тыс. м2 |
5 |
6 |
|
|
Отдельно строящиеся сооружения с площадью застройки менее 10 тыс. м2 , дороги в пределах застраиваемых территорий |
10 |
10 |
|
|
Дороги, инженерные сети, вне застраиваемых территорий, земляные сооружения, в т.ч. вертикальная планировка |
30 |
15 |
|
|
Металлические конструкции с фрезерованными контактными поверхностями; сборные ж/б конструкции, монтируемые методом самофиксации в узлах; сооружения высотой от 100 до 120 м или с пролетами от 30 до 36 м |
5 |
1 |
|
|
Сооружения высотой от 60 до 100 м или с пролетами от 18 до 30 м |
10 |
2 |
|
|
Сооружения высотой от 15 до 60 м или с пролетами от 6 до 18 м |
20 |
2,5 |
|
|
Сооружения высотой до 15 до 60 м или с пролетами до 6 м |
30 |
3 |
|
|
Конструкции из дерева; инженерные сети, дороги, подъездные пути |
45 |
5 |
|
|
Земляные сооружения, в т.ч вертикальная планировка |
Примечание: Средняя квадратическая ошибка может быть принята в размере 20 % от допустимого отклонения
Эти особые требования приведены в СНиП 3.07.02-87 Гидротехнические морские и речные транспортные сооружения. Согласно этому НТД для сооружений, расположенных на акватории, при невозможности устройства береговой разбивочной основы, пункты геодезической разбивочной основы следует закреплять знаками в виде свай или разбивочных массивов с марками. Отметки верха разбивочных знаков должны быть выше максимального горизонта воды не менее чем на 50 см.
Таблица 4.4
Точность геодезических разбивочных работ
|
Виды сооружений |
Разбивочные оси (в плане) |
Относительная ошибка измерений при длине, м |
|||||
|
Положение каждого конца оси, мм |
Направление, с |
До 200 |
От 200 до 4000 |
0т 400 до 600 |
От 600 до 800 |
Более 800 |
|
|
Причальные |
± 50 |
± 60 |
|||||
|
Оградительные и внешние берегоукрепительные |
± 250 |
± 120 |
Допустимая погрешность определения отметок высотной разбивки должна быть в пределах:
для разбивочной основы ± 2 мм
для дополнительной разбивки ± 4 мм
для вспомогательной разбивки ± 10 мм
4.2.Стандартизации норм точности геометрических параметров
в гражданском и промышленном строительстве.
Строительство зданий и сооружений включает в себя строительство фундаментов и оснований, несущих и ограждающих конструкций и, наконец, монтаж специального оборудования.
Нормы точности при строительстве оснований и фундаментов регламентированы СНиП 3.02.01-87 Земляные сооружения, основания и фундаменты. В этом НТД приведены требования норм точности при производстве работ по:
разработке выемок и устройству естественных оснований;
устройству насыпей;
дноуглублению;
уплотнению грунтов естественного залегания и устройству подушек для фундаментов в вытрамбованных котлованах.
Регламентация точности выполняемых работ зависит вида грунта и используемых механизмов. Например, при производстве работ по разработке выемок отклонение отметок дна от проектных (кроме выемок в валунных, скальных и вечномерзлых грунтах) не должны превышать:
экскаваторами одноковшовыми прямого копания - + 10 см;
с обратной лопатой - + 15 см;
экскаваторами одноковшовыми, оснащенными планировочными ковшами и другим оборудованием для планировочных работ - + 5 см.
Отклонение дна выемок от проектных при черновой разработке в скальных и вечномерзлых грунтах составляют - 0 и + 40 см (рыхление методом скваженных зарядов), + 20 см (рыхление методом шпуровых зарядов), + 10 см (механическим рыхлением.
При проведении дноуглубительным работ нормы точности зависят от типа дноуглубительного снаряда и типа грунта. Причем недоборы по глубине и ширине не допускаются, недоборы по глубине не должны превышать для: многочерпакового дноуглубительного снаряда с производительностью до 500 м3/ч - + 0,2 м, с производительностью более 500 м3/ч - + 0,3 м; всех типов папильонажных землесосных снарядов - +0,4 м и т.д. При разработке самоотвозными землесосными снарядами на рыхлых грунтах - + 0,5 м, на твердых суглинках и глинах – 0,9 м и т.д.
Очень детально в СНиП 3.02.01-87 проработаны требования по точности для свайных фундаментов, шпунтовых ограждений и анкеров.
Таблица 4.5
Предельные отклонения установки свайных фундаментов,
шпунтовых ограждений и анкеров.
|
Технические требования |
δх |
||
|
Установка на место погружения свай, размером по диагонали или диаметру, м до 0,5 0,6 – 1,0 более 1,0 |
Без кондуктора, мм |
С кондуктором, мм |
|
|
± 10 ± 20 ± 30 |
± 5 ± 10 ± 12 |
||
|
Положение в плане забивных свай диаметром до 0,5 м включительно: Однорядное поперек оси свай вдоль оси свай Кустов и лент с расположением свай в два и три ряда крайних свай поперек оси свайного ряда остальных свай Сплошное свайное поле под всем зданием или сооружением крайние сваи средние сваи Одиночные сваи Сваи-колонны Положение в плане забивных, набивных и буронабивных свай диаметром более 0,5 м поперек ряда вдоль ряда при кустовом расположении для одиночных свай под колонны Положение свай, расположенных по фасаду моста: в два ряда и более в один ряд Отметки голов свай С монолитным ростверком С о сборным ростверком бесростверковый фундамент со сборным оголовком сваи-колонны Вертикальность оси забивных свай, кроме свай стоек Положение шпунта в плане ж/б на отметке поверхности грунта стального при погружении плавучим краном на отметке: верха шпунта поверхности воды Монтаж сборных ростверков: фундаменты жилых домов фундаменты промышленных зданий Смещение осей оголовка относительно осей сваи |
± 0,2 d ±0,3 d ± 0,2 d ±0,3 d ± 0,2 d ± 0,4 d ± 0,5 см ± 0,3 см ± 10 см ± 15 см ± 8 см |
||
|
В плане |
Наклон оси |
||
|
В уровне суши |
В уровне воды |
||
|
± 0,05 d ± 0,02 d |
± 0,1 d ± 0,04 d |
100 : 1 200 : 1 |
|
|
± 3 см ± 1 см ±58 см - 3 см ± 2 % ± 10 см ± 30 см ± 15 см |
|||
|
Смещение относительно разбивочных осей, мм |
Отклонение в отметках поверхностей, мм |
||
|
± 10 ± 25 |
± 5 ± 8 |
||
|
± 10 |
Необходимо отметить, что требования по точности монтажа и установки свайных гидротехнических морских и речных сооружений уточняются в СНиП 3.07.02-87.
Нормы точности несущих и ограждающих конструкций регламентированы СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции. Они устанавливает:
нормы точности геометрических параметров при устройстве арматурных конструкций;
требования к законченных ж/б конструкций;
предельные отклонения от совмещения ориентиров при установке сборных элементов, а также отклонения законченных монтажных конструкций от проектного расположения;
предельные отклонения стальных конструкций, определяющие их собираемость;
специальные требования по точности сборки стальных конструкций при приемочном контроле зданий различной этажности и транспортных галерей.
Этот НТД содержит также требования по точности к ряду других объектов строительства, в частности предельные отклонения размеров стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов, мокрых газгольдеров, водонапорных башен, каменных конструкций.
4.3 Стандартизации норм точности геометрических параметров в
строительстве судоходных гидротехнических сооружений.
При стандартизации норм точности геометрических параметров элементов СГТС руководствуются теми же ГОСТами, ОСТами и СНиПами, что и при строительстве других объектов. Согласно СНиП 3.07.023-87 для возведения СГТС могут использоваться природный камень, обыкновенные и фасонные бетонные массивы, массивы-гиганты, оболочки большого диаметра. Кроме того в этом НТД отдельно рассматриваются набережные уголкового типа, сооружения эстакадного типа, сооружения типа «Больверк», слипы и эллинги, а также ряд других СГТС. Для каждого вида сооружений этими СНиП предусмотрена своя номенклатура показателей точности геометрических параметров.
Наибольшие величины допустимых отклонений предусмотрены для сооружений из природного камня. Эти сооружения наиболее часто используются как постели и основы под плиты, бетонные массивы, но они могут использоваться и как самостоятельные сооружения. Проверке отклонения отсыпки из природного камня после выравнивания подвергается 100 % поверхности.
При проведении строительных работ с использованием обыкновенных и фасонных массивов контролю техническим осмотром при изготовлении, а при укладке геодезическому контролю, водолазному обследованию и измерениям подвергается каждый массив. Такому же контролю подвергаются уголковые блоки и плиты-оболочки для верхнего строения.
При изготовлении массивов-гигантов и их элементов, а также установке массивов-гигантов в проектное положение, как и в случае с обычными массивами контролю техническим осмотром при изготовлении, а при укладке геодезическому контролю, водолазному обследованию и измерениям подвергается каждый массив-гигант или его элемент.
Набережные уголкового типа из сборных ж/б элементов с внутренней анкеровкой или с контрфорсами возводят из укрупненных блоков, предварительно смонтированных на берегу их отдельных элементов. Набережные уголкового типа из сборных ж/б элементов с внешней анкеровкой возводят из отдельных элементов без укрупнения. В процессе установки укрупненных блоков должны контролироваться с помощью геодезических инструментов правильность положения каждого блока относительно линии кордона и соответствие проекту отметки верха фундаментной плиты не менее чем в двух точках. При возведении набережных уголкового типа из ж/б элементов монтаж начинают с укладки фундаментной плиты на подготовленную постель, при этом контролируют ее положение по фасадной линии и отметки поверхности плиты путем нивелирования по четырем углам. При и контролю техническим осмотром при изготовлении, а при укладке геодезическому контролю, водолазному обследованию и измерениям подвергается каждый элемент или блок.
