Универсальный набор концевых мер



 


Владельцы патента RU 2529662:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет" (RU)

Изобретение относится к области механических средств измерения, а именно к приспособлениям для измерения определенных параметров деталей (длины, ширины, толщины и т.п.), конкретно - к наборам концевых мер, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения, например в производстве инструментов, в сборочном производстве при измерении зазоров, при настройке стрелочных измерительных приборов и др. В универсальном наборе концевых мер, состоящем из пяти групп элементов, размеры всех элементов набора подчинены зависимостям

A 1 m = A n ( m 1 ) + δ ( m 1 )   и   A n m m = A 1 m + ( n m 1 ) δ m , ( 1 )

где A1-m - размер первого элемента группы с номером «m»; An-(m-1) и δ(m-1) - размер последнего элемента и шаг размеров группы с номером «m-1»; Anm-m, nm и δm - размер последнего элемента, количество элементов и шаг размеров группы с номером «m». Количество элементов в группах подчинено зависимости

n 1 = ( K 1 δ 1 A 11 ) / δ 1 + 1   и   n m = [ K m δ m ( K ( m 1 ) + 1 ) δ ( m 1 ) ] / δ m + 1, ( 2 )

где n1 и nm - количество элементов первой группы и группы с номером «m» соответственно; K1, K(m-1) и Km - отношения значения размера последнего элемента группы к значению шага размеров данной группы для первой группы, групп с номером «m-1» и с номером «m» соответственно; А11 - размер первого элемента первой группы набора; δ1, δ(m-1) и δm - шаг размеров элементов первой группы, групп с номером «m-1» и с номером «m» соответственно, а значения отношений K1…Km находятся в интервалах целых натуральных чисел 100≤K1≤201, 51≤K2≤150, 8≤K3≤20, 5≤K4≤50, 1≤K5≤10), подчинены зависимости

K m = A n m m / δ m ( 3 )

и удовлетворяют условию

K 1 [ 1 δ 1 / δ 2 ] + + K ( m 1 ) [ 1 δ ( m 1 ) / δ m ] + K m = = ( N 5 ) + A 11 / δ 1 + [ δ 1 / δ 2 + + δ ( m 1 ) / δ m ] , ( 4 )

где N - общее количество элементов в наборе, N=n1+n2+n3+n4+n5. Технический результат - повышение технологичности наборов, удобства (производительности) в эксплуатации. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области механических средств измерения, а именно к приспособлениям для измерения определенных параметров деталей (длины, ширины, толщины и т.п.), конкретно - к наборам концевых мер, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения, например в производстве инструментов, в сборочном производстве при измерении зазоров, при настройке стрелочных измерительных приборов и др.

Известны универсальные стандартные наборы концевых мер и щупов (ГОСТ 9038-90), в которых требуемый составленный размер может быть получен сложением (притиранием) нескольких концевых мер из всех мер набора в разных сочетаниях.

Достоинством наборов является удобство получения составленных размеров благодаря наличию в них групп мер с фиксированным шагом размеров в группе со значениями шагов 0.005, 0.010, 0.100, 0.500, 1.000, 10.000 мм.

Недостатком универсальных наборов по ГОСТ 9038-90 является отсутствие закономерностей связи между размерами мер в различных группах, избыточное количество концевых мер для получения составленных размеров. Этот недостаток ведет к увеличению массы и стоимости наборов.

Известны также высокоэффективные наборы концевых мер из пяти групп элементов, размеры мер в которых подчинены специальному алгоритму МФЧ, причем количество элементов в группах определяется с учетом общего количества мер в наборе и номера группы (Фот А.П. Проектирование наборов плоскопараллельных концевых мер с учетом комплексного критерия оптимизации / А.П.Фот, В.И.Чепасов, А.А.Муллабаев // Интеллектуальные системы в производстве. - 2012. - №1. - С.138-145;

Фот А.П. О способах оптимизации наборов плоскопараллельных концевых мер / А.П.Фот, В.И.Чепасов // Законодательная и прикладная метрология. - 2012. - №5. - Т. 120. - С.25-30).

Недостатком наборов является сложность в эксплуатации, обусловленная собственно размерами мер в группах, снижающими производительность пользователя набора, и необходимость использования специальных справочных таблиц (либо специального программного обеспечения) для получения составленных размеров при использовании набора.

