методички / 4038

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Кафедра «Путь и строительство железных дорог»

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

Методические указания

квыполнению практической и лабораторных работ для студентов специальности

23.05.06«Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей»

очной и заочной форм обучения

Составители: С.А. Галанский В.Г. Рахчеев И.С. Максимов

Самара

2016

1

УДК 389.6

Метрология, стандартизация и сертификация : методические указания к выполнению практической и лабораторных работ для студентов специальности 23.05.06 «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей» очной и заочной форм обучения / составители : С.А. Галанский, В.Г. Рахчеев, И.С. Максимов. – Самара : СамГУПС, 2016. – 76 с.

Изложены основные сведения об измерениях, способах и порядке проведения измерений, методики использования различных измерительных средств и приборов для измерения элементов и конструкций верхнего строения железнодорожного пути, а также метрологических поверок измерительных средств. В качестве базы для проведения лабораторных работ является учебный полигон, где расположены прямые участки пути № 1–5 и стрелочные переводы № 1–3.

Утверждены на заседании кафедры ПСЖД 29.10.2015 г., протокол № 2 . Печатаются по решению редакционно-издательского совета университета.

Составители: Сергей Анатольевич Галанский Валерий Геннадьевич Рахчеев Илья Сергеевич Максимов

технологии машиностроения» В.А. Кожевников

Под редакцией составителей

Подписано в печать 27.06.2016. Формат 60х90 1/16. Усл. печ. л. 4,75. Тираж 50 экз. Заказ 124.

© Самарский государственный университет путей сообщения, 2016

2

ВВЕДЕНИЕ

Измерительная техника является неотъемлемой частью материального производства. Без развернутой системы измерений, позволяющей контролировать технологические процессы, оценивать свойства и качество продукций, не может существовать ни одна область техники. Измерения служат основой научных знаний.

На железнодорожном транспорте действует стройная система ведения путевого хозяйства, четкая структура управления, осуществлена типизация и стандартизация верхнего строения пути и других обустройств, разработана классификация путевых работ, введена прогрессивная технология ремонта и машинизированного содержания пути комплексом высокопроизводительных машин.

В транспортном строительстве и путевом хозяйстве «измерения – контроль – управление качеством» неразрывно связаны друг с другом и имеют постоянное взаимодействие. Наиболее полное раскрытие системы измерений происходит в текущем содержании пути, где реализуется окончательная задача путевого хозяйства: содержание всех элементов железнодорожного пути в состоянии, обеспечивающем безопасное и бесперебойное движение поездов с установленными скоростями. Реализация этой задачи возможна при наличии стройной системе контроля с помощью измерений.

Контроль за состоянием пути и его элементов осуществляется с помощью путеизмерительных и дефектоскопных вагонов, ультразвуковых и магнитных тележек, а также различных контрольно-измерительных приборов и приспособлений.

Материал, приведенный в данных методических указаниях, соответствует компетенциям ПК-9, ПК-16, ПК-27, ПК-36 федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования, и будет способствовать лучшей подготовке студентов.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен знать: правовые основы метрологии, стандартизации и сертификации в области

строительства; уметь: определять физико-механические характеристики строительных

материалов и грунтов; производить геодезическую съемку, инженерно-геологические и гидрологические изыскания на объекте строительства;

владеть: методами работы с современной испытательной и измерительной аппаратурой и геодезическими приборами; методами технического контроля за состоянием строящегося и эксплуатируемого объекта; методами и средствами технических измерений, приемами использования стандартов и других нормативных документов при оценке, контроле качества и сертификации продукции.

3

Практическая работа № 1

РАСЧЕТ ПОПРАВОК ЛИНЕЙНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Теоретические сведения

Все разбивочные или съемочные работы, выполняемые на строительных площадках, складываются из совокупности измерительных операций, сводящихся в итоге к измерению или построению длины линии, отдельного угла, превышения и других геометрических элементов. Оси сооружений выносят в натуру в основном путем непосредственных измерений с использованием стальных рулеток. Процесс измерения заключается в последовательном откладывании расстояний рулеткой между начальной и конечной точками измерительной линии. Для линейных измерений с относительной погрешностью менее 1/10000 рекомендуется использовать компарирование рулетки типа РК-50 или ПВ-30 с отклонением от нормальной длины не более 3 мм.

Для перенесения прямой линии с проекта в натуру необходимо знать длину линии и ее направление, а также положение в натуре ее начала и требуемую точность измерений.