Для сооружений эстакадного типа могут использоваться ж/б сваи квадратного сечения, предварительно напряженные и ненапряженные, полые сваи и сваи оболочки, деревянные сваи и стальные трубчатые свайные элементы. При этом входному контролю техническим осмотром, при монтаже, как обычно, геодезическому контролю и водолазному обследованию подвергается каждый элемент. Причем СНиП 3.02.02-87 предусматривает следующие ограничения:
число свай или свай-оболочек, имеющих максимально допустимое отклонение от проектного положения не должно превышать 25 % общего их числа в сооружении;
для эстакад со сборным верхним строением отклонение в плане при погружении свай-оболочек с использованием плавкондуктора или специальных направляющих не должно превышать ± 100 мм.
Для сооружений типа «Больверк» используют, в основном ж/б сваи или сваи-оболочки, стальной или ж/б шпунт, но могут использоваться сваи и шпунт ид дерева. При производстве работ контроль аналогичен сооружениям эстакадного типа и уголковым набережным.
При строительстве судостроительных и судоремонтных слипов и эллингов с наклонными судовозными путями контроль аналогичен сооружениям эстакадного типа, уголковым набережным и сооружениям типа «Больверк». Нивелирование и водолазное обследование балластного основания и путей производится через 1 м длины пути.
Высокая надежность, безопасность и безаварийность эксплуатации судопропускных сооружений СГТС (при прочих равных условиях) обеспечивается высокой точностью их изготовления и ее сохранением при эксплуатации. Это является следствием стандартизацией норм точности геометрических параметров элементов затворов и приводов СГТС.
В РФ основными схемами шлюзовых ворот являются:
двустворчатые (канал им. Москвы, Волго-Донской судоходный канал, Волго-Балтийский водный путь, Беломорско-Балтийский канал, Новосибирский гидроузел, Чайковский, Городецкий, Куйбышевский, Балаковский и Волгоградский РГС);
опускные (Волго-Донской судоходный канал, Волго-Балтийский водный путь, Новосибирский гидроузел, Чайковский, Городецкий, Балаковский и Павловский РГС);
сегментные (канал им. Москвы);
откатные (Пермский РГС).
Кроме того бывают ворота одностворчатые на вертикальной и горизонтальной оси и подъемные ворота.
Высокие требования к точности исполнения элементов ворот и затворов судопропускных систем обусловлены кроме всего прочего жесткими требованиями ГОСТ Р 23118-99 к фильтрационным расходам через неплотности ворот и затворов, которые не должны превышать при расчетном напоре 1 м по периметру уплотнения, л/с, для уплотнений: металлических - 0,8, неподвижных резиновых - 0,3, для резиновых при регулировании их прижатия к закладным частям под напором – 0,1.некоторых геометрических параметров ворот и затворов шлюзов, принятые в РФ, приведены в таблице 4.5.Перечень всех параметров и допусков на них – приведен в Приложении 2 «Инструкции по наблюдениям и исследованиям на СГТС. Ч.II. Механическое оборудование гидротехнических сооружений». Минречфлот РСФСР. 1980 г.
Таблица 4.5
Геометрические параметры ворот и затворов судопропускных
систем и их допустимые отклонения
|
Все виды ворот и затворов |
||
|
Параметр |
Допустимое отклонение |
|
|
1 |
Отклонение длины (L), высоты (Н) и толщины (В) |
2 мм + 0,001 Х |
|
2 |
Разность длин диагоналей |
0,001 D, но не более 10 мм |
|
3 |
Стрела кривизны обшивки и ригелей в горизонтальной плоскости (только в сторону напора) |
0,0006 L |
|
4 |
Стрела кривизны обшивки и ригелей в вертикальной плоскости по середине каждой секции затвора или створки (только в сторону напора) |
0,001 Н |
|
5 |
Стрела кривизны ригелей в вертикальной плоскости |
0,001 L, но не более 10 мм для двустворчатых ворот и 15 мм для остальных |
|
6 |
Отклонение ног сегментного затвора |
+0,001 N, но не более 5 мм |
|
7 |
Отклонение расстояния между осью затвора и осью подвеса |
3 мм |
|
8 |
Стрела кривизны кромки ножа затвора с резиновым уплотнением |
± 3 мм |
|
9 |
То же без резинового уплотнения |
± 1 мм |
|
10 |
Тангенс угла отклонения линии, соединяющей оба конца кромки ножа от перпендикуляра к оси затвора |
|
|
11 |
Винтообразность уплотняющего контура, измеряемая по плоскости установки уплотнений или по центрам отверстий под болты, крепящие уплотнения |
3 мм + 0,0002L |
|
12 |
Винтообразность конструкции затвора по контуру, не имеющему уплотнения |
6 мм + 0,0004L |
|
13 |
Стрела кривизны вертикального и створного столбов в любой плоскости (двустворчатые ворота) |
0,001 h, но не более 10 мм |
|
14 |
Отклонение от проектной отметки верха шаровой поверхности пяты |
± 3 мм |
|
15 |
Смещение центра пяты в направлении, параллельном оси шлюза или поперек ее |
± 4 мм |
|
16 |
Закладные части гальсбантного устройства: отклонение от вертикали внутренней рабочей поверхности проушин смещение вертикальной оси проушин: в направлении тяги в перпендикулярном направлении |
0,1 м на 100 мм ± 3 мм ± 5 мм |
|
17 |
Отклонение подпятника в плане |
5 мм |
|
18 |
Провис створки ворот (разность отметок вереяльного и створного концов нижнего ригеля) |
15 мм |
|
19 |
Смещение середины створных столбов плотно закрытых ворот в сторону верхнего бьефа (в плане) у ригельных ворот: с металлическими упорными подушками на створных столбах с деревянными створными столбами |
2 мм от 20 до 23 мм |
|
20 |
Отклонение оси вращения створки ворот от вертикали |
0,0002 высоты вереяльного столба |
Кроме допустимых отклонений параметров ворот и затворов шлюзов и их элементов установлены допуски на элементы зубчатых приводов и гидравлических приводных механизмов.
Для зубчатых приводных механизмов установлены допуски на радиальное биение цилиндрических зубчатых колес, радиальное биение зубчатых венцов зубчатых конических передач и радиальное биение витков червяков. Эти допуски приведены в «Инструкции…» Кроме того установлены допуски на пространственное положение валов редукторов и монтажные зазоров в подшипниках.
Для редукторов устанавливают допуски на отклонения от соосности и отклонение от параллельности вала редуктора и ведущего вала муфты, а также радиальное и торцевое биение стыкуемых полумуфт.
Рассматривая гидравлические приводные механизмы, определяют правильность установки силовых цилиндров и соосность их соединения со штангой, оказывающих большое влияние на изнашиваемость трущихся поверхностей.
жжжжжжжжжж
Тема 5. ОСНОПОЛАГАЮЩИЕ ПОНЯТИЯ МЕТРОЛОГИИ
1 Измерения. Физическая величина. Единица физической величины
2 Международная система единиц (СИ).
3 Виды и методы измерений.
5.1 Измерения. Физическая величина. Единица физической величины
Метрология – наука об измерениях, методах и средствах единства их достижения и средствах достижения требуемой точности
Измерение – нахождение значения физической величины (ФВ) опытным путем с помощью специальных технических средств:
Q = q x U,
где q – числовое значение ФВ в принятых единицах; U – единица ФВ.
Физическая величина – свойство, общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуально для каждого объекта. Количественное содержание этого свойства в объекте называется размером физической величины, а числовую оценку ее размера называют значение физической величины.
Физические величины, выражающие одно и то же свойство, называются однородными. Они выражаются в одинаковых единицах ФВ и могут сравниваться между собой. Например, массы теплохода и экскаватора являются однородными ФВ и выражаются в одних и тех же единицах физической величины – килограммах.
Основной задачей измерения является получение информации о значениях ФВ в виде некоторого числа принятых для нее единиц. Таким образом, единица ФВ – это ФВ, которой по определению присвоено числовое значение, равное 1.
Значение ФВ, которое идеальным образом отражало бы в качественном и количественном отношении соответствующее свойство объекта, называется истинным. Результат измерения дает только оценку истинного значения ФВ с некоторой погрешностью. Действительным называют значение ФВ, найденное экспериментальным путем и настолько приближающееся к истинному, что для данной цели может использоваться вместо него.
Физические величины классифицируются по ряду признаков и, соответственно, различают несколько классификаций физических величин.
По отношению к сигналам измерительной информации ФВ разделяют на активные и пассивные.
Активными называют ФВ, которые без использования вспомогательных источников энергии могут быть преобразованы в сигнал измерительной информации, т.е. сигнал, функционально связанный с измеряемой ФВ. Например, сила электрического тока, электрическое напряжение, температура, сила и др.
Для измерения пассивных ФВ (электрическое сопротивление, индуктивность, масса и др.) необходимо использовать вспомогательные источники энергии, с помощью которых создается сигнал измерительной информации. При этом измеряемые пассивные ФВ преобразуют в активные величины, которые измеряются. Существуют очень точные меры пассивных ФВ (емкость, активное сопротивление и др.), но непосредственное сравнение измеряемой пассивной ФВ с единицей этой ФВ невозможно. Для измерения параметров электрической цепи через нее пропускают электрический ток и измеряют падение напряжения и силу тока, функционально связанные с измеряемыми параметрами цепи. При измерении массы тела фактически производят сравнение пропорциональной ей силы, действующей на тело в гравитационном поле Земли и известной силой.
По признаку аддитивности ФВ разделяют на аддитивные (экстенсивные) и неаддитивные (интенсивные).
Аддитивные ФВ обычно являются физическими или энергетическими свойствами объекта, к ним применяются операции суммирования и вычитания. Такие физические величины (длина, масса, сила тока, время скорость и др.) можно измерить по частям, а также точно воспроизводить с помощью многозначной меры, основанной на суммировании размеров отдельных мер. Так, токи суммируются, если несколько проводников соединить в узел; сопротивление при последовательном, а проводимости при параллельном соединении объектов (резисторы, трубопроводы); масса объекта равна сумме масс составляющих его частей.
Неаддитивные ФВ, характеризующие свойства веществ и материалов: например плотность, вязкость, удельная электрическая проводимость, непосредственно не измеряются, а преобразуются в непосредственно измеряемые ФВ или измеряются косвенным путем. Воспроизведение неаддитивных физических величин встречает определенные трудности, обусловленные создания высокоточных эталонов и мер таких величин. Неаддитивные ФВ воспроизводятся с помощью стандартных образцов.
Отношение ФВ к одноименной ФВ называется относительной величиной, а логарифм такого отношения - логарифмической величиной. К таким величинам относятся коэффициент полезного действия, коэффициент усиления или затухания и др.
5.2 Международная система единиц (СИ)
Основным преимуществом международной системы единиц (СИ) является ее универсальность (она охватывает все области измерений), согласованность (все производные единицы образованы по единому правилу, исключающему появление в формулах коэффициентов, что существенно упрощает расчеты) и возможность создания новых производных единиц по мере развития науки и техники.
Согласно ГОСТ 8.417-81 «ГСИ (Государственная система обеспечения единства измерений). Единицы физических величин» СИ включает семь основных единиц ФВ, две дополнительные и производные.
Основные единицы.
Метр – длина пути, проходимая светом в вакууме за интервал времени 1/299792458 с.
Килограмм – единица массы, равная массе международного прототипа килограмма.
Секунда – время, равное 9192631770 периодам излучения, соответствующему переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома изотопа Cs133.
Ампер – сила не изменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенных на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, вызвал на каждом участке длиной 1 м силу взаимодействия, равную 2 х 10-7 Н.
Кельвин – единица термодинамической температуры, равная 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды.
Моль – количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде С12 массой 0,12 кг.
Кандела – сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 5,4 х 1014 Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср.
Дополнительные единицы
Радиан – (единица плоского угла) – угол между двумя радиусами окружности, длина дуги между которыми равна радиусу.
Стерадиан (единица телесного угла) – телесный угол с вершиной в центре сферы, вырезающий на поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной, равной радиусу сферы.
Производные единицы СИ образуют из основных и дополнительных единиц. Производные единицы, связанные с другими единицами с помощью простейших уравнений, в которых числовые коэффициенты приняты равными 1, являются когерентными.
Например, единицу скорости образуют с помощью уравнения, определяющего скорость прямолинейно и равномерно движущейся точки:
v = s / t,
где v – скорость, t – время движения точки, s – длина пройденного пути.
Подставляя вместо s и t их единицы измерения, получим:
[v] = [s] / [t] = 1 м/с
Следовательно, единица скорости – метр в секунду – равна скорости прямолинейно и равномерно двигающейся точки, при которой эта точка за время 1 с перемещается на 1 м.
Производные единицы образуются также на основании законов, устанавливающих связь между физическими величинами, или уравнений, по которым определяют физические величины. Например, определяющее уравнение для электрического напряжения
U = P / I,
где P – мощность тока, Вт, I – сила тока, А. Вольт (единица электрического напряжения) – электрическое напряжение, вызывающее в электрической цепи ток силой 1 А при мощности 1 Вт, т.е.
1 В = 1 Вт / 1 А
Для единицы силы определяющее уравнение
F = m х a,
где m – масса, кг, a –ускорение м/с2. В этом случае сила будет выражаться в ньютонах, т.е.
1 Н = 1 кг х 1 м/с 2.
Аналогичным примером может служить образование единиц энергии, когда используется уравнение служащее для образования когерентой единицы энергии СИ:
E = 1/2 m x V2,
где E – кинетическая энергия, m – масса материальной точки, V – скорость движения точки.
[E] =1/2 (2[m] x [v]2) = 1/2 (2 кг) х 1 (м/с)2 =
=1 кг х м/с2 х м = 1 Н х м = 1 Дж,
или
1/2 [m] x ([v])2 = 1/2 (1кг) х (м/с)2 =
= 1 кг х м/с2 х м = 1 Н х м = 1 Дж
Следовательно, единицей энергии является джоуль, равный ньютон-метру. В этих примерах он равен кинетической энергии тела массой 2 кг, двигающегося со скоростью 1 м/с, или массой 1 кг двигающегося со скоростью м/с..
Правила образования кратных и дольных единиц.
Наряду с основными, дополнительными и производными единицами СИ допускает использование десятичных кратных и дольных единиц, образованных умножением исходных единиц СИ на число 10n, где n может быть положительным или отрицательным числом (под исходным понимается единицы, наименования которых не содержат приставок).
|
множитель |
приставка |
Обозначение |
множитель |
приставка |
Обозначение |
||
|
Международное |
Русское |
Международное |
Русское |
||||
|
1018 |
Экса |
Е |
Э |
10-1 |
деци |
d |
д |
|
1015 |
Пета |
Р |
П |
10-2 |
санти |
c |
с |
|
1012 |
Тера |
Т |
Т |
10-3 |
милли |
m |
м |
|
109 |
Гига |
G |
Г |
10-6 |
микро |
μ |
мк |
|
106 |
Мега |
M |
М |
10-9 |
нано |
n |
н |
|
103 |
кило |
k |
к |
10-12 |
пико |
p |
п |
|
102 |
гекто |
h |
г |
10-15 |
фенто |
f |
ф |
|
101 |
дека |
da |
да |
10-18 |
атто |
a |
а |
Использование рекомендуемых кратных и дольных единиц способствует единообразию представления значений физических величин, относящихся к различным областям техники, однако их не следует считать исчерпывающими, т.к. они не могут охватывать диапазоны физических величин в развивающихся областях науки и техники.
При применении десятичных кратных и дольных единиц от единиц СИ следует придерживаться следующих рекомендаций:
кратные и дольные единицы применять, в основном, для выражения измеренного значения величины;
кратные и дольные единицы выбирать так, чтобы размеры единиц и выражаемой в ней величины не отличались друг от друга на много порядков, т.е. чтобы числовое значение величины находилось в диапазоне от 10-1 до 103;
одновременно применять минимальное количество кратных и дольных единиц;
выбирать единицу, приводящую к числовым значениям, приемлемым для практического использования;
в некоторых случаях, если числовые значения выходят за пределы диапазона от 10-1 до 103, целесообразно применять одну и ту же кратную или дольную величину, например, в таблицах числовых значений для одной физической величины или для сопоставления этих величин в одном тексте. В некоторых областях всегда используется одна и та же кратная или дольная единица, например, в машиностроении линейные размеры всегда выражаются в миллиметрах;
с целью уменьшения вероятности ошибок при расчетах десятичные кратные и дольные единицы рекомендуется подставить только в конечный результат, а в процессе вычислений все величины выражать в единицах СИ, заменяя приставки степенями числа 10.
При образовании кратных и дольных единиц необходимо соблюдать следующие правила:
приставку или ее обозначение пишут слитно с наименованием единицы, к которой она присоединяется, или, соответственно, ее обозначением. Например, килопаскаль (кПа), мегаватт (МВт);
присоединение двух и более приставок не допускается. Например, вместо наименования единицы «миллимиллиметтр» следует писать «микрометр», т.к. наименование основной единицы – «килограмм» содержит приставку «кило», то для образования кратных и дольных единиц массы используется дольная единица – грамм (0,001 кг) и приставки присоединяются к наименованию грамм. Например миллиграмм (мг) вместо «микрокилограмм» (мккг);
если единица образована как произведение или отношение единиц, приставку присоединяют к наименованию первой единицы, входящей в произведение или отношение. Например, 103 Н · м следует именовать килоньютон-метр. Допускается применять приставку во втором множителе произведения или в знаменателе лишь в обоснованных случаях, когда такие единицы широко распространены, например, ватт на квадратный сантиметр (Вт/ см2). Применение единиц с приставками и в числителе, и знаменателе не допускаются;
наименование кратных и дольных единиц от единицы, возведенной в степень, следует образовывать путем присоединения приставки к наименованию исходной единицы, например квадратный сантиметр, квадратный километр;
обозначение кратных и дольных единиц от единиц, возведенных в степень, следует образовывать добавлением соответствующего показателя степени к обозначению кратной или дольной единицы от этой единицы, причем показатель означает возведение в степень кратной или дольной единицы ( вместе с приставкой):
1 км2 = (103 м)2 = 106 м2 или 1 см3/с = 1 см / 1 с = (10-2м)3/ 1 с = 10-6 м3/с.
Единицы, не входящие в СИ. До настоящего времени широко распространены различные единицы, не входящие в систему СИ. От многих нельзя отказаться ввиду удобства их применения в определенных областях, другие сохранились в силу исторических традиций. При стандартизации единиц В РФ было принято целесообразным сохранить применение единиц, имеющих широкое практическое применение:
единицы времени – минута, час, сутки, год. Эти единицы не могут быть изъяты, потому что исчисление времени связано с обращением Земли вокруг Солнца и своей оси, и применение секунды и кратных от нее затрудняло бы расчет этих астрономических явлений. Вместе с тем промежутки времени меньше секунды следует выражать только в единицах дольных от секунды: микросекундах, наносекундах.;
единицы плоского угла – градус, минута, секунда. Эти единицы не могут быть изъяты, т.к. большинство важных для практики значений углов (полный угол, прямой угол и т.д.) в радианах выражаются трансцендентными числами (2π, π/2 и т.д.). Поэтому на практике для плоских углов применяют угловые градусы, минуты, секунды, в которых отградуированы большинство угломерных приборов. Радианы употребляются, в основном, для теоретических построений и расчетов;
единицы массы – тонна, вместимости и объема – литр получили широкое распространение в народном хозяйстве, от них отказаться очень сложно. В перспективе они могут быть заменены кратными или дольными единицами от единиц СИ: тонна – мегаграммами, литр – кубическим дециметром;
в качестве единиц длины в морском флоте в силу исторических традиций сохранилась миля, равная длине дуги географического меридиана в 1' на широте 44°30' – 1852 м, и кабельтов – 185,2 м.
Правила написания обозначений единиц. Для написания значений величин применяют обозначения единиц буквами или специальными знаками (…°, …′, …″). Буквенные выражения могут быть международными с использованием латинского или греческого алфавитов и русские с использованием русского алфавита.
Относительные и логарифмические единицы имеют следующие международные и русские обозначения: процент (%), промилле (‰), миллионная доля (ppm, млн -1), бел (В, Б), децибел (dB, дБ).
В НТД, используемой только в РФ, применяют предпочтительно русские обозначения единиц. При этом независимо от того, какие обозначения использовались в документации на средства измерений, при указании единиц физических единиц на таблицах, шкалах и щитках применяют международные обозначения единиц.
В документации на экспортную продукцию используют только международные обозначения единиц.