Данные наборы концевых мер являются наиболее близкими к предлагаемому решению.

Технический результат - повышение технологичности наборов, удобства (производительности) в эксплуатации.

Поставленная задача достигается тем, что в универсальном наборе концевых мер, состоящем из пяти групп элементов, причем размеры всех элементов набора подчинены зависимостям

A 1 m = A n ( m 1 ) + δ ( m 1 ) и A n m m = A 1 m + ( n m 1 ) δ m ( 1 )

здесь: A1-m - размер первого элемента группы с номером «m»; An-(m-1) и δ(m-1) - размер последнего элемента и шаг размеров группы с номером «m-1»; Anm-m, nm и δm - размер последнего элемента, количество элементов и шаг размеров группы с номером «m»), количество элементов в группах подчинено зависимости:

n 1 = ( K 1 δ 1 A 11 ) / δ 1 + 1   и   n m = [ K m δ m ( K ( m 1 ) + 1 ) δ ( m 1 ) ] / δ m + 1, ( 2 )

где: n1 и nm - количество элементов первой группы и группы с номером «m» соответственно; K1, K(m-1) и Km - отношения значения размера последнего элемента группы к значению шага размеров данной группы для первой группы, групп с номером «m-1» и с номером «m» соответственно; A11 - размер первого элемента первой группы набора; δ1, δ(m-1) и δm - шаг размеров элементов первой группы, групп с номером «m-1» и с номером «m» соответственно, а значения отношений K1…Km находятся в интервалах целых натуральных чисел

(100≤K1≤201, 51≤K2≤150, 8≤K3≤20, 5≤K4≤50, 1≤K5≤10),

подчинены зависимости

Km=Anm-mm

и удовлетворяют условию

K1[1-δ12]+…+K(m-1)[1-δ(m-1)m]+Km=(N-5)+A111+[δ12+…δ(m-1)m],

где: N - общее количество элементов в наборе, N=n1+n2+n3+n4+n5.

Реализация решения (проектирование набора) осуществляется в следующем порядке: назначение исходных данных; определение количества мер в группах; определения размеров мер набора; определение характеристик набора.

В качестве примера рассмотрим набор концевых мер со следующими исходными данными:

- значение размера первой меры первой группы А11=0.5 мм;

- значения шагов размеров мер в группах набора, мм:

δ1=0.005; δ2=0.010; δ3=0.100; δ4=0.500; δ5=10.000;

- для каждой группы величины отношений значения размера последнего элемента группы к значению шага размеров данной группы (из рекомендуемых интервалов): K1=137, K2=79, K3=14, K4=19 и K5=10.

Определяем значения количества мер в группах n1-5, используя зависимость (2): n1=38; n2=11; n3=7; n4=17; n5=10.

Затем определяем общее количество мер набора N как сумму количества мер в группах: N=n1+n2+n3+n4+n5=38+11+7+17+10=83.

Производим проверку условия (4) по значениям левой а) и правой б) частей равенства:

а) K1 [1-δ12]+…+K(m-1)[1-δ(m-1)/δm]+Km=

=137[1-0.005/0.01]+79[1-0.01/0.1]+14[1-0.1/0.5]+19[1-0.5/10]+10=178.85

б)(N-5)+A111+[δ12+…+δ(m-1)m]=

=(83-5)+0.5/0.005+[0.005/0.01+0.01/0.1+0.1/0.5+0.5/10]=178.85.

Поскольку левая и правая части равны, условие (4) выполняется.

Определяем размеры мер набора (наименьший и наибольший размер мер в группах 1…5), используя зависимость (1):

А1111=0.5; А12=0.69; А13=0.8; А14=1.5; А15=10;

An1-1=0.685; An2-2=0.79; An3-3=1.4; An4-4=9.5; An5-5=100.

