Metrologia z podstawami specyfikacji geometrii wyrobów (GPS)

rok wydania: 2021, wydanie drugie zmienione
ISBN: 978-83-8156-292-8
ilość stron: 322
format: B5

autor: S. Białas, Z. Humienny, K. Kiszka

Skrypt jest przeznaczony dla studentów Wydziału Samochodów i Maszyn Roboczych Politechniki Warszawskiej jako literatura podstawowa do przedmiotu „metrologia i zamienność” oraz do „laboratorium metrologii i zmienności”. Zgodnie z programem studiów skrypt oprócz tematyki ściśle metrologicznej zawiera także wiadomości z zakresu tolerancji wielkości geometrycznych (specyfikacji geometrii wyrobów – GPS) i teorii łańcuchów wymiarowych. Jest to ujęcie mające długą tradycję w polskim piśmiennictwie technicznym, a także w dydaktyce wydziałów mechanicznych politechnik krajowych.

Skrypt można wykorzystać na studiach kierunku Mechanika i Budowa Maszyn, poza specjalnościami ściśle metrologicznymi. Może być szczególnie użyteczny dla specjalności konstrukcyjnych. Dokumenty metrologii prawnej, podane w wykazach literatury uzupełniającej, są dostępne na oficjalnej stronie internetowej Głównego Urzędu Miar www.gum.gov.pl.

Rozdział 4 Tolerancje geometryczne został napisany od podstaw jako autorski przez Zbigniewa Humiennego. Pozostałe rozdziały skryptu zostały opracowane wspólnie przez trzech współautorów, przy czym częściowo wykorzystano materiał zawarty w skrypcie Metrologia techniczna z podstawami tolerowania wielkości geometrycznych dla mechaników autorstwa Sławomira Białasa (Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2006).

W drugim znowelizowanym wydaniu skryptu zaktualizowano rysunki i tekst w rozdziałach 2 i 4; m.in. pokazano ustalenia z najnowszych norm ISO 14405-1:2016, ISO 1101:2017, ISO 1660:2017, ISO 5458:2018, ISO 2692:2021, ISO 22081:2021 dotyczących specyfikacji geometrii wyrobów, które zostały opublikowane po pierwszym wydaniu skryptu. Ponadto w związku z wprowadzeniem od 20 maja 2019 roku nowych definicji jednostek miar Międzynarodowego Układu Jednostek Miar SI uaktualniono podrozdział 1.2. Dodano również dwa nowe podrozdziały 1.11 i 1.12. W pozostałych rozdziałach wprowadzono drobne zmiany i korekty terminologiczne oraz usunięto dostrzeżone błędy edytorskie.

Spis treści

Przedmowa / 9
Wykaz ważniejszych oznaczeń / 11

1. POMIARY I ICH NIEPEWNOŚĆ / 13
1.1. Wielkości mierzalne i ich wartości / 13
1.2. Międzynarodowy Układ Jednostek Miar SI / 14
1.3. Pomiar i jego zasada. Wielkość mierzona i wielkości wpływowe / 20
1.4. Metody pomiarowe / 21
1.5. Błędy pomiarów i ich klasyfikacja / 24
1.6. Błędy systematyczne i poprawki. Temperatura odniesienia i jej znaczenie / 26
1.7. Błędy przypadkowe i niepewność pomiaru / 28
1.8. Niepewność standardowa i jej szacowanie / 31
1.9. Niepewność rozszerzona pomiaru / 34
1.10. Błędy pomiarów pośrednich / 37
1.11. Budżet niepewności / 40
1.12. Reguły orzekania o zgodności ze specyfikacją / 45
Literatura uzupełniająca / 50

2. TOLERANCJE WYMIARÓW I ICH KODOWANIE. PASOWANIA / 51
2.1. Wymiar i jego interpretacja. / 51
2.2. Wymiary graniczne i odchyłki graniczne. Tolerancja wymiaru / 55
2.3. Przedział tolerancji – interpretacja deterministyczna i stochastyczna / 60
2.4. Pasowanie i jego charakterystyka / 63
2.5. Wymaganie powłoki / 65
2.6. Układ kodowania ISO tolerancji wymiarów liniowych / 67
2.7. Normalizacja pasowań. Układy pasowań stałego otworu i stałego wałka / 74
2.8. Tolerancje ogólne / 79
2.9. Tolerancja wymiaru a niepewność pomiarowa / 81
Literatura uzupełniająca / 82