В печатных изданиях допускается применять либо русские, либо международные обозначения. Одновременное применение обоих видов обозначений не допускается.
Буквенные обозначения единиц должно печататься прямым шрифтом. Точка, как знак сокращения не ставится. Обозначения единиц следует применять после числовых значений величин и помещать в одну строку (без переноса). Между последней цифрой и обозначением следует оставлять пробел, например, 200 kW или 200 кВт.
При обозначении десятичной дроби в числовом значении обозначение единицы помещают после всех цифр: 317,29 m, или 317,29 м; 4°31′17,2″.
При указании значений величин с предельными отклонениями следует заключать в скобки числовые значения с предельными отклонениями и обозначение единица помещать после скобок или проставить обозначение единиц после значения величины и после ее предельного отклонение, например, (100 ± 0,1) кг
или 100 кг ± 0,1 кг
Когда в тексте приводят ряд или группу числовых значений при указании интервала числовых значений физических величин, выраженных в одной и той же единице физической величины, то эту единицу указывают только после последней цифры: 3,5, 5,4, 8,3 мм, или 20 × 30 × 40 мм, или 0т 0,3 до 2,5 мм.
Обозначения единиц допускается применять в заголовках граф и наименовании строк таблиц, в экспликациях к формулам. Нельзя помещать обозначения единиц в одной строке с формулами, выражающими зависимости между величинами или между числовыми значениями, проставленными в буквенной форме.
|
Правильно: |
v = 2,4 s / t, |
Неправильно: |
v = 2,4 s / t, км/ч, |
|
v – скорость, км/ч, |
s – путь, км, |
||
|
s - путь, км, |
t - время в пути, ч |
||
|
t - время в пути, ч |
Если буквенное обозначение единиц входит в произведение, то их следует отделять точками (знаками умножения) на средней линии: N · m, A · m2, Pa · s или Н · м, А · м2, Па · с.
В буквенных обозначениях отношений единиц в качестве знака деления должна применяться только одна косая или горизонтальная черта. При этом допускается применять обозначения единиц в виде произведения обозначения единиц, возведенные в положительные или отрицательные степени
|
Правильно: |
Неправильно: |
||
|
W · m2 · K -1 или Вт · м2 · K -1 |
W / m2 / K или Вт / м2 / К |
||
|
или |
или |
Если для одной из единиц, входящей в отношение, установлено обозначение в виде отрицательной степени (например, s-1, m-1, K-1, с-1, м-1, К-1), то применять косую черту не допускается.
При применении косой черты обозначение единиц в числителе и знаменателе следует помещать в одну строку. При этом произведение обозначений единиц в знаменателе помещают в скобки: m/s, W / (m2· K) или м/с, Вт / (м2· К).
Если указывается производная единица, состоящая из двух и более единиц, то не допускается комбинировать буквенные обозначения и наименование единиц, т.е. для одних единиц приводить обозначения, а для других - наименование. Правильно: 80 км/ч или 80 километров в час, неправильно: 80 км/час или 80 км в час.
Допускается применять сочетания специальных значков с буквенными обозначениями, например, °/ с или ″ / м и т.д.
Обозначение единиц, помещенных после числовых значений в заголовках таблиц, выводов, в экспликациях к формулам, не должны изменяться по падежам и числам. Это правило распространяется и на об обозначения единиц, совпадающие с их наименованием, таких как бар, бэр, Ом, моль. Например, 1 Ом, 2 Ом, 1 моль, 2 моль. Исключение составляет «световой год» (св.год), которое изменяется следующим образом: 1 св. год, 2 св. года, 5 св. лет.
Правила написания наименований единиц. При применении единиц физических величин следует руководствоваться следующими правилами склонения и образования производных единиц.
В наименовании единиц площади и объема применяются прилагательные «квадратный» и «кубический», например, квадратный метр, кубический миллиметр. Эти же прилагательные применяют в случаях, когда единицы площади или объема входят в производную другой величины, например, кубический метр в секунду (единица объемного расхода), кулон на квадратный метр (единица электрического смещения).
Если вторая или третья степень длины не представляют собой площадь или объем, то в наименовании единицы должно применяться выражение «в квадрате» или «во второй степени», в «кубе» или в «третьей степени», например, килограмм – метр в квадрате в секунду (единица момента количества движения), метр в третьей степени (единица момента сопротивления плоской фигуры), килограмм – метр в квадрате (единица динамического момента инерции).
Наименование единиц, помещенных в знаменателе, пишутся с предлогом «на»: ускорение – метр на секунду в квадрате, кинематическая вязкость - квадратный метр на секунду, напряженность электрического поля – вольт на метр. Исключение составляют единицы величин, зависящих от времени в первой степени и характеризующие скорость протекания процесса. В этих случаях наименование единицы времени, помещенной в знаменателе, пишется с предлогом «в», например, скорость – метр в секунду, угловая скорость – радиан в секунду, скорость химической реакции – моль в секунду.
Наименование единиц, образующих произведение, при написании соединяются дефисом: ньютон - метр, ампер -квадратный метр, секунда в минус первой степени – метр в минус второй степени.
При склонении наименований производных единиц, образованных как произведение единиц, изменяются только последнее наименование и относящееся к нему прилагательное «квадратный» или «кубический». Например, момент силы равен пяти ньютон – метрам, магнитный момент равен трем ампер – квадратным метрам.
При склонении наименований единиц, содержащих знаменатель, изменяется только числитель по правилу, установленному для произведений единиц. Например, ускорение, равное пяти метрам на секунду в квадрате, удельная теплоемкость, равная тридцати девяти сотым джоуля на килограмм – кельвин.
5.3 Виды и методы измерений.
5.3.1 Виды измерения и контроль.
Числовое значения величины находят путем измерения, т.е. узнают во сколько раз значение данной величины больше или меньше значения величины, принятого равной единице. По способу получения числового значения измеряемой величины все измерения делят на прямые, косвенные, совокупные и совместные.
Прямым называют измерение, при котором искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных. Уравнение прямого измерения имеет вид:
А = с × х,
где А – значение измеряемой величины в принятых для нее единицах измерения;
с – цена деления шкалы или единичного показания цифрового отсчетного устройства;
х – отсчет по индикаторному устройству в делениях шкалы.
Например, измерение диаметра вала штангенциркулем будет прямым, т.к. оно дает непосредственное значение диаметра вала. Если же вал имеет диаметр, равный нескольким метрам, то штангенциркулем его измерить невозможно. В этом случае измеряют длину окружности вала, а размер диаметра вычисляют по известной формуле, т.е диаметр вала вычисляют косвенно.
Косвенным называю измерения, результат которого определяют на основании прямых измерений величин, связанных с измеряемой величиной известной зависимостью. Уравнение косвенного измерения имеет вид:
А = f( а1, а2, а3,, …, аn),
где А – искомая величина, являющаяся функцией аргументов а1, а2, а3,, …, аn , измеренных прямым методом.
Косвенные измерения применяют, когда выполнить прямые измерения невозможно, например при измерении плотности твердого вещества, определяемой по результатам измерений объема и массы, или при измерении удельного сопротивления проводника, которое можно найти по его сопротивлению, длине и площади поперечного сечения.
Совокупным называют проводимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых значение искомых величин находят решением системы уравнений, полученных при прямых измерениях. Например, измерения, при которых массы отдельных гирь набора находят по известной массе одной из них и по результатам прямых сравнений масс различных сочетаний гирь.
Совместными называют производимые одновременно измерения двух или нескольких неодноименных величин для нахождения функциональной зависимости между ними. Например, измерения, при которых электрическое сопротивление при 20°С и температурные коэффициенты измерительного резистора находят по данным прямых измерений его сопротивления при различных температурах.
Контроль. Большинство измерений, выполняемых на производстве используют для осуществления контроля за качеством выпускаемой продукции и параметрами технологического процесса. Под контролем понимают измерение, в процессе которого определяют, находится ли значение измеряемой величины в заранее установленных для нее пределах.
5.3.2 Методы измерений.
Под методом измерений понимают совокупность приемов использования принципов и средств измерений. Для прямых можно выделить несколько основных методов: непосредственной оценки, сравнения с мерой, дифференциальный, нулевой и совпадения.
Метод непосредственной оценки дает значения измеряемой величины непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора. Например, измерение давление пружинным манометром,, массы на циферблатных весах, силы электрического тока амперметром и т.д. Точность измерений с помощью этого метода бывает ограниченной, но быстрота процесса измерения делает его незаменимым для практического применения. Наиболее многочисленной группой средств измерений, применяемых для измерений этим методом, являются показывающие, в т.ч. и стрелочные приборы (манометры, вольтметры, расходомеры и др.). Измерения с помощью интегрирующего измерительного прибора – счетчика – также является методом непосредственной оценки. Этим же методом осуществляют измерения с помощью самопишущих приборов. Однако определение какой-либо величины путем планиметрирования площади, ограниченной записанной кривой, уже не является методом непосредственной оценки и относится к косвенным методам.
Метод сравнения с мерой применяют для особо точных измерений. В этом методе измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Например, измерение массы на рычажных весах с уравновешиванием гирями или измерение напряжения постоянного тока на компенсаторе сравнением с ЭДС нормального элемента. Метод сравнения с мерой, в котором измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействует на прибор сравнения, с помощью которого устанавливают соотношение между этими величинами, называют методом противопоставления. Например, взвешивание груза на равноплечных весах, когда измеряемая масса определяется как сумма масс гирь, ее уравновешивающих и показание по шкале весов. Этот метод позволяет уменьшить воздействие на результаты измерений влияющих величин, т.к. они более или менее равномерно искажают сигналы измерительной информации как в цепи преобразования измеряемой величины, так и в цепи преобразования величины, воспроизводимой мерой.
Дифференциальный (разностный) метод характеризуется измерением разности между значением измеряемой и известной (воспроизводимой мерой) величинами. Например, измерения путем сравнения с образцовой мерой на компараторе, выполняемое при поверке мер длины. Дифференциальный (разностный) метод позволяет получать результаты с высокой точностью даже при применении относительно грубых средств для измерения разности, но осуществить этот метод возможно только при условии воспроизведения с большой точностью известной величины, значения которой близко к значению измеряемой. Это во многих случаях легче, чем изготовить средство измерения высокой точности.
