3.4 Первичные погрешности и способы расчета их влияния на точность преобразователей

Погрешности преобразователей возникают как результат действия многочисленных первичных погрешностей их параметров. Под первичной погрешностью следует понимать любое элементарное отклонение параметра от своего номинального значения. В зависимости от источника образования можно выделить следующие виды первичных погрешностей:

- технологические первичные погрешности, т.е. первичные погрешности изготовления, как геометрические (погрешности размера, формы, расположения, присоединения), так и параметрические (погрешности электрического сопротивления, емкости, индуктивности и др.);

- температурные первичные погрешности, т.е. отклонения параметров под действием температуры;

- силовые первичные погрешности, т.е. отклонения параметров под действием сил в измерительном преобразователе.

Наиболее многочисленными являются геометрические первичные погрешности механических преобразователей. По характеру проявления все первичные погрешности геометрических величин разделяют на четыре разновидности:

- скалярные первичные погрешности, имеющие только отклонения от номинальных значений, например, отклонения размеров геометрических элементов деталей (звеньев) преобразователей;

- векторные первичные погрешности, имеющие не только отклонения от номинальных значений, но и направления угловой ориентации их действия, например, отклонения углового расположения геометрических элементов относительно баз деталей (звеньев) преобразователей;

- функциональные первичные погрешности, значения которых являются функцией координат точек поверхностей геометрических элементов, например, отклонения формы;

- первичные погрешности присоединения, возникающие при сборке звеньев и образовании кинематических пар преобразователей. Включают линейные смещения и эксцентриситеты присоединения, угловые переносы присоединения и погрешности начального положения.

Кинематические пары являются одним из основных понятий теории механизмов и машин [48]. Они образуются при подвижном соединении звеньев механизма и характеризуются числом степеней свободы или числом связей, накладываемых на относительное перемещение соединяемых деталей (табл. 3.6).

Кинематические пары подразделяются на высшие, если контакт в соединении происходит по линии или в точке, и низшие, если контакт происходит по поверхности.

В технологии машиностроения соединяемые поверхности деталей называются базами [30]. Комплекты баз материализуют системы координат деталей для отсчета самых многочисленных первичных погрешностей расположения [5]. Число первичных погрешностей расположения непосредственно связано с числом связей кинетических пар.

Чтобы механизм преобразователя выполнял свои функции преобразования, он должен быть проверен на подвижность по формуле из теории машин и механизмов

, (3.41)

где n – число звеньев;

p_s – число кинематических пар с s степенями свободы, s = 1…5. например, двуплечий рычажный преобразователь на рис. 3.22 имеет p₁ = 3 – две поступательных и одну вращательную кинематическую пару с одной степенью свободы; p₅ = 2 – две кинематических пары сфера (шар) – плоскость с пятью степенями свободы,

поэтому его подвижность равна единице: W = 6(n – 1) – 5p₁ – 1p₅ = 6(4 – 1) – 5·3 – 1·2 = 1 .

Следовательно, преобразователь будет выполнять своё служебное назначение по преобразованию входного сигнала X в выходной сигнал Y: каждому значению входного сигнала X_i будет соответствовать единственное значение выходного сигнала Y_i.

Общее число первичных погрешностей деталей и сборочных единиц, из которых состоит преобразователь, можно установить с помощью геометрических моделей по методике учебного пособия [5].

Теория точности преобразователей опирается на теорию точности механизмов машин [1, 2].

Таблица 3.6