Metrologija 17. okt., 2016

Transcription

1 Metrologija 17. okt., 2016 tolerance tolerance izdelave funkcija toleranc vzroki napak pri izdelavi obvladovanje toleranc obdelava do ustrezanja razvrščanje ISO sistem mikrokrmilniki deklarativno proti imperativnemu zaporedno izvajanje programa deklaracija spremenljivk struktura programa /Arduino/

2 STANDARDNO OZNAČEVANJE TOLERANC

3 IDEALIZIRANE OKOLIŠČINE V idealnih okoliščinah bi pravo razmerje med elementi mehanskega sklopa dosegli tako, da bi določili prave mere elementov in jih nato izdelali. Žal je to nemogoče: 1. ker je le neskončno majhna verjetnost, da bo imel izdelek dimenzije identične predpisanim, 2. ker je nemogoče izdelek izmeriti tako natančno, da bi dokazali da ima mere identične predpisanim. Še celo za merilne normale, kot npr. merilne kladice velja, da moramo njihovo imensko mero razumeti ne kot točno mero, pač pa kot mero znotraj nekega intervala, ki ga določa razred natančnosti, s katero je kladica izdelana.

4 KOLIKŠNA JE VERJETNOST, DA BOMO IZDELALI IZDELEK TOČNO S PREDPISANO MERO?

5 Vendar se je treba vprašati ali je res potrebno imeti zelo natančne izdelke da bi zagotovili pravilno delovanje sklopa? Natančnost in velikost ujema zavisi od: - namena uporabe - toplotnih obremenitev - mehanskih obremenitev - želene življenjske dobe - pogojev vzdrževanja Cena izdelka glede na želeno natančnost

6 Od česa je odvisno kako bomo dosegli tolerance? proizvodnja posamična obrtniška maloserijska serijska veliko-serijska kakšni so stroški vzdrževanja kakšen je vpliv velikosti tržišča ali sta funkciji proizvodnje in montaže prepleteni? PRIMER The main Atlantic link, designed by the Bell System, called for two cables (one in each direction of transmission), which embodied one-way flexible repeaters at 37-mile intervals. H.M.T.S. Monarch, then the world s largest cable ship, laid the two cables in the summers of 1955 and 1956, respectively. The links were from Clarenville, Newfoundland to Oban, Scotland. Each cable had 51 repeaters in a cable stretching over approximately 1950 nautical miles. The repeater provided 65 db of gain and 144 khz bandwidth around 164 khz. Amplification in each repeater was made possible by means of three vacuum tubes, whose design, testing and manufacture set new standards of reliability. The vacuum tubes of the original TAT-1 never failed in twenty-two years of continuous service from 1956 to 1978.

7 VZROKE ZA NASTANEK ODSTOPKOV PRI IZDELAVI IŠČEMO PRI obdelava statični in/ali dinamični odstopki oblike in položaja vodil gibajočih se strojnih komponent pozicionirni odstopki gibajočih se komponent zaradi nenatančnosti merilnih in krmilnih sistemov elastične spremembe oblike strojev, vodil ali orodij zaradi lastne teže obdelovanca in/ali zaradi obdelovalne sile obraba orodij, orodnih držal in vpenjal nihanja v sistemu: obdelovanec - orodje - stroj nepravilno vpetje obdelovanca v stroj obdelovanec nehomogenost materiala deformacije obdelovancev krajevno različna porazdelitev temperatur pri procesu obdelave pojav notranjih napetosti po obdelovalnem procesu sprememba trdote pri toplotni obdelavi okolica krajevna in/ali časovna temperaturna nihanja, ki vplivajo na deformacijo strojev in vodil nihanja, ki se na stroj prenašajo s tal preko temeljev vlaga...

8 OBDELAVA dobavitelj vodila OKOLICA krmilnik ODSTOPKI MATERIAL smo pred fundamentalno težavo izdelovalne tehnike KAJ SORITI?