Определяем размеры всех остальных мер набора, используя значения размеров первых мер и шагов размеров в соответствующей группе (результаты представлены в таблице 1):

Таблица 1
Параметры предлагаемого набора
Количество групп мер - 5, количество мер всего - 83
№ гр. Кол-во мер в группе Шаг размеров мер в группе, мм Размеры мер в группе, мм
1 38 0.005 0.500 0.505 0.510 0.515 0.520 0.525 0.530 0.535 0.540 0.545 0.550 0.555 0.560 0.565 0.570 0.575 0.580 0.585 0.590 0.595 0.600 0.605 0.610 0.615 0.620 0.625 0.630 0.635 0.640 0.645 0.650 0.655 0.660 0.665 0.670 0.675 0.680 0.685
2 11 0.010 0.690 0.700 0.710 0.720 0.730 0.740 0.750 0.760 0.770 0.780 0.790
3 7 0.100 0.800 0.900 1.000 1.100 1.200 1.300 1.400
4 17 0.500 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 4.000 4.500 5.000 5.500 6.000 6.500 7.000 7.500 8.000 8.500 9.000 9.500
5 10 10.000 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 70.000 80.000 90.000 100.000

В таблице 2 приведен набор по алгоритму прототипа, а в таблице 3 - набор по ГОСТ 9038-90 (как и в предлагаемом наборе, известные наборы имеют общее количество мер 83, размер наибольшей меры 100 мм, допускают получения ряда составленных размеров с шагом 0.005 мм).

Таблица 2
Набор по алгоритму прототипа из 83 мер
Количество групп мер - 5, количество мер всего - 83
Номер группы Кол-во мер в группе Шаг размеров мер в группе, мм Размеры мер в группе, мм
1 21 0.005 0.500 0.505 0.510 0.515 0.520 0.525 0.530 0.535 0.540 0.545 0.550 0.555 0.560 0.565 0.570 0.575 0.580 0.585 0.590 0.595 0.600
2 57 0.105 0.700 0.805 0.910 1.015 1.120 1.225 1.330 1.435 1.540 1.645 1.750 1.855 1.960 2.065 2.170 2.275 2.380 2.485 2.590 2.695 2.800 2.905 3.010 3.115 3.220 3.325 3.430 3.535 3.640 3.745 3.850 3.955 4.060 4.165 4.270 4.375 4.480 4.585 4.690 4.795 4.900 5.005 5.110 5.215 5.320 5.425 5.530 5.635 5.740 5.845 5.950 6.055 6.160 6.265 6.370 6.475 6.580
3 3 6.180 12.655 18.835 25.015
4 1 30.685 49.520
5 1 79.690 98.525
Таблица 3
Набор по ГОСТ 9038-90 из 83 мер
Количество групп мер - 6, количество мер всего - 83
№ гр. Кол-во мер в группе Шаг размеров мер в группе, мм Размеры мер в группе, мм
1 1 - 0.500
2 3 0.005 1.000 1.005 1.010
3 48 0.010 1.020 1.030 1.040 1.050 1.060 1.070 1.080 1.090 1.100 1.110 1.120 1.130 1.140 1.150 1.160 1.170 1.180 1.190 1.200 1.210 1.220 1.230 1.240 1.250 1.260 1.270 1.280 1.290 1.300 1.310 1.320 1.330 1.340 1.350 1.360 1.370 1.380 1.390 1.400 1.410 1.420 1.430 1.440 1.450 1.460 1.470 1.480 1.490
4 4 0.100 1.600 1.700 1.800 1.900
5 17 0.500 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 4.000 4.500 5.000 5.500 6.000 6.500 7.000 7.500 8.000 8.500 9.000 9.500
6 10 10.000 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 70.000 80.000 90.000 100.000

Для сравнительной оценки наборов используем характеристики:

- суммарная длина мер СДМ набора;

- минимальный составленный размер МСР наибольшего непрерывного ряда составленных размеров;

- наибольший составленный размер НСР непрерывного ряда составленных размеров;

- количество составленных размеров КСР непрерывного ряда;

- условный показатель качества УПК набора (количество составленных размеров непрерывного ряда на единицу длины набора);

- доля составленных размеров ДСР5, полученных с использованием пяти мер;

- удобство эксплуатации УЭ набора (удобство составления требуемого размера из мер набора).

Удобство эксплуатации набора подразумевает возможность использования для получения составленных размеров наименьшего количества мер и минимального времени поиска этих мер в наборе. Как правило, в большинстве существующих наборов для получения составленных размеров используется не более пяти мер, причем выбор мер осуществляют по принципу исключения из желаемого составленного размера как можно большего количества разрядов цифр (начиная с низшего разряда). Например, требуется получить составленный размер 123.985 мм.