Нулевой метод – метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля. Например, измерения электрического сопротивления мостом с полным его уравновешиванием.
Дифференциальный м нулевой методы нашли очень широкое распространение во всех видах измерений от производственных дот сличений эталонов, т.к. используемые меры (гири, нормальные элементы, магазины сопротивлений) точнее, чем соответствующие им по стоимости и степени распространения приборы.
Метод совпадений – это метод сравнения с мерой, в котором разность между значениями искомой и воспроизводимой мерой величин измеряют, используя совпадения отметок шкал или периодических сигналов. Например, при измерении длины с помощью штангенциркуля с нониусом наблюдают совпадения отметок на шкалах штанги и нониуса. Этот метод позволяет существенно увеличить точность сравнения с мерой.
Метод замещений основан на сравнении с мерой, при котором измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой, сохраняя все условия неизменными. Например, взвешивание с поочередным помещением измеряемой массы и гирь на одну и туже чашу весов; измерение электрического сопротивления резистора путем замены его магазином сопротивлений до получения прежних показаний омметра, моста или другого прибора, обладающего достаточной чувствительностью при любой систематической погрешности, т.к. отсчет берется по мере, а не по прибору. Погрешность измерения определяется, в основном, погрешностью меры и зоной нечувствительности прибора (ноль-индикатора), а потому весьма мала. Недостатком метода замещения является необходимость применения многозначных мер (магазинов мер, батареи нормальных элементов, наборов гирь и т.д.).
Комбинация метода замещения и дифференциального метода при несущественном снижении точности позволяет использовать наименьшие наборы мер.
Тема 6. СРЕДСТВА ИЗМЕРНЕИЙ И ИХ
МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
1 Основные положения теории единства измерений.
2 Классификация средств измерения по метрологическому назначению.
3 Основные метрологические характеристики средств измерений. Классы точности.
4 Поверка средств измерений.
6.1 Основные положения теории единства измерений.
Единство измерений – состояние измерений при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности измерений известны с заданной вероятностью. Единство измерений достигается путем точного воспроизведения и хранения установленных единиц физических величин и передачи их размеров применяемым средствам измерения (СИ). Воспроизведение, хранение и передачу размеров единиц осуществляют с помощью эталонов и образцовых СИ.
Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ) – это комплекс регламентированных стандартами взаимоувязанных правил и положений, требований и норм, определяющих организацию и проведение работ по обеспечению точности измерений, результаты которых используют организации и предприятия РФ независимо от форм собственности и частные лица.
Для соблюдения ГСИ в РФ существует специальная служба метрологического надзора, который бывает государственным и ведомственным.
Государственный метрологический надзор осуществляется в форме:
государственных приемочных и контрольных испытаний средств измерений;
государственной метрологической аттестации СИ;
регистрации предприятий и организаций, изготавливающих, ремонтирующих и поверяющих СИ в соответствии с порядком, установленным Госстандартом РФ;
проверок состояния и применения СИ, деятельности ведомственных метрологических служб в министерствах (ведомствах) и на предприятиях (независимо от форм собственности), внедрения и соблюдения метрологических правил в соответствии с порядком, установленным Госстандартом.
Государственный метрологический надзор осуществляют:
Госстандарт РФ;
управления Госстандарта в субъектах РФ;
центры стандартизации и метрологии, лаборатории государственного надзора за стандартами и измерительной техникой Госстандарта РФ.
Ведомственный метрологический надзор осуществляется в форме:
ведомственной метрологической аттестации средств измерений;
ведомственной поверки СИ;
проверок состояния и применения СИ, внедрения и соблюдения метрологических правил на предприятиях системы министерства (ведомства);
проверок деятельности головных и базовых организаций метрологической службы на предприятиях системы министерства (ведомства) в порядке, установленным министерством (ведомством);
аттестации испытательных и аналитических лабораторий на предприятиях системы министерства (ведомства).
Ведомственный метрологический надзор осуществляют:
министерство (ведомство) с возложением этих функций на отдел (службу) главного метролога министерства (ведомства);
головная и базовые организации метрологической службы министерства (ведомства) с возложением этих функций на соответствующее специализированное подразделение;
отдел главного метролога или другие структурные подразделения метрологической службы предприятий, осуществляющие контроль в рамках предприятия.
Единство измерений поддерживают путем передачи путем передачи единиц физических величин от эталона к рабочим СИ, осуществляемой по ступенькам образцовых мер и измерительных приборов (рис. 6.1). Точность мер и приборов понижается от ступеньки к ступеньке в 2 – 4 раза.
Рис. 6.1. Принципиальная поверочная схема средств измерений
6.2 Классификация средств измерения по метрологическому назначению
По метрологическому назначению все СИ делятся на эталоны и собственно средства измерения, которые в свою очередь бывают образцовыми и рабочими.
2.1 Эталоны – высшее звено метрологической цепи передачи размеров единиц измерений. Эталон – это средство измерения (или комплекс средств измерений), обеспечивающее воспроизведение и хранение единицы физической величины с целью передачи ее размера нежеследующим по поверочной схеме средствам измерения, выполненное по особой спецификации и официально утвержденное в установленном порядке.
Воспроизведение единиц осуществляется одним из двух способов, выбираемых исходя из технико-экономических соображений;
централизованное – с помощью единого для всей страны государственного эталона. Этим способом воспроизводят все основные единицы СИ и большую часть производных. Главными условиями для централизованного воспроизведения единиц являются: широкое распространение средств измерений, градуированных в данной единице, техническая возможность прямых сравнений с эталоном и высокий уровень точности поверки, требующий наличия специального сложного дорогого оборудования, которое целесообразно создавать и использовать в нескольких местах;
децентрализованное – когда требуемая точность воспроизведения может быть обеспечена посредством косвенных измерений, выполняемых органах метрологической службы с помощью образцовых средств измерений. Этот способ применим к производным величинам, размер которых не может передаваться прямым сравнением с эталоном (например, единица площади - квадратный метр), или если проверка мер посредством косвенных измерений проще, чем их сравнение с эталоном, и обеспечивает требуемую точность (например мера вместимости – кубический метр). В некоторых случаях требуемая точность измерений может быть обеспечена только при наличии специально сконструированных измерительных установок – поверочных установок повышенной точности. Так для поверки тахометров служат тахометрические установки, основанные на сравнении измеряемой частоты вращения с частотой образцового генератора.
Состав и некоторые характеристики государственных эталонов единиц физических величин приведен в табл. 6.1
Эталоны бывают первичными, специальными и вторичными. Вторичные эталоны в свою очередь делятся на эталоны – копии, эталоны сравнения и рабочие эталоны.
Первичным называется эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы с наивысшей в стране точностью. Они наиболее точные из всех видов эталонов данной единицы и воспроизводят ее в наиболее благоприятных условиях.
Таблица 6.1
Характеристики государственных эталонов
|
Наименование физической величины |
Наименование единицы физической величины |
Комплекс основных средств измерений, входящих в эталон |
Номинальное значение или диапазон значений |
δ |
|
Длина |
Метр (м) |
Источник первичного эталонного излучения – газоразрядная лампа с изотопам Kr86. Эталонный интерферометр № 02 с фотоэлектрическим микроскопом и рефрактометром. Эталонный спектроинтерферометр № 01. |
0 – 1 м |
5 · 10-9 |
|
Масса |
Килограмм (кг) |
Копия международного прототипа килограмм – платино - иридиевая гиря № 12 массой 1 кг. Эталонные весы № 1 (типа Рупрехта). Эталонные весы № 1 (типа ВНИИМ). |
1 кг |
2 · 10-6 |
|
Время Частота |
Секунда (с) Частота (Гц) |
Водородные реперы частоты, предназначенные для хранения размеров единиц времени и частоты и одновременно выполняющие функцию хранителей шкал времени (при непрерывной работе). Группа квантовых часов, предназначенных для хранения шкал времени. Аппаратура для передачи размера единицы частоты в оптический диапазон, состоящая из группы синхронизированных лазеров и СВЧ генераторов. Аппаратура внутренних и внешних сличений, включающая перевозимые квантовые часы и лазеры. Аппаратура средств обеспечения. |
10-9 – 108 с 1 – 1014 Гц |
5 · 10-14 |
Специальный называется эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы в особых условиях и заменяющий для этих условий первичный эталон.
Некоторые физические величины приходится измерять в различных условиях, в связи с чем появилось множество методов измерений видов СИ, приспособленных для этих условий. Так вещество может существовать в различных фазах (твердой, жидкой, газообразной), и СИ свойств веществ или параметров, происходящих в них процессов, должны быть приспособлены к этим фазам. Требуется измерять не только неизменные во времени величины, но и изменяющиеся, в частности, периодические или импульсные и при этом в широкой полосе частот. Условия измерений (давление в среде, ее температура и т.д.) могут сильно отличаться от обычных. В связи с этим методы, средства и условия поверки средств измерений должны учитывать все эти особенности. Возникает необходимость иметь эталоны не только для обычных классических, но и других, встречающихся в практике условий воспроизведения величин – специальные эталоны. Специальные эталоны применяют, если прямая передача размера единицы от первичного эталона технически неосуществима (в силу различных условий), либо приводит к большой погрешности.
Первичный или специальный эталон, утвержденный Госстандартом РФ в качестве исходного для страны, называется государственным. На каждый из них утверждается государственный стандарт.
Хранение единиц в состоянии, обеспечивающем неизменность ее размера во времени, и передачу ее размеров всем применяемым в стране средствам измерения осуществляется с помощью вторичных эталонов и образцовых средств измерения.
Вторичные эталоны создают и утверждают в случаях необходимости организации поверочных работ и предохранения государственных эталонов от излишнего износа.
Эталон-копия применяется вместо государственного эталона для хранения единицы и передачи ее размера рабочим эталонам. Они не всегда являются физической копией государственного эталона, а применяются в качестве копии только по метрологическому назначению.
Эталон сравнения применяют для сличения эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличаемы друг с другом (находятся в разных организациях метрологической службы и их нельзя транспортировать.
Рабочий эталон применяют для хранения единицы и передачи ее размера образцовым средствам измерения высшего разряда и при необходимости наиболее точным рабочим мерам и измерительным приборам.