9 MEHANSKI SKLOP BO PRAVILNO IN DOLGO ČASA DELOVAL, ČE SO SESTAVNI DELI SKLOPA GEOMETRIJSKO V PRAVILNEM RAZMERJU.PRAVIMO, DA SO SO ELEMENTI TEDAJ MEDSEBOJNO V PRAVEM UJEMU. Porsche has for many years offered consultancy services to various other car manufacturers. Audi, Studebaker, SEAT, Daewoo, Subaru, and Yugo have consulted Porsche on engineering for their cars or engines. The Lada Samara was partly developed by Porsche in Porsche also helped Harley-Davidson design their new Revolution water cooled engine that is used in their V-Rod motorcycle, as Porsche had previous experience switching from air-cooling to water cooling. vir/

10 težavo rešujemo z ozirom na velikostni razred oz. tip proizvodnje Ker izdelkov ne moremo izdelati točno takšnih, kot je njihova imenska mera, se moramo vprašati, na kakšen način potem mehanski sklopi sploh zadovoljivo delujejo? Na to vprašanje lahko ponudimo tri odgovore, od katerih je vsak primeren za drugačen tip izdelave. obdelava do ustrezanja razvrščanje v skupine dimenzijsko podobnih komponent sistem prileganj po standardu ISO

11 Obdelava do ustrezanja Obdelava do ustrezanja je primerna za izdelavo posamičnih izdelkov, ker temelji na poskušanju. En del mehanskega sklopa izdelamo tako natančno glede na imensko mero, kolikor je ekonomsko upravičeno, druge kose pa z majhnimi koraki obdelujemo toliko časa, dokler se ne prilegajo v sklop tako kot je željeno.

12 Razvrščanje v skupine dimenzijsko podobnih komponent Izdelujemo tako natančno, kot je ekonomsko še upravičeno, izdelke nato z zahtevano natančnostjo izmerimo, nato jih razvrstimo v skupine, ki imajo mnogo manjše tolerance. Tipičen primer takšnega načina izdelave je izdelava krogličnih ležajev. Skupine kroglic z večjim radijem ustrezajo v sklop z manjšim notranjim in večjim zunanjim obročem srednje velike kroglice sestavijo v ležaje skupaj s srednje velikimi notranjimi in zunanjimi obroči, velikimi zunanjimi in notranjimi obroči in majhnimi zunanjimi in notranjimi obroči majhne kroglice vstavijo v sklop z velikimi notranjimi in majhnimi zunanjimi obroči. Razvrščanje v skupine in in ustrezno sestavljanje v sklope lahko uporabljamo le tedaj, ko v primerih pri kadar med uporabo zamenjamo cel sklop, ne pa posameznih sestavnih delov.

13 Razvrščanje v skupine dimenzijsko podobnih komponent d D a Skupine kroglic z večjim radijem ustrezajo... velik a majhen d in velik D srednje a majhni a srednje veliki d in D veliki d in D majhni d in D veliki d in majhni D

14 simulacija razvrščanja <x>= std(x)= <x1>= std(x1)= <x1>= std(x1)= <x1>= std(x1)= x 104 <x>= std(x)= <x1>= std(x1)= <x1>= std(x1)= <x1>= std(x1)=

15 tic to = toc; xp = 12; % povprečna vrednost sx = 2; % standardna deviacija n = ; % generirajmo n vrednost x = sx * randn(n,1) + xp; m = [9,11,13,15]; % meje razredov x1 = []; x2 = []; x3 = []; disp(['n: ', num2str(n)]) for i = 1 : n if m(1) <= x(i) && x(i) < m(2) x1 = [x1;x(i)]; elseif m(2) <= x(i) && x(i) <= m(3) x2 = [x2;x(i)]; elseif m(3) < x(i) && x(i) <= m(4) x3 = [x3;x(i)]; end end c = 64; figure(1) tic to = toc; xp = 12; % povprečna vrednost sx = 2; % standardna deviacija n = ; % generirajmo n vrednost x = sx * randn(n,1) + xp; m = [9,11,13,15]; % meje razredov x1 = []; x2 = []; x3 = []; disp(['n: ', num2str(n)]) ix1 = find(m(1) <= x & x < m(2)); x1 = x(ix1); ix2 = find(m(2) <= x & x <= m(3)); x2 = x(ix2); ix3 = find(m(3) < x & x <= m(4)); x3 = x(ix3); c = 64; figure(1)

16 Primer: Egipčanska piramida dolžina diagonale 100 m Absolutna toleranca = 4 cm Relativna toleranca = 0,04 % Precizna obdelava: Obdelava, kjer je relativna toleranca izdelka/elementa je manjša ali enaka od 0,01 % Mikroobdelava: Vsaj en element ali dimenzija izdelka mora biti v območju mikroobdelave. Območje mikroobdelave je med 0.1 m in 0.1 mm Relativna toleranca = (abs.tol)*(dimenzija izdelka) -1

17

18 Sistem prileganj po standardu ISO V okvirih množinske proizvodnje želimo doseči popolno zamenljivost sestavnih delov. Zato mora biti katerikoli element izdelan tako, da je znotraj določenega intervala dimenzij. Širino dovoljenega intervala dimenzij imenujemo toleranca. Da bi tudi po zamenjavi sestavnega dela ohranili funkcionalnost sklopa je potrebno poznati toleranco, poleg tega pa še za kakšen tip prilega se je odločil konstrukter. Poznamo tri osnovne vrste prilega: - ohlaphi prileg - prehodni prileg in - tesni prileg

19 UJEMI Vzemimo za preprost primer sklop Gredi in Luknje. Če želimo, da se gred v luknji vrti, mora biti premer gredi toliko manjši od luknje, da se bo med površinama vzdrževal oljni film, pa vendar ne toliko manjši, da bi lahko prišlo do toka olja v radialni smeri. V nasprotnem primeru, torej če želimo, da je zveza toga, morajo biti geometrijske razmere takšne, da tlačne sile ne dovolijo gibanja med gredjo in luknjo, hkrati pa morajo sile ostati znotraj elastičnega področja, zato da se element z luknjo ne deformira ali celo poči. Tolerančni sistem ISO je prirejen za tolerance mer krožnih prerezov, vendar je uporaben tudi za katerekoli druge dolžinske mere. vir/ačko/tehnološke meritve

20 Splošne smernice za izbiro tolerančne stopnje glede na kakovost izdelave strojnega dela International Tolerance Grade of an industrial process defined in ISO 286

21 Opis toleranc dolžinskih mer po tolerančnem sistemu ISO a) dopustna odstopanja dejanske mere b) dopustni odstopki mere Srečko Glodež: Tehnično risanje, TZS, 2005

22 območja imenskih mer

23

24 Širina in lega tolerančnega polja Tolerančno polje lahko leži v celoti nad ničelnico, pod njo ali vmes. Širina in lega tolerančnega polja je odvisna od funkcije elementa v sklopu.

25 UJEMI

26 Kaj je potrebno zagotoviti pri sklopih, da bodo ti v življenjski dobi delovali pravilno? Potrebno je zagotoviti USTREZNO RAZMERJE med deloma, ki ju sestavimo v sklop! Primer: 1. Drsni ležaj: Ohlap mora biti takšen, da je zagotovljen mazalni film in nič večji, saj lahko nastopi radialno opletanje. 2. Krčni nased: Presežek mora biti tak, da so zagotovljene elastične sile za prenos momenta. Če je presežek prevelik se material deformira plastično in nased ne nosi več.

27 Poznamo tri tipe ujemov, ki se pri sestavi v sklop razlikujejo glede na medsebojno gibljivost sestavnih delov. a) Tesni ujem Najmanjši dovoljen premer gredi je večji od največjega dovoljenega premera luknje. b) Vmesni ujem Premer maksimalne dovoljene luknje je večji od najmanjšega dovoljenega premera gredi in najmanjša dovoljena luknja je manjša od največjega dovoljenega premera gredi. c) Ohlapni ujem Največji dovoljen premer gredi je manjši od najmanjšega dovoljenega premera luknje.