Для набора по ГОСТ9038-90 (табл.3) вначале выбираем меру 1.005 мм, позволяющую исключить из требуемого размера тысячные доли. Новое значение размера 122.980 мм. Исключаем следующий разряд цифр, выбрав меру 1.480 мм. Новый размер 121.500 мм позволяет использовать меру 1.500 мм (исключаем разряд десятых долей), затем 20 мм (исключаем десятки) и 100 мм. В итоге для получения размера использовано пять мер (100+20+1.500+1.480+1.005=123.985).

Для предлагаемого по настоящему изобретению набора (табл.1) принцип сохраняется: 123.985-0.685=123.300 (исключены разряды тысячных и сотых)-1.300=122 (исключен разряд десятых)-2.000=120 (исключен разряд единиц)-20=100 (исключен разряд десятков)-100=0 (используется также пять концевых мер).

В высокоэффективном наборе по алгоритму МФЧ принцип исключения разрядов не применим в связи с тем, что во всех группах набора МФЧ размеры мер могут содержать цифры всех разрядов (тысячные, сотые, десятые и т.д.), в отличие от предлагаемого набора, в котором в каждой группе размеры мер имеют ограниченное число разрядов (например, в группах 3 и 4 только единицы и десятые доли единиц). Сочетание используемых мер для набора МФЧ является в определенном смысле уникальным (например, для нашего случая размер 123.985 может быть получен из четырех мер: 123.985=98.525+18.835+6.055+0.570). При этом время выбора требуемых для получения составленного размера мер увеличивается, несмотря на то, что число используемых мер меньше (требуемый размер получается методом проб и ошибок в результате проверки многих вариантов сочетания мер).

Таким образом, наборы предлагаемый и по ГОСТ можно считать удобными, а набор МФЧ - неудобным.

Достижение технического результата (достигаемый эффект) подтверждается данными табл.4, в которой приведено сравнение характеристик наборов по известному алгоритму МФЧ, стандартного и предлагаемого по формуле изобретения с использованием ранговой оценки. В таблице значению параметра устанавливается ранг (значение ранга 1 соответствует худшему значению параметра).

Таблица 4
Сравнительная оценка различных наборов концевых мер
Характеристика набора Набор
МФЧ ГОСТ 9038-90 Предлагаемый
Значение характеристики Ранг Значение характеристики Ранг Значение характеристики Ранг
СДМ, мм 423.580 3 714.255 1 681.85 5 2
МСР, мм 1.005 2 2.000 1 1.000 3
НСР, мм 180.240 1 202.510 3 202.19 0 2
КСР, ед. 35848 1 40103 2 40239 3
УПК, 1/мм 84.6310 3 56.15 1 59.01 2
ДСР5, % 31.9924 1 21.1705 2 19.727 1 3
УЭ, ед.* Н 1 У 2 У 2
Суммарный ранг 12 12 17
*)Н - составлять размеры неудобно, У - составлять размеры удобно

Несмотря на высокую эффективность набора по алгоритму МФЧ в части металлоемкости (параметры СДМ и УПК), предлагаемый набор имеет более высокий ранг как по сравнению с набором МФЧ, так и с набором по ГОСТ 9038-90, обеспечивая не только удобство работы при эксплуатации набора, но и расширение технологических возможностей (расширенный ряд составленных размеров, большее значение КСР, меньшее количество составленных размеров из пяти мер).

1. Универсальный набор концевых мер, состоящий из пяти групп элементов, причем размеры всех элементов набора подчинены зависимостям
A1-m=An-(m-1)(m-1) и Anm-m=A1-m+(nm-1)δm,
где A1-m - размер первого элемента группы с номером «m»; An-(m-1) и δ(m-1) - размер последнего элемента и шаг размеров группы с номером «m-1»; Anm-m, nm и δm - размер последнего элемента, количество элементов и шаг размеров группы с номером «m», отличающийся тем, что количество элементов в группах подчинено зависимостям
n1=(K1δ1-A11)/δ1+1 и nm=[Kmδm-(K(m-1)+1)δ(m-1)]/δm+1,
где n1 и nm - количество элементов первой группы и группы с номером «m» соответственно; K1, K(m-1) и Km - отношения значения размера последнего элемента группы к значению шага размеров данной группы для первой группы, групп с номером «m-1» и с номером «m» соответственно; A11 - размер первого элемента первой группы набора; δ1, δ(m-1) и δm - шаг размеров элементов первой группы, групп с номером «m-1» и с номером «m» соответственно.

