Краевое государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение среднего профессионального образования

«Приморский многопрофильный колледж»

ОДОБРЕНА

на заседании цикловой комиссии математических, общих естественнонаучных и общепрофессиональных дисциплин Протокол № ___ от «___»____20__г

Председатель комиссии

В.В.Щеколда

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора по УПР

_______ А.А. Васильченко

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

Дисциплина: метрология, стандартизация, сертификация

Урок - конференция

«Метрология вчера, сегодня, завтра»

Составитель: преподаватель Щеколда В.В.

2015

Урок - конференция по метрологии «Метрология вчера, сегодня, завтра»

Тип урока: комбинированный

Цели урока:

Дидактическая:

- закрепить знания студентов об истории развития и практическом применении метрологии

Воспитательная:

- воспитывать потребность в приобретении знаний

Развивающая:

- применять полученные знания на практике

Задачи:

- иметь представление об основных этапах развития метрологии;

- развивать кругозор обучающихся в области данной дисциплины;

- формировать техническую грамотность студентов

Межпредметные связи: история, литература, инженерная графика, электротехника

Оборудование мультимедиапроектор

Эпиграф:

«Наука начинается тогда, когда начинают измерять» Д. И. Менделеев

«Знание истории предмета необходимо для правильного движения вперед» Д.И. Менделеев

План урока:

1 Организационный момент

2 Постановка цели и задач

3 Основная часть

4 Подведение итогов

Ход занятия

1 Организационный момент

Проверка готовности группы обучающихся к занятию, проверка отсутствующих

2 Постановка целей и задач

Цели урока:

Дидактическая:

- и практическом применении метрологии

Воспитательная:

- воспитывать потребность в приобретении знаний

Развивающая:

- применять полученные знания на практике

Задачи:

- иметь представление об основных этапах развития метрологии;

- развивать кругозор обучающихся в области данной дисциплины;

- формировать техническую грамотность студентов

3 Основная часть

3.1 История развития метрологии

- старинные меры длины, веса

- эталоны длины, веса, времени

- метрическая система

- пословицы, поговорки и загадки с русскими мерами

3.2 Метрология в настоящее время

- средства измерения

3.3 Роль измерений в познании мира вокруг нас.

Вступительное слово преподавателя

Нет ни одной области практической деятельности человека, где можно было бы обойтись без количественных оценок, получаемых в результате измерений

Трудно представить современную жизнь без измерительных инструментов Они сопровождают человека с самого рождения (в роддоме ребенка взвешивают, измеряют его рост), мы постоянно используем такие измерительные инструменты, как часы, весы, линейки термометры и др. Современное производство также невозможно без использования точной информации о количестве и качестве энергоносителей, состояния окружающей среды, уровне безопасности труда и охране здоровья и др.

Отраслью науки, изучающей измерения, является метрология. Слово «метрология» образовано из двух греческих слов: метрон - мера и логос - учение. Дословный перевод слова «метрология» - учение о мерах.

3.1 Метрология, как наука и область практической деятельности имеет древние корни. На протяжении развития человеческого общества измерения были основой взаимоотношений людей между собой, с окружающими предметами, природой. При этом вырабатывались определенные представления о размерах, формах, свойствах предметов и явлений, а также правила и способы их сопоставления.

Проблема обеспечения единства измерения имеет возраст, сопоставимый с возрастом человечества. Как только человек стал обменивать или продавать результаты своего труда, возник вопрос - как велик эквивалент этого труда и как велик продукт, представленный на обмен или продажу.

Для характеристики этих величин использовались различные свойства продукта - размеры, как линейные, так и объемные, масса или вес, вкус, состав и т.д.

Естественно, что в давние времена еще не существовало развитого математического аппарата, не было четко сформулированных физических законов, позволяющих охарактеризовать качество и стоимость товара.

Раздробленность территорий и населяющих их народов обуславливала индивидуальность этих правил и способов. Поэтому появлялось множество единиц для измерения одних и тех же величин.

Тем не менее проблема справедливой сбалансированной торговли была актуальна всегда.

Система древнерусских мер длины включала в себя следующие основные меры: версту, сажень, локоть, пядь.

Одной из основных мер длины в России долгое время была сажень (упоминается в летописях начала 10 в.) Размер ее тоже был не постоянен. Применялись: простая сажень, косая сажень, казенная сажень и др. При Петре 1 по его Указу русские меры длины были согласованы с английскими мерами. Так одна сажень должна была равняться семи английским футам.

В 1835 году Николай 1 своим «Указом правительствующему Сенату» утвердил сажень в качестве основной длины в России.

Верста упоминается в летописях еще за 1097 год. Она содержала в себе 750 сажень.

Сажень - 1,52м;

Верста равна 1140 метров

Локоть - расстояние от конца вытянутого среднего пальца руки до локтя. Впервые локоть, как мера длины упоминалась в «Русской правде» Ярослава Мудрого. Значение древнерусского локтя от 10,25 - 10,5 вершков (в среднем приблизительно 38 - 46 см.).

Локоть широко применяли в торговле, как особенно удобную меру.

Пядь - у наших предков слово пядь означало кисть руки. Пядь - расстояние между вытянутым большим и указательным пальцем руки, упоминается в описаниях паломников 12 - 16 вв.

Значение пяди (180 - 190мм) было найдено из сравнения результатов измерения в 1389 году в Иерусалимском храме, дьяконом Игнатием в пядях, с результатами измерений, в копии храма близ Истры.

Кроме перечисленных мер длины в России использовались и другие меры длины, например, аршин (0,7112м.).

В конце 10 века в Киевской Руси развитие торговли разнообразными товарами требовало использования различных мер веса.

Пуд - равен 40 фунтам - 16.38 кг. (от латинского слова pondus

- вес, тяжесть).

Гривна - слово «гривна» употребляли для обозначения как весовой, так и денежной единицы. Это наиболее распространенная мера веса в розничной торговле и ремесле. Ее применяли и для взвешивания металлов, в частности, золота и серебра.

Золотник - слово первоначально обозначало золотую монету весом - 4,268 граммов. В 19 веке за основную единицу веса был принят фунт (0.4095124кг).

Презентация

Д.И. Менделеевым был изготовлен платиново - иридиевый эталон фунта. Положением о мерах и весах 1899 года новый прототип фунта был узаконен и выражен в метрических мерах.

В литературных произведениях, в устном народном творчестве мы часто встречаем такие выражения: слышно за версту; косая сажень в плечах; сто пудов; семь пядей во лбу; мал золотник, да дорог; узнать почем фунт лиха; ни пяди земли не уступить. Понять, что означают эти выражения, нам помогает историческая метрология.

ЗАДАНИЕ 1 В пословицы и поговорки вставьте пропущенные слова, обозначающие единицы измерений.

Семь… во лбу; … … в плечах; Коломенская …; … проглотил; от горшка два …; для друга и семь … не околица; мал … да дорог; вместе … соли съесть; узнать почем … лиха.

- Для поддержