METROLOGIA Z PODSTAWAMI GEOMETRII WYROBÓW (GPS)

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.

Wydanie: 2 zmienione, 2021

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 SI14
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 znaczenie26
1.7. Błędy przypadkowe i niepewność pomiaru28
1.8. Niepewność standardowa i jej szacowanie 31
1.9. Niepewność rozszerzona pomiaru 34
1.10. Błędy pomiarów pośrednich37
1.11. Budżet niepewności40
1.12. Reguły orzekania o zgodności ze specyfikacją45
Literatura uzupełniająca 50
2. TOLERANCJE WYMIARÓW I ICH KODOWANIE. PASOWANIA51
2.1. Wymiar i jego interpretacja 51
2.2. Wymiary graniczne i odchyłki graniczne. Tolerancja wymiaru 55
2.3. Przedział tolerancji – interpretacja deterministyczna i stochastyczna60
2.4. Pasowanie i jego charakterystyka63
2.5. Wymaganie powłoki65
2.6. Układ kodowania ISO tolerancji wymiarów liniowych 67
2.7. Normalizacja pasowań. Układy pasowań stałego otworu i stałego wałka 74
2.8. Tolerancje ogólne79
2.9. Tolerancja wymiaru a niepewność pomiarowa81
Literatura uzupełniająca 82
3. ŁAŃCUCHY WYMIAROWE83
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 stochastyczne96
6
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 częściowa112
3.5.3. Zamienność konstrukcyjna116
3.5.4. Zamienność technologiczna118
3.5.5. Zamienność selekcyjna 119
Literatura uzupełniająca 123
4. TOLERANCJE GEOMETRYCZNE124
4.1. Dlaczego należy stosować tolerancje geometryczne124
4.2. Tolerancje kształtu130
4.3. Tolerancje kierunku 137
4.4. Tolerancje położenia144
4.5. Tolerancje profilu linii i tolerancje profilu powierzchni 154
4.6. Tolerancje bicia160
4.7. Tolerancje geometryczne zależne od wymiaru zaobserwowanego 166
Literatura uzupełniająca 176
5. POMIARY I SPRAWDZANIE DŁUGOŚCI I KĄTA – WYBRANE PRZYKŁADY178
5.1. Wzorce wymiarów liniowych i kątowych178
5.1.1. Uwagi ogólne 178
5.1.2. Płytki wzorcowe178
5.1.3. Płytki kątowe i kątowniki 182
5.2. Pomiary przyrządami suwmiarkowymi183
5.3. Pomiary przyrządami mikrometrycznymi188
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 wałków198
5.5. Pomiary różnicowe za pomocą czujników 201
5.6. Pomiary przyrządami optycznymi210
5.6.1. Ogólna zasada i zastosowanie 210
5.6.2. Mikroskopy pomiarowe 211
5.6.3. Projektory pomiarowe216
5.7. Pomiary za pomocą okrągłościomierzy218
5.8. Współrzędnościowe systemy pomiarowe220
Literatura uzupełniająca 234
6. STRUKTURA GEOMETRYCZNA POWIERZCHNI CZĘŚCI MASZYN I JEJ POMIARY 235
6.1. Struktura geometryczna powierzchni wyrobu 235
6.2. Profil powierzchni237
6.3. Parametry chropowatości 240
6.3.1. Uwagi ogólne 240
6.3.2. Parametry pionowe241
6.3.3. Parametry poziome i mieszane 243
6.3.4. Charakterystyczne krzywe 244
6.4. Inne parametry struktury geometrycznej powierzchni246
7
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 realizacja252
6.8. Profilografy i profilometry254
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 odbioru262
7.3. Plany badania przy kontroli odbiorczej271
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 ewolwentowe304
8.2.2. Pomiary grubości zęba305
8.2.3. Pomiary podziałki 308
8.2.4. Pomiary odchyłek zarysu zęba 309
Literatura uzupełniająca 310
Dodatek 311
D.1. Parametry zmiennej losowej311
D.2. Wybrane rozkłady zmiennych losowych 316