6.2.2 Средство измерения – это техническое средство, используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические свойства. К средствам измерений относятся меры и измерительные приборы. Средства измерения бывают образцовыми и рабочими.
6.2.2. 1 Образцовые и рабочие средства измерений.
Образцовые средства измерений предназначены для передачи единиц физической величины от эталонов или более точных средств к рабочим средствам измерения. Образцовыми СИ являются меры, измерительные приборы и устройства, прошедшие метрологическую аттестацию и утвержденные органами государственной или ведомственной метрологических служб в качестве образцовых.
В зависимости о погрешности образцовые СИ подразделяются на разряды. Количество разрядов образцовых средств измерений зависит от видов измерений, проводимых в отрасли, и поверочной схемы данного СИ. Разряды служат основой для их метрологического соподчинения: Образцовые средства 1-го разряда поверяются, как правило, непосредственно по рабочим эталонам, а 2-го и последующего – по образцовым средствам предшествующих разрядов. Например, образцовыми мерами ЭДС 1-го разряда служат нормальные элементы с погрешностью ± 2 · 10-4 %, а образцовыми мерами 2-го разряда – элементы с погрешностью ± 5 · 10-4 %.
Образцовые меры массы (гири) и измерительные приборы для измерения давления делятся на 4 разряда.
Рабочие средства измерений применяют для измерений, не связанных с передачей единиц, т.е. они служат для технических измерений в лабораториях и на производстве.
6.2.2.2 Мера – это, предназначенное для воспроизведения ФВ заданного размера. Например, гиря – мера массы, измерительный резистор – мера электрического сопротивления и т.д. К мерам относятся стандартные образцы и образцовые вещества.
Стандартный образец – это мера для воспроизведения единиц величин, характеризующих свойства и состав веществ и материалов. Например, стандартный образец ферромагнитных материалов или стандартный образец среднелегированной стали с аттестованным содержанием химических элементов, стандартные образцы шероховатости поверхности.
Образцовое вещество – это вещество с известными свойствами, воспроизводимыми при соблюдении условий приготовления, указанных в утвержденной спецификации. Например, «чистая» вода, «чистые» газы, «чистые» металлы. Образцовые вещества воспроизводят строго регламентированный состав вещества и широко используется при проведении количественных химических анализов и в создании реперных точек шкал. Например, «чистый» цинк служит для воспроизведения температуры ~ 420 °С.
Меры бывают однозначные и многозначные.
Однозначная мера воспроизводит ФВ одного размера. Например, измерительная катушка сопротивления, гиря, плоскопараллельная концевая мера длины, измерительная колба, конденсатор постоянной емкости. Из однозначных мер собирают набор мер – специально подобранный комплект мер, применяемых не только по отдельности, но и в различных сочетаниях с целью воспроизведения ряда одноименных величин разного размера. Например, набор измерительных конденсаторов, набор гирь, набор плоскопараллельных концевых мер длины.
Многозначная мера воспроизводит ряд одноименных величин различного размера, например, конденсатор переменной емкости, линейка с миллиметровыми делениями.
6.2.2.3 Измерительный прибор представляет собой СИ, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. Результаты измерений приборами выдаются их отсчетными устройствами, которые бывают шкальные, цифровые и регистрирующие.
Шкальные отсчетные устройства состоят из шкалы, представляющей собой совокупность отметок и чисел, изображающих ряд последовательных значений измеряемой величины, и указателя (стрелки, электронного луча и др.), связанного с подвижной системой прибора. Отметки шкал, у которых проставлено числовое значение, называют числовыми отметками шкалы.
Основными характеристиками шкалы являются:
длина деления шкалы – расстояние между осями или центрами двух соседних отметок (штрихов или точек) шкалы, измеренное вдоль ее базовой линии, т.е. линии, проходящей через середины ее самых коротких отметок;
цена деления шкалы – значение измеряемой величины, которое вызывает перемещение подвижного элемента отсчетного устройства на одно деление, т.е. модуль разности значений измеряемой величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы;
начальное и конечное значение шкалы – наибольшее и наименьшее значение измеряемой величины, указанные на шкале;
диапазон показаний – область значений, ограниченная начальным и конечным значением шкалы;
диапазон измерений – та часть диапазона показаний, для которой нормированы пределы допустимых погрешностей СИ;
нижний и верхний пределы измерений – наименьшее и наибольшее значение диапазона измерений.
В технических приборах диапазон измерений и диапазон показаний обычно совпадают.
Значение величины, определяемое по отсчетному устройству средства измерения и выраженное в принятых единицах этой величины, называют показанием средства измерения.
Шкалы приборов бывают односторонними, двухсторонними и безнулевыми, а также:
практически равномерными – шкала, длина деления которой отличается друг о друга не более чем на 30 % и имеет постоянную цену деления;
существенно неравномерным – шкала с суживающимися делениями, для которой значения выходного сигнала находятся в интервале между 65 и 100 % длины шкалы, соответствующей диапазону изменений входного (выходного сигнала);
степенные – шкала с расширяющимися или сужающимися делениями, отличная от шкал, рассмотренных выше.
Чувствительность измерительного прибора – это отношение сигнала Δl на выходе измерительного прибора к вызывающему его изменению измеряемой величины ΔА, т.е. S = Δl / ΔА. Таким образом, чем меньше изменение измеряемой величины, отмеченное прибором, тем выше его чувствительность, т.е. она обратно пропорциональна цене деления шкалы.
Цифровые отсчетные устройства бывают либо механические , либо световые. Механические – используются в тех приборах, у которых измеряемая величина преобразуется в соответствующие углы поворота валов. Световые табло, которые могут состоять из системы газоразрядных ламп, светодиодов и т.п., подсвечивающих те или иные цифры, - в электронных цифровых приборах, у которых измеряемые величины преобразуются в определенную последовательность импульсных сигналов.
Регистрирующие отсчетные устройства состоят из пишущего или печатного механизма и ленты. Простейшее пишущее устройство представляет собой перо, заполненное чернилами, фиксирующее результат измерения на бумажной ленте. В более сложных устройствах запись результатов измерений может производиться световым или электронным лучом, перемещение которого зависит от значений измеряемых величин.
6.3 Основные метрологические характеристики средств измерений.
Классы точности.
В общем виде погрешности средств измерений – это отклонение его реальной функции преобразования от номинальной.
Согласно ГОСТ 8.401-80 ГСИ. «Классы точности средств измерений» основными метрологическими характеристиками средств измерений являются:
пределы допускаемой основной погрешности;
пределы допускаемых дополнительных погрешностей;
пределы допускаемой вариации.
Пределы допускаемых погрешностей должны быть выражены не более, чем двумя значащими цифрами, причем погрешность округления при вычислении пределов должна быть не более 5%.
Под классом точности СИ понимают их обобщенные характеристики, определяемые пределами допустимых основной и дополнительной погрешности, а также другими свойствами СИ, влияющих на их точность. Класс точности хотя и характеризует совокупность метрологических свойств данных СИ однако не определяет однозначно точность измерений, т.к. последняя зависит от метода измерений и условий их выполнения.
6.3.1. Погрешности средства измерений. Погрешности измерений определяются, главным образом, погрешностями СИ, но они не тождественны им.
Различают погрешности СИ в статическом и динамическом режимах, а также статические и динамические составляющие погрешностей. Например, динамическая составляющая погрешностей может возникать не только в динамическом, но и статистическом режиме применения средств измерений, как, например, частотная погрешность. По происхождению различают также инструментальные погрешности и методические.
Инструментальные погрешности возникают вследствие недостаточно высокого качества элементов СИ. К этим погрешностям можно отнести погрешности изготовления и сборки элементов СИ, погрешности из-за трения в механизме прибора, недостаточной жесткости его деталей и т.д. Следует заметить, что инструментальная погрешность индивидуальна для каждого СИ.
Методическая погрешность возникает из-за несовершенства метода измерений, т.е. из-за того, что мы сознательно измеряем, преобразуем или используем на выходе средств измерений не ту величину, которая нам нужна, а другую, которая отражает нужную лишь приблизительно, но гораздо проще реализуется. Причинами появления методических погрешностей является также неточность соотношений, используемых для нахождения оценки измеряемой величины.
Основная и дополнительная погрешности. Каждое СИ работает в сложных, изменяющихся во времени условиях. Наряду с чувствительностью к измеряемой величине, СИ имеет некоторую чувствительность к неизмеряемым, но влияющих величинам, например, к температуре, атмосферному давлению, ударам, тряске, электрическим и магнитным полям и т.д. при выполнении измерений в лабораторных условиях, выполняя градуировку или аттестацию, большинство влияющих величин может поддерживаться в узких пределах их измерений. Такие оговоренные НТД условия называются нормальными, а суммарную результирующую погрешность – основной погрешностью. При эксплуатации СИ в реальных условиях возникают значительные отклонения от нормальных условий, вызывающие дополнительные погрешности. Они нормируются указанием коэффициентов влияния изменения отдельных влияющих величин на изменение показаний в виде α; % / 100 С; % / 10% Uп и т.д. в некоторых случаях дополнительные погрешности могут оказаться больше основной. разделение погрешностей на основную и дополнительные являются чисто условным.
Систематические и прогрессирующие погрешности.
Основное свойство систематических погрешностей состоит в том, что они могут быть почти полностью устранены введением поправок. Например, погрешность градуировки, т.е. погрешность в положении делений, нанесенных на шкалу средств измерений или некоторый сдвиг всей шкалы. Эта погрешность может быть устранена составлением и использованием таблицы поправок на каждое деление, а погрешность из-за сдвига шкалы устраняется установкой указателя на нулевое деление шкалы перед измерением (при отсутствии измеряемой величины). В ряде случаев систематические погрешности очень трудно обнаружить, особенно постоянные систематические погрешности, которые внешне себя никак не проявляют и могут долгое время оставаться незамеченными. Способ их обнаружения состоит в поверке нуля прибора и поверке чувствительности путем повторной аттестации средств измерений по образцовому. К систематическим погрешностям также относятся большинство дополнительных погрешностей, являющиеся неизменяющимися во времени функциями вызывающих величин (температура, давление и т.д.). Данные погрешности из-за постоянства во времени функций влияния могут быть скорректированы введением дополнительных корректирующих преобразователей, воспринимающих влияющую величину и вводящих поправку в результат преобразования основного преобразователя.