Все длины линий в проектной документации указаны горизонтальными, поэтому при наклонной поверхности, на которой откладывают проектное расстояние, увеличивается по сравнению с проектным на поправку, учитывающую наклон линии. Кроме того, приходится учитывать и некоторые другие поправки. При этом поправки вводят непосредственно в процессе отложения длины линии, что усложняет процесс измерений. Поэтому предварительно откладывают заданное расстояние приближенно, не вводя поправок. Затем его тщательно измеряют с введением всех поправок. Сравнивая отложенное расстояние с проектным значением, находят домер, который откладывают с соответствующим знаком от конечной точки отрезка. Полученную таким образом длину линии обязательно контролируют новым измерением.

Для правильной организации линейных измерений с требуемой проектом точностью необходим анализ действующих погрешностей, а также определение их характера и степени влияния на результаты измерений. Знание этих вопросов в значительной мере определяют качество и надежность конечных результатов.

Расчет поправок

На точность отложения линейных расстояний рулеткой влияет множество погрешностей, возникающих в результате различных причин. В расчетах реально учитывают следующие поправки:

δ ком – компарирование рулетки; δ ств – укладка рулетки в створе линии; δ пр – провес и прогиб рулетки; δ из – изгиб рулетки в плане; δ прев – определение разности высот концов рулетки; δ тем – учет разности температур рулетки при компарировании и

4

измерении; δ нат – неодинаковое натяжение рулетки; δ тр – трение рулетки о поверхность; δ отс – измерение.

Влияние первых четырех причин погрешностей в основном систематическое, а остальных – случайное. При этом следует отметить существенную разницу влияния систематических и случайных погрешностей измерения на конечный результат. Так влияние систематических погрешностей возрастет пропорционально числу уложенных рулеток. Влияние случайных погрешностей на результаты измерений возрастает пропорционально корню квадратному из числа уложенных рулеток.

Поправка на компарирование δ ком рулетки определяется по формуле

где l факт – фактическая длина рулетки, l – номинальная длина рулетки.

Отклонение концов рулетки от створа линии случайно по величине. Оно имеет одностороннюю систематическую направленность влияния на результаты измерений или отклонений линий.

где а – уклонение концов рулетки.

При этом следует иметь в виду, что результат измерения линии будет больше ее длины, а при откладывании фактическая длина линии будет меньше ее проектного значения.

Влияние погрешности на прогиб и изгиб рулетки в плане одностороннее – при измерении линии результат получается больше ее фактической длины, а при откладывании – длина линии меньше проектной величины.

Допустимая величина прогиба определяется по условной формуле, выведенной для выпуклой неровности

где Тпр – относительная предельная погрешность измерения.

При точных линейных измерениях поверхность по створу линии должна быть выровнена.

Поправку δ прев в измеряемую линию на длину рулетки в зависимости от разности высот ее концов определяют по приближенной формуле

5

При больших высотах h, когда h/l > 1/10, поправку определяют по более точной формуле

Погрешность определения превышения концов рулетки случайна и ее величина с учетом заданной точности измерения должна удовлетворять условию

где n – число укладываемых рулеток на проектную длину

где Lпр – проектная длина линии.

При малых углах наклона и, соответственно, малых превышениях концов рулетки влияние наклона местности часто не учитывают, что ведет к систематической погрешности измерений линии. Допустимую величину превышения hдоп, которую можно не учитывать при измерении линии, определяют по формуле

Температура рулетки при измерении линии, как правило, отличается от температуры ее компарирования, что вызывает изменение длины рулетки между ее нулевым делением на величину:

t, t0 – температура рулетки соответственно при измерении и компарировании.

Для обеспечения измерений с заданной проектом точностью погрешность определения разности температур не должна превышать

где А – площадь поперечного сечения мерной ленты (А = 2 мм2); N – разность в натяжении мерной ленты при компарировании и измерениях; Е – модуль упругости стали (Е = 20000 кг/мм2).

6

Рекомендуется натягивать рулетки при компарировании и измерениях с усилием не более 50 Н ( N = 5 кг), так как большее усилие приводит к остаточным деформациям полотна рулетки.

Следовательно, для обеспечения точных линейных измерений контроль натяжения рулетки желательно осуществлять с помощью динамометра.

Погрешность измерения носит случайный характер и в основном зависит от точности совмещения нулевого штриха и начальной точки, а также точности и отсчета по концу рулетки или его фиксации.