2. Универсальный набор концевых мер по п.1, отличающийся тем, что значения отношений K1, K2,…K5 находятся в интервалах целых натуральных чисел 100≤K1≤201, 51≤K2≤150, 8≤K3≤20, 5≤K4≤50, 1≤K5≤10), подчинены зависимости
Km=Anm-mm
и удовлетворяют условию
K1[1-δ12]+…+K(m-1)[1-δ(m-1)m]+Km=(N-5)+A111+[δ12+…+δ(m-1)m],
где N - общее количество элементов в наборе, N=n1+n2+n3+n4+n5.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения длины гибких длинномерных материалов типа ленточных проводов и других материалов плоского ленточного типа прямоугольного сечения толщиной 0,1…2 мм и шириной 4…25 мм, с максимальным наружным диаметром рулона 130 мм.

Изобретение относится к текстильной промышленности, а именно к области оценки качества лубоволокнистых материалов и может быть использовано для определения средней длины непараллелизованого льняного волокна.

Изобретение относится к текстильной промышленности, а именно к области оценки качества лубоволокнистых материалов, и может быть использовано для определения средней длины непараллелизованого льняного волокна.

Изобретение относится к области механических средств измерения, а именно к приспособлениям для измерения определенных параметров деталей (длины, ширины, толщины, значений углов и т.п.), и может быть использовано в различных отраслях машиностроения.

Изобретение относится к способу, а также к устройству для измерения поступающего из окружающей газовой атмосферы и принимаемого деталями количества компонента при термохимической обработке металлических деталей.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения высот внутренних ребер (гофр) у кольцевых изделий. .
Изобретение относится к устройствам, отличающимся механическими средствами измерения, а конкретно к наборам концевых мер (щупов), и может быть использовано, например, при измерении зазоров, при настройке стрелочных измерительных приборов и др.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к инкрементным средствам измерения линейных перемещений. .

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к инкрементным средствам измерения линейных перемещений. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения внутренних размеров деталей и узлов. .

Изобретение относится к области метрологии, в частности к методам измерения механическим устройством и приспособлением линейного размера детали. Сущность изобретения заключается в том, что цифровой штангенрейсмус оснащают стрелочным индикатором, устанавливают на базовую поверхность концевую меру, обнуляют показание стрелочного индикатора, обнуляют показание информационного блока штангенрейсмуса, заменяют концевую меру измеряемой деталью, обнуляют показание стрелочного индикатора и фиксируют показание информационного блока штангенрейсмуса, а линейный размер детали определяют по величине линейного размера концевой меры и алгебраической суммы фиксированного показания информационного блока штангенрейсмуса или разности величины линейного размера концевой меры и фиксированного показания информационного блока штангенрейсмуса. Техническим результатом является повышение точности измерений и возможность проведения измерений при наклоне базовой поверхности. 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и приборостроения, а именно к устройствам для измерения толщины стенок пустотелых деталей вида оболочек вращения. Устройство для измерения толщины стенки детали типа оболочка вращения содержит основание с направляющими, на котором размещены подвижный базирующий узел с роликовой опорой и поворотно-прижимным устройством, кронштейн, на оси которого установлена поворотная измерительная головка с закрепленным на ней базовым упором. Подвижный базирующий узел снабжен датчиками контроля линейных перемещений и серводвигателями и может перемещаться по двум взаимно перпендикулярным осям устройства. Поворотная измерительная головка оснащена лазерным датчиком, датчиком контроля угловых перемещений и серводвигателем. Выходы серводвигателей базирующего узла и поворотной измерительной головки связаны с входами сервоусилителей, а выходы сервоусилителей, лазерного датчика, датчика контроля угловых перемещений, датчиков контроля линейных перемещений связаны с входами интерфейсов компьютера. Технический результат заключается в повышении точности измерения толщины стенки изделия типа оболочка вращения и повышении производительности. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх