Система обеспечения точности геометрических параметров в строительстве

Выбор средств измерений для конкретных измерительных це­лей определяется многими факторами. Задача выбора может быть как очень простой, так и достаточно сложной, когда требуется проверка соответствия свойств средства измерения предъявляемым требованиям по быстродействию, надежности, степени защищен­ности от определенных воздействий и т. п.

Но главным требовани­ем является, как правило, обеспечение необходимой точности из­мерений.

Для обоснования этого требования необходимо знать цель измерения. Таких целей две. Они имеют следующие принципиальные отличия:

- определение действительного размера измеряемой величины в заданных единицах;

- определение соответствия измеряемой величины предписанному (номинальному) размеру, для которого заданы допустимые предельные отклонения.

В первом случае измеряемой величине присваивается размер, достоверность которого полностью определяется погрешностью, имевшей место в момент измерения. Допустимая погрешность назначается исходя из конкретных задач определения размера.

Например, при ручной доводке детали до заданного геометрического размера рабочий контролирует этот размер с помощью штангенциркуля и прекращает доводку при полном совпадении штрихов, соответствующих заданному размеру. Выбор штангенциркуля обус­ловлен тем, что предельная погрешность измерения меньше или равна заданному допуску.

Во втором случае с помощью измерения проверяют, находит­ся ли размер измеряемой величины в заданном интервале (в поле допуска), например при приемочном контроле изделий по геометрическим размерам. При этом изменение (исправление) размера в процессе измерения невозможно. Результат измерения используется только для определения пригодности.

При этом по­грешность измерения влияет на окончательные результаты приемки («годен» или «брак») только тех изделий, фактические размеры которых находятся близко к границам поля допуска. Увеличение погрешности измерения увеличивает вероятность того, что часть изделий будет неправильно принята (ошибка 1-го рода), а часть изделий — неправильно забракована (ошибка 2-го рода).

Характеристики точности

Точность геометрического параметра , представляющего собой случайную величину, определяют характеристиками точности. При этом точность угловых величин может быть охарактеризована точностью линейных размеров, которыми определяются эти величины.

Характеристики точности геометрических параметров в строительстве и их взаимосвязь указаны на рисунке 1.7.1.

а	б

Рисунок 1.7.1 – Характеристики точности геометрического параметра в строительстве:
а – общий случай; б – при нормальном распределении геометрического параметра

Точность геометрического параметра в каждом отдельном случае характеризуется значением действительного отклонения , выражаемого зависимостью

,

(1.7.1)

где х_i – действительное значение параметра ;

– номинальное значение параметра .

Действительное отклонение является количественным выражением систематических и случайных погрешностей, накопленных при выполнении технологических операций и измерений.

Точность геометрических параметров в стандартах и других нормативных документах, а также на рабочих чертежах характеризуется минимальным и максимальным предельными размерами, нижним и верхним предельными отклонениями от номинального значения, допуском и отклонением середины поля допуска от номинального значения параметра . Половина допуска является предельным отклонением параметра от середины поля допуска .

Взаимосвязь между этими характеристиками точности определяют по формулам:

(1.7.2)

(1.7.3)

(1.7.4)

(1.7.5)

Следует учесть, что значения нижнего и верхнего предельных отклонений и подставляют в формулы со своими знаками.

Точность геометрического параметра в совокупности его действительных значений х_i, полученной в результате выполнения определенного технологического процесса или операции массового и серийного производства, определяют статистическими характеристиками точности.

В качестве статистических характеристик точности геометрического параметра применяют его среднее значение и среднее квадратическое отклонение . В необходимых случаях при различных законах распределения параметра допускается использовать другие статистические характеристики точности.

При нормальном распределении геометрического параметра оценками характеристик и являются выборочное среднее и выборочное среднее квадратическое отклонение , которые вычисляют по формулам:

(1.7.6)

,

(1.7.7)

где n-объем выборки.

Систематическое отклонение геометрического параметра определяют по формуле

(1.7.8)

Оценкой систематического отклонения , при нормальном распределении геометрического параметра является выборочное среднее отклонение , т. е. среднее значение отклонений в выборке, определяемое по формуле

(1.7.9)

Предельные значения x_min и x_max устанавливают как значения геометрического параметра , отвечающие определенным вероятностям появления значений этого геометрического параметра ниже x_min и выше x_max . Взаимосвязь предельных значений x_min и x_max и статистических характеристик точности и представлена формулами:

(1.7.10)

,

(1.7.11)

где t_minи t _max - значения стандартизованной случайной величины, зависящие от вероятности появления значений ниже x_min и выше x_max , и типа статистического распределения параметра .

Как правило, вероятность появления значений ниже x_min и выше x_max принимают одинаковой, но не более 0,05.

Предпочтительные значения величины при нормальном распределении параметра в зависимости от допускаемой вероятности появления значений ниже x_min и выше x_max , характеризуемой приемочным уровнем дефектности по ГОСТ 23616-79, установлены ГОСТ 23615-79.

В случае симметричного (например, нормального) распределения геометрического параметра (рисунок 1.7.1 б) и одинаковой вероятности появления значений x₁ниже x_min и выше x_max t _min=t _max=t, а взаимосвязь между характеристиками точности представлена формулами:

(1.7.12)

(1.7.13)

(1.7.14)

Если при этом среднее значение параметра практически не отличается от его номинального значения , то взаимосвязь характеристик точности характеризуют формулы:

(1.7.15)

(1.7.16)

(1.7.17)

(1.7.18)

Назначение точности

Точность геометрических параметров на всех этапах строительного проектирования и производства следует устанавливать в зависимости от функциональных, конструктивных, технологических и экономических требований, предъявляемых к зданиям, сооружениям и их отдельным элементам.

Соответствие назначаемой точности функциональным, конструктивным, технологическим и экономическим требованиям устанавливают расчетом точности в соответствии с ГОСТ 21780-83 или другими методами.

Точность геометрических параметров следует устанавливать посредством характеристик точности, приведенных в пункте 1. Предпочтительными характеристиками являются предельные отклонения относительно номинального значения параметра х, принимаемых, как правило (при ), равными по абсолютной величине половине значения соответствующего функционального или технологического допуска, принятого в расчете точности.

В обоснованных случаях, при необходимости частичной компенсации возрастающих во времени систематических погрешностей технологических процессов и операций, предельные отклонения должны устанавливаться несимметричными ( ).

Функциональными допусками регламентируют точность геометрических параметров в сопряжениях и точность положения элементов в конструкциях.

Номенклатура функциональных допусков установлена ГОСТ 21780-83, а их конкретные значения определяют по формуле (1.7.4), в которой x_min и x_max или и принимают исходя из функциональных (прочностных, изоляционных или эстетических) требований к конструкциям.

Технологическими допусками регламентируют точность технологических процессов и операций по изготовлению и установке элементов, а также выполнению разбивочных работ.

Номенклатуру и конкретные значения технологических допусков по классам точности процессов и операций следует принимать по ГОСТ 21779-82.

Классы точности выбирают при выполнении расчетов точности в зависимости от принимаемых средств технологического обеспечения и контроля точности и возможностей производства.