28

29 Ohlapni ujem Vmesni ujem Tesni ujem

30 Lega tolerančnega polja glede na imensko mero po tolerančnem sistemu ISO Notranje mere: A,B,.. Zunanje mere: a,b,..

31 Proizvodna organizacija zahteva veliko različnih tipov ujemov, ki se jih LAHKO doseže na dva različna načina oz. z uporabo dveh bazičnih metod. Sistem enotne luknje: Za podano imensko vrednost so velikosti toleranc na luknji konstantne s spreminjanjem tolerance čepov pa dosežemo različne ujeme (ohlapni, vmesni, tesni) Sistem enotnega čepa: Na enak način se da doseči različne ujeme tudi če imamo čepe s konstantno toleranco in luknje s spreminjajočimi tolerancami. LUKNJA: 25 mm +0,02 mm -0,00 mm da v kombinaciji s čepom 25 mm 25 mm 25 mm +0,08 mm +0,04 mm +0,02 mm -0,00 mm -0,02 mm -0,05 mm tesni ujem prehodni ujem ohlapni ujem

32

33 V največ primerih se izdeluje prilege v sistemu enotne luknje, zato ker se luknje izdeluje s standardnimi orodji, ki imajo podano toleranco. Taka orodja so frezarji, povrtala, grezila,., in imajo to lastnost, da njihova velikost ni prilagodljiva. Tako za 25 mm imensko mero uporabimo grezilo s toleranco. Medtem ko na čepu lažje dosežemo poljubno želeno toleranco. SMISELNA UPORABA TOLERANC Nesmiselno je izdelovati luknjo s toleranco, ko je dovolj da imamo luknjo, ki je le izvrtana. Zato ima podani sistem 4 razrede lukenj, tolerance na luknjah pa nam bodo omogočale 4 različne metode izdelave teh lukenj. Lahko bi npr. tudi zahtevali 9 različnih razredov čepov in en razred luknje in bi tako dobili 9 različnih ujemov. Potrebno se je zavedati tudi tega, da večje dimenzije zahtevajo boljše tolerance in to je zaskrbljujoče dejstvo.

34 Vendar se je treba vprašati ali je res potrebno imeti zelo natančne izdelke da bi zagotovili pravilno delovanje sklopa? Natančnost in velikost ujema zavisi od: - namena uporabe - toplotnih obremenitev - mehanskih obremenitev - želene življenjske dobe - pogojev vzdrževanja Cena izdelka glede na želeno natančnost

35

36 mikroprocesor mikrokrmilnik

37 0 5 VDC

38 struktura računalnika / computer architecture

39 Stanja, ki jih CPU zavzame v enem ukaznem ciklu

40 programiranje je podajanje znanja na imperativen način z receptom povemo kako priti do rezultata clear all x = 3; g = 0.1; oc(1) = g; for i = 2: 10 gn = (g + (x/g))/2; g = gn; oc(i) = g; end R = sqrt(x); plot(oc-r,'.-'); grid on

41 prikaz delovanja računalnika P.C: program counter je register, v katerem je naslov spominskega elementa /kazalec/, na katerem je trenutni ukaz; ukaz se prebere v dekoder ukazov, v P.C. pa se prenese kazalec na naslednji ukaz. ALU: Aritmetično Logična Enota (Unit)

42 Strojna koda Strojna koda (machine code ali machine language) je množica ukazov, ki jih centralna procesna enota zna izvajati Kateri so ti ukazi in kako so shranjeni v ukaznem spominu? npr. set, load, copy, read, write, add, subtract, conjunction, disjunction, negation (bitwise), compare, jump, branch

43 int x; int y; float z; void setup() { deklaracija globalne spremenljivke // put your setup code here, to run once: Serial.begin(9600); x = 1; y = x/2; z = (float) x / 2.0; struktura programa Serial.println(x); Serial.println(y); Serial.println(z); } void loop() { // put your main code here, to run repeatedly: }

44

45

46 viri: C Programming