Погрешность округления отсчета по мерному прибору вычисляют по формуле

где S – предельная погрешность округления, равная половине деления шкалы (10 мм). Для обеспечения заданной точности измерений рулетку выбирают так, чтобы цена

деления ее шкалы (2 S) удовлетворяла условию

При выполнении измерений следует иметь в виду, что точность фиксирования откладываемой линии, зависящая от способов закрепления точек в натуре, характеризуется следующими значениями средних квадратических погрешностей (мм):

шпилькой на поверхности земли – 0,7;

металлическим штырем, вбиваемым в грунт – 1,5;

деревянным колышком, вбиваемым в грунт – 2,0;

прочерчивание карандашом по гладкой поверхности бетона – 0,5;

то же по грубой поверхности бетона – 0,8.

Порядок выполнения задания

По исходным данным, приведенным в таблицах 1, 2 определяется:

1)поправка на компарирование рулетки δком по формуле (1);

2)поправка на укладку рулетки в створе линии δ ств по формуле (2);

3)поправка на разность высот концов рулетки δ прев по формуле (4);

4)поправка на разность температур рулетки при компарировании и измерении δтем по формуле (8);

5)поправка на неодинаковое натяжение рулетки δнат по формуле (10);

6)поправка на измерение δотс по формуле (11);

7)систематическая погрешность измерения по формуле

7

8) случайная погрешность измерения по формуле

Контрольные вопросы

1.Когда выполняются разбивочные работы на строительной площадке?

2.Назовите и приведите основное содержание документов по производству разбивочных работ.

3.Каков порядок выполнения разбивочных работ?

4.Какие инструменты и приборы используются при производстве разбивочных работ?

5.Для чего определяются поправки при производстве измерений?

6.Расскажите о порядке определения поправок при производстве разбивочных работ.

7.Напишите формулы для определения случайных и систематических погрешностей измерений.

8.Какова предельная погрешность при разбивочных работах?

Лабораторная работа № 1

ЛИНЕЙНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ В ПУТЕВОМ ХОЗЯЙСТВЕ. ИЗМЕРЕНИЕ РАЗМЕРОВ ЭЛЕМЕНТОВ ВЕРХНЕГО СТРОЕНИЯ ПУТИ ШТАНГЕНЦИРКУЛЕМ ПУТЕВЫМ

Цель работы: освоить приемы применения штангенциркуля путевого для измерения размеров элементов верхнего строения пути.

Задание: измерить штангенциркулем путевым величину вертикального и бокового износа старогодних рельсов и установить группу годности измеренных рельсов.

Измеряемый элемент: старогодний рельс (типа Р50, Р65, Р75).

Средство измерения: штангенциркуль путевой, диапазон измерений Ди по основной шкале – 0…290 мм, величина отсчета по нониусу – 0,1 мм.

В качестве базы для проведения лабораторной работы является учебный полигон, где расположены прямые участки пути № 1–5.

Теоретические сведения

1. Устройство штангенциркуля путевого

Штангенциркуль путевой типа ПШВ-02 (рис. 1) состоит из штанги 1, имеющей длинную и короткую губки. На длинной губке расположен упор передвижной 2, закрепляемый зажимным устройством 3. На штанге базируются рамка большая 4, имеющая длинную и верхнюю губки, и рамка малая 5. Рамка большая и малая крепятся зажимными устройствами соответственно 6 и 7. В пазу рамки малой перемещается движок 8 с двумя указательными штрихами. Движок закрепляется зажимным устройством 7. С рамкой малой жестко связан клин 9. На конце штанги закреплена опора 10. С рамкой большой жестко связан глубиномер 11, который другим концом

9

базируется в отверстии опоры 10. На глубиномере расположен ограничитель 12, закрепляемый зажимным устройством 13.

Рис. 1. Штангенциркуль путевой типа ПШВ-02

На рамке большой установлены упор 14, нониус 15 и рычаг 16 с рамкой 17 и опорным движком 18. Рычаг 16 имеет зажимное устройство 19, рамка 17 и опорный движок 18 – зажимное устройство 20. На конце длинных губок штанги и рамки большой имеются измерительные наконечники соответственно 21 и 22. На длинной губке рамки большой имеется штифт 23, а на рычаге – штифт 24.

Технические характеристики штангенциркуля путевого

Параметры, измеряемые штангенциркулем: вертикальный износ головки рельса; боковой износ головки рельса; вертикальный износ сердечника; вертикальный износ усовика; понижение остряка против рамного рельса; шаг остряка;

ширина желоба между рамным рельсом и контррельсом, в том числе высоким