3. ŁAŃCUCHY WYMIAROWE / 83
3.1. Łańcuch wymiarowy i jego opis matematyczny / 83
3.2. Obliczanie wymiaru zależnego i jego tolerancji / 91
3.2.1. Metody deterministyczne / 91
3.2.2. Metody stochastyczne / 96
3.3. Analiza łańcuchów wymiarowych / 99
3.4. Synteza łańcuchów wymiarowych / 105
3.5. Zamienność w budowie maszyn / 111
3.5.1. Istota zamienności / 111
3.5.2. Zamienność całkowita i częściowa / 112
3.5.3. Zamienność konstrukcyjna / 116
3.5.4. Zamienność technologiczna /118
3.5.5. Zamienność selekcyjna / 119
Literatura uzupełniająca / 123

4. TOLERANCJE GEOMETRYCZNE / 124
4.1. Dlaczego należy stosować tolerancje geometryczne / 124
4.2. Tolerancje kształtu / 130
4.3. Tolerancje kierunku / 137
4.4. Tolerancje położenia / 144
4.5. Tolerancje profilu linii i tolerancje profilu powierzchni / 154
4.6. Tolerancje bicia / 160
4.7. Tolerancje geometryczne zależne od wymiaru zaobserwowanego / 166
Literatura uzupełniająca / 176

5. POMIARY I SPRAWDZANIE DŁUGOŚCI I KĄTA – WYBRANE PRZYKŁADY / 178
5.1. Wzorce wymiarów liniowych i kątowych / 178
5.1.1. Uwagi ogólne / 178
5.1.2. Płytki wzorcowe / 178
5.1.3. Płytki kątowe i kątowniki / 182
5.2. Pomiary przyrządami suwmiarkowymi / 183
5.3. Pomiary przyrządami mikrometrycznymi / 188
5.4. Kontrola wymiarów wewnętrznych i zewnętrznych za pomocą sprawdzianów / 193
5.4.1. Uwagi ogólne / 193
5.4.2. Sprawdziany do otworów / 194
5.4.3. Sprawdziany do wałków / 198
5.5. Pomiary różnicowe za pomocą czujników / 201
5.6. Pomiary przyrządami optycznymi / 210
5.6.1. Ogólna zasada i zastosowanie / 210
5.6.2. Mikroskopy pomiarowe / 211
5.6.3. Projektory pomiarowe / 216
5.7. Pomiary za pomocą okrągłościomierzy / 218
5.8. Współrzędnościowe systemy pomiarowe / 220
Literatura uzupełniająca / 234

6. STRUKTURA GEOMETRYCZNA POWIERZCHNI CZĘŚCI MASZYN I JEJ POMIARY / 235
6.1. Struktura geometryczna powierzchni wyrobu / 235
6.2. Profil powierzchni / 237
6.3. Parametry chropowatości / 240
6.3.1. Uwagi ogólne / 240
6.3.2. Parametry pionowe / 241
6.3.3. Parametry poziome i mieszane / 243
6.3.4. Charakterystyczne krzywe / 244
6.4. Inne parametry struktury geometrycznej powierzchni / 246
6.5. Oznaczenia struktury geometrycznej powierzchni / 249
6.6. Sposoby pomiaru i sprawdzania parametrów struktury geometrycznej powierzchni / 251
6.7. Zasada „przekroju świetlnego” i jej realizacja / 252
6.8. Profilografy i profilometry / 254
6.9. Wzorce chropowatości / 257
Literatura uzupełniająca / 258

7. STATYSTYCZNA KONTROLA I STEROWANIE JAKOŚCIĄ / 259
7.1. Pojęcia podstawowe / 259
7.2. Podstawy SKJ odbiorczej i kryteria odbioru / 262
7.3. Plany badania przy kontroli odbiorczej / 271
7.4. SKJ bieżąca i jej metody / 275
7.5. Analiza zdolności jakościowej. Wskaźniki zdolności / 285
Literatura uzupełniająca / 290

8. SPRAWDZANIE WYROBÓW O ZŁOŻONEJ GEOMETRII (WYBRANE PRZYKŁADY) / 292
8.1. Gwinty metryczne (luźne) / 292
8.1.1. Tolerancje gwintów metrycznych / 292
8.1.2. Pomiary parametrów gwintu / 297
8.1.3. Kontrola gwintu za pomocą sprawdzianów / 300
8.2. Pomiary uzębień walcowych (w zarysie) / 304
8.2.1. Uzębienie ewolwentowe / 304
8.2.2. Pomiary grubości zęba / 305
8.2.3. Pomiary podziałki / 308
8.2.4. Pomiary odchyłek zarysu zęba / 309
Literatura uzupełniająca / 310

Dodatek / 311
D.1. Parametry zmiennej losowej / 311
D.2. Wybrane rozkłady zmiennych losowych / 316