Прогрессирующие погрешности – это погрешности, медленно изменяющиеся с течением времени. Они, как правило, вызываются старением деталей СИ (резисторов, конденсаторов), деформацией механических деталей, усадкой бумажных лент в самопишущих приборах, разрядкой источников питания и т.п. Особенностью этих погрешностей является то, что они могут быть скорректированы введением поправки лишь в данный момент времени. А далее вновь монотонно возрастают. Эти погрешности требуют непрерывного повторения коррекции.
Абсолютная погрешность измерительного прибора ΔХп – это разность между показанием прибора и истинным (действительным) значением измеряемой величины: ΔХп = Хп – Хд, где Хп - показание прибора; Хд – действительное значение измеряемой величины. Абсолютная погрешность меры – это разность между номинальным значением меры и истинным (действительным) значением воспроизводимой ею величины. Абсолютная погрешность не является мерой точности средств измерений.
Для характеристики точности введены понятия относительной погрешности меры или измерительного прибора и приведенной погрешности.
6.3.2 Пределы допускаемой основной погрешности устанавливают в следующей последовательности:
1) устанавливают пределы допускаемой абсолютной основной погрешности по формулам:
Δ = ± а (6.1) , или Δ = ± (а + bx) (6.2),
где Δ – пределы допустимой абсолютной основной погрешности, выраженной в единицах измеряемой величины на входе (выходе), или условно в делениях шкалы;
х – значение измеряемой величины на входе (выходе), или число делений, отсчитанное по шкале;
a и b – положительное число, не зависящее от х.
2) устанавливают пределы допускаемой приведенной основной погрешности по формуле:
γ = Δ / ХN = ± p , (6.3)
где γ – пределы допускаемой приведенной основной погрешности, %;
Δ – пределы допустимой абсолютной основной погрешности;
ХN – нормирующее значение, выраженное в тех же единицах, что и Δ;
р - отвлеченное положительное число, выбираемое из ряда 1· 10n, 1,5 · 10n, (1,6 · 10n), 2 · 10n, 2,5· 10n, (3 · 10n), 4 · 10n, 5 · 10n, 6 · 10n, (n = 1, 0, -1, -2 и т.д.).
Нормирующее значение ХN для средств измерений с равномерной, практически равномерной и степенной шкалой устанавливают равным большему из пределов измерений или равным большему из модулей пределов измерений, если нулевое значение находится внутри диапазона измерений. Для СИ, для которых принята шкала с условным нулем, нормирующее значение устанавливают равным модулю разности пределов измерений. Для СИ с установленным номинальным значением нормирующее значение устанавливают равным этому номинальному значению. Для измерительных приборов с существенно неравномерной шкалой нормирующее значение устанавливают равным всей длине шкалы или ее части, соответствующей диапазону измерений. В этом случае пределы абсолютной погрешности выражают, как и длину шкалы, в единицах длины,
3) устанавливают пределы допускаемой относительной основной погрешности по формулам:
δ = Δ / х = ± q, (6.4)
если Δ устанавливают по формуле (6.1), или
δ = Δ / х = ±[c + d (|Xk / x| - 1)], (6.5)
если Δ устанавливают по формуле (6.2),
где δ - пределы допустимой относительной погрешности, %;
Δ и х – то же, что в формулах 6.1 и 6.2;
q - отвлеченное положительное число, выбираемое из ряда, аналогичного формуле 6.3;
Xk - больший по модулю из пределов измерений
c и d - отвлеченные положительные числа, выбираемое из ряда, аналогичного формуле 6.3;
c = b + d; d = a / |Xk| ,
где а и b то же, что в формуле 6.2.
В стандартах или ТУ на средства измерений обязательно устанавливается минимальное значение х , начиная от которого применим принятый способ выражения пределов допустимой относительной погрешности. Соотношение между числами c и d устанавливают в стандартах на средства измерения конкретного вида.
6.3.3 Пределы допускаемых дополнительных погрешностей устанавливают:
в виде постоянного значения для всей рабочей области влияющей величины или в виде постоянных значений по интервалам рабочей области влияющей величины;
путем указания отношения пределов допускаемой дополнительной погрешности, соответствующего регламентированному интервалу влияющей величины, к этому интервалу;
путем указания зависимости предела допускаемой дополнительной погрешности от влияющей величины (предельной функции влияния);
путем указания функциональной зависимости пределов допускаемых отклонений от номинальной функции влияния.
Пределы допускаемой дополнительной погрешности, как правило, устанавливают в виде дольного (кратного) значения предела допускаемой основной погрешности.
6.3.4 Пределы допускаемой вариации (нестабильности) выходного сигнала следует устанавливать в виде дольного (кратного) значения предела допускаемой основной погрешности или в делениях шкалы, но как правило, они устанавливаются в виде доли предела допускаемой основной погрешности.
6.3.5. Обозначения классов точности.
На циферблаты, щитки и корпуса СИ наносятся обозначения классов точности, включающее числа, прописные буквы латинского алфавита или римские цифры. Класс точности может определяться пределом допускаемой основной погрешности, пределом допускаемой приведенной основной погрешности или пределом допускаемой относительной основной погрешности.
Для СИ, пределы допускаемой основной погрешности которых принято выражать в форме абсолютных погрешностей (формулы 6.1 или 6.2), классы точности выражают прописными буквами латинского алфавита или римскими цифрами. В необходимых случаях к обозначению класса точности буквами латинского алфавита допускается добавлять индексы в виде арабской цифры. Классам точности, которым соответствует меньшие пределы допустимых погрешностей, должны соответствовать буквы, находящиеся ближе к началу алфавита или меньшее число.
Для СИ, пределы допускаемой приведенной основной погрешности которых принято выражать в форме абсолютных погрешностей (формула 6.3) или относительной основной погрешности (формула 6.4), классы точности обозначаются числами, которые равны этим пределам, выраженным в процентах. Если пределы допускаемой основной погрешности принято выражать в форме относительных погрешностей (формула 6.5), то класс точности обозначаются числами с и d, разделяя их косой линией. Числа могут помещаться в соответствующие знаки.
При указании классов точности на СИ с существенно неравномерной шкалой допускается для информации дополнительно указывать пределы допускаемой основной относительной погрешности для части шкалы, лежащей в пределах, отмеченных специальными значками (например, точками, или треугольниками).
К значению предела допускаемой основной относительной погрешности в этом случае добавляют знак процента и помещают в кружок, например,
Этот знак не является классом точности.
Обозначение класса точности допускается не наносить на высокоточные меры, а также на средства измерений, для которых действующими стандартами установлены особые внешние признаки, зависящие от класса точности, например, плоскопараллельная или шестигранная форма гирь общего назначения. Вместе с условными обозначениями класса точности на циферблат, щиток или корпус средства измерения должно быть нанесено обозначение стандарта или ТУ, устанавливающих технические требования к этим средствам.
Таблица 6.2
Примеры обозначения классов точности
|
Формула для определения пределов допускаемых погрешностей |
Примеры пределов допускаемой основной погрешности |
Обозначение класса точности |
Примечание |
|
Δ = ± а |
- |
М |
- |
|
Δ = ± (а + bx) |
- |
С |
- |
|
γ = Δ / ХN = ± p |
γ = ± 1,5 |
1,5 |
Если ХN выражено в единицах величины |
|
γ = ± 0,5 |
Если ХN определяется длиной шкалы (ее части) |
||
|
δ = Δ / х = ± q |
δ = ± 0,5 |
- |
|
|
δ = Δ / х = ±[c + + d (|Xk / x| - 1)], |
δ = ± [0,02 + + 0,01 (|Xk / x| - 1)], |
0,02 / 0,01 |
- |
6.4 Поверка средств измерений.
Поверкой средств измерений называют совокупность действий, выполняемых для определения и оценки погрешностей СИ с целью выяснить, соответствуют ли их точностные характеристики, регламентированным значениям и пригодно ли СИ к применению.
6.4.1 Виды поверок
Вид поверки СИ определяют в зависимости:
какой метрологической службой (МС) произведена государственная или ведомственная);
на каком этапе работы СИ (первичная, периодическая, внеочередная);
от характера поверки (инспекционная, экспертная).
Государственную поверку осуществляют территориальные органы Госстандарта РФ (метрологические институты, центры стандартизации и метрологии). Государственной поверке подлежат средства измерений:
принадлежащие органам государственной метрологической службы, применяемые в качестве исходных образцовых при проведении государственных испытаний и метрологической аттестации, градуировке и поверке на предприятиях (в организациях);
рабочие, предназначенные для измерений при учете материальных ценностей, топливо-энергетических ресурсов, в торговле и медицине, при экспертизах по требованию судебных и следственных органов, государственного арбитража, по заявлению предприятий;
выпускаемые в обращение после изготовления или ремонта.
Поверку СИ предприятий и организаций органы государственной МС проводят в стационарных и передвижных поверочных лабораториях или непосредственно на предприятиях, для чего командируют государственных поверителей или закрепляют ответственных лиц за отдельными районами.
Ведомственной поверке подлежат средства измерений:
предназначенные для проведения измерений, не указанных в перечне СИ, подлежащих обязательной государственной поверке, средства контроля режимов технологических процессов, качества деталей, узлов, готовой продукции;
применяемые для химических анализов сырья и материалов;
применяемых в качестве подчиненных образцов в ведомственной МС;
применяемые в качестве рабочих для измерений, результаты которых используются в пределах предприятия для учета материальных ценностей, топлива и энергии и взаимных расчетов.
Первичную поверку проводят при выпуске СИ из производства и после ремонта;
Государственной первичной поверке подвергаются СИ, подлежащие обязательной государственной поверке, а также все СИ после ремонта, выполненного приборостроительными предприятиями для сторонних организаций. Государственную первичную поверку проводят органы Госстандарта РФ на контрольно-поверочных пунктах (КПП), специально организуемых на приборостроительных и прибороремонтных предприятиях. На государственную первичную поверку средства измерения предъявляют после их приемки ОТК или лицом, ответственным за качество изготовления и ремонта СИ.
Ведомственную первичную поверку проводят МС предприятия (организации), По согласованию с органами Госстандарта РФ допускается проведение поверки работниками ОТК предприятия (организации), получившими квалификацию ведомственного поверителя.
Средство измерения, предназначенное к эксплуатации после ремонта, выполненного предприятием (организацией) для собственных нужд и не подлежащие обязательной государственной поверке, подвергаются ведомственной первичной поверке, которую проводят в соответствии с регистрационным удостоверением на право поверки, выданного органом Госстандарта. Если такого удостоверения у предприятия нет, то СИ могут быть представлены на первичную поверку в другую МС своего министерства (ведомства), имеющую право проводить поверку таких средств, или в орган Госстандарта.
На поверяемое СИ наносят оттиск поверительного клейма МС или оформляют документ о ведомственной первичной поверке, которые являются действительными и вне предприятия-изготовителя в течение поверочного периода. СИ, прошедшее первичную поверку и нереализованное предприятием-изготовителем в течение половины срока гарантии, подлежат повторной поверке непосредственно перед отправкой потребителю.
Периодическую поверку проводят при эксплуатации и хранении средств измерений через определенные межповерочные интервалы, установленные при проведении государственных приемочных испытаний СИ или при метрологической аттестации на основе показателей надежности для обеспечения соответствия метрологических характеристик нормированным значениям на период между поверками. СИ, находящееся на длительном хранении, срок которого превышает межповерочный интервал, не подвергаются периодической поверке при условии соблюдения требований к консервации и хранению. Поверку таких СИ проводят перед началом эксплуатации.
Индикаторами называются СИ, применяемые только для установления факта изменения ФВ без количественной оценки этого изменения. На лицевой стороне такого СИ Наносят обозначение «И» (индикатор). Они поверке не подвергаются. Периодической поверке могут не подвергаться СИ, применяемые для учебных (демонстрационных ) целей. На них наносят обозначение «У» (учебный). Для других целей эти средства применяться не могут.
Внеочередную поверку проводят при эксплуатации и хранении СИ вне зависимости от сроков их периодической поверки. Осуществляют ее органы государственной и ведомственной МС при:
установке СИ, являющимся комплектующими изделиями, после истечении половины их гарантийного срока, если срок поверки наступает ранее поверки СИ, в комплект которых они входят;
повреждении поверительного клейма, пломбы или утрате документов, подтверждающих прохождение СИ периодической или первичной поверки;
вводе в действие СИ после длительного хранения, в течение которого они не подвергались периодической поверке;
необходимости удостовериться в исправности СИ;
поступления СИ в продажу после длительного хранения, если срок хранения превышает межповерочный интервал;
проведения входного контроля на предприятии;
возврата на хранение после эксплуатации;
корректировки межповерочных интервалов.
Экспертную поверку проводят органы государственной МС при метрологической экспертизе СИ по требованию суда, прокуратуры, органов дознания, государственного арбитража, по письменному заявлению предприятий, а также отдельных граждан при возникновении спорных вопросов. Если СИ по результатам экспертной поверки признано непригодным к применению, то поверительные клейма погашаются, а в документах, удостоверяющих поверку, делается соответствующая запись. СИ, являющиеся вещественными доказательствами, оставляются в том виде, в каком были представлены на метрологическую экспертизу.
Инспекционную поверку проводят при осуществлении на предприятиях (организациях) метрологического надзора (контроля) за состоянием и применением СИ для установления:
исправности СИ;
правильности последней поверки;
соответствия принятых межповерочных интервалов условиям эксплуатации.
Если результаты поверки показывают неудовлетворительное состояние СИ, то поверительные клейма погашают, свидетельства о поверке аннулируют, а в паспортах или других (или заменяющих) эксплуатационных документах на СИ делается запись о непригодности их к применению.
6.4.2 Методы поверок.
В основу классификации применяемых методов поверки положены следующие признаки, в соответствии с которыми СИ могут быть поверены:
без применения компаратора (прибора сравнения), т.е. непосредственным сличением поверяемого СИ с образцовым того же вида;
сличением поверяемого СИ с образцовым того же вида с помощью компаратора;
прямым измерением поверяемым измерительным прибором величины, воспроизводимой образцовой мерой;
прямым измерением образцовым измерительным прибором величины, воспроизводимой подвергаемой поверке мерой;
косвенным измерением величины, воспроизводимой мерой или измеряемой прибором, подвергаемыми проверке.
Метод непосредственного сличения двух СИ без применения компараторов или каких-либо других промежуточных приборов широко применяется при поверке различных СИ. Основой метода служит измерение одного и того же значения ФВ аналогичными по роду измеряемой величины поверяемым и образцовым приборами. При поверке данным методом устанавливают требуемое значение Х, затем сравнивают показания поверяемого прибора Хп с показаниями образцового Хо и определяют разность Δ = Хп - Хо.
Метод сличения поверяемого СИ с образцовым того же типа с помощью компаратора (прибора сравнения) заключается в том, что в ряде случаев невозможно сравнить два СИ (нельзя непосредственно сравнить размеры мер магнитных или электрических величин). Измерение этих величин выполняют введением в схему поверки некоторого промежуточного звена - компаратора, позволяющего косвенно сравнить две однородные или разнородные ФВ. Компаратором может быть любое СИ, одинаково реагирующее на сигнал образцового и поверяемого СИ. При сличении мер сопротивления, индуктивности, емкости в качестве компараторов используют мосты постоянного или переменного тока, а при сличении мер сопротивления и ЭДС – потенциометры.
Методы прямого измерения находят широкое применение при поверке мер и измерительных приборов различных ФВ. При его реализации производят
Измерение меры с помощью измерительного прибора и определяют абсолютную погрешность Δ = Хп - Хо, где Хп - показание поверяемого прибора или номинальное значение ФВ, воспроизводимое поверяемой мерой, Хо – номинальное значение ФВ, воспроизводимое образцовой мерой, или показание образцового прибора.
При реализации метода косвенных измерений величины, воспроизводимой мерой или измеряемой прибором, о действительном размере меры и измеряемой поверяемым прибором величины судят на основании прямых измерений нескольких величин, связанных с искомой определенной зависимостью. Метод применяют тогда, когда действительное значения величин, воспроизводимое поверяемым СИ, невозможно определить прямым измерением, или когда косвенные методы более просты и точны по сравнению с прямыми. На основании прямых измерений и по их данным выполняют расчет. Только путем расчета, основанного на определенных зависимостях между искомой величиной и результатами прямых измерений определяют значение величины, т.е. находят результат косвенного измерения. Например, определяют систематическую составляющую относительной погрешности электрического счетчика с помощью ваттметра и секундомера. Погрешность поверяемого счетчика в процентах находят по формуле:
,
где Wп – значение электрической энергии по показаниям поверяемого счетчика; Wo – действительное значение электрической энергии по показаниям образцовых приборов. Wп = С × N, где С – постоянная счетчика, С = 3600 × 1000 / А вт×с/об; N – количество оборотов диска счетчика при поверке; А - количество оборотов диска счетчика, соответствующее 1 кВт×ч; Wo = Po × to, где Po - действительное значение мощности, измеряемое образцовым ваттметром в течение времени to , измеренного образцовым секундомером.
При выполнении поверки методом косвенных измерений величин, измеряемых поверяемыми приборами или воспроизводимых поверяемыми мерами, следует учитывать тот факт, что конечный результат отягощен составляющими погрешностями прямых измерений.
6.4.3 Поверочная схема – это утвержденный в установленном порядке документ, регламентирующий средства, методы и точность передачи размера единицы ФВ от государственного эталона или исходного образцового к рабочим СИ. Различают государственные, ведомственные и локальные поверочные схемы органов государственной или ведомственной МС. Государственная поверочная схема распространяется на все СИ данной ФВ, применяемые в стране. Государственную поверочную схему разрабатывают в качестве государственного стандарта. Ведомственная поверочная схема распространяется на СИ, подлежащие поверке внутри ведомства. Ведомственную поверочную схему разрабатывают в качестве ведомственного НТД. Допускается ведомственную поверочную схему разрабатывать в виде отраслевого стандарта. Перед утверждением ведомственная поверочная схема должна быть согласована с главным центром (центром) эталонов – разработчиком государственной поверочной схемы СИ данной ФВ. Локальная поверочная схема распространяется на СИ, подлежащие поверке в данном органе государственной или ведомственной МС. Локальную поверочную схему разрабатывают в качестве НТД организации (предприятия). Она может быть разработана в виде СТП. Локальную поверочную схему согласовывают с территориальным органом государственной МС.
Поверочная схема должна включать не менее двух ступеней передачи размера единицы. Стандарты, устанавливающие государственную поверочную схему, состоят из чертежа и текстовой части, содержащей пояснения к чертежу. Ведомственная и локальная поверочные схемы оформляют в виде чертежа, который допускается дополнять текстовой частью.
На чертеже поверочной схемы указываются:
наименование СИ и методов поверки;
номинальное значение или диапазоны значений ФВ;
допускаемые значения погрешностей СИ;
допускаемые значения погрешностей методов поверки.
В ведомственных и локальных поверочных схемах могут указываться обозначения конкретных СИ.
Чертеж поверочной схемы состоит из полей, расположенных друг под другом и разделенных штриховыми линиями. Поля имеют следующие наименования:
«Эталоны» или «Государственный эталон» (если вторичные эталоны отсутствуют);
«Образцовые средства измерений n–го разряда» (для каждого разряда – отдельное поле);
«Образцовые средства измерений заимствованные из других государственных поверочных схем»;
«Рабочие средства измерений».
Если ведомственную или локальную поверочную схему возглавляют образцовые СИ (вторичный эталон), верхнее поле ее чертежа имеет наименование «Исходные образцовые СИ» («Эталоны»).
x min
δx inf
x ном
δ xsup
x max
Δx
x max
xc
x max
δxc inf
Рис. 4.6
Рис. 4.9
Рис. 4.10
Рис. 4.7
Рис. 4.8
Рис. 4.11
Рабочие средства измерений
Образцовые средства измерений 4-го разряда
Образцовые средства измерений 3-го разряда
Образцовые средства измерений 2-го разряда
Образцовые средства измерений 1-го разряда
Рабочие эталоны
Государственные эталоны
0,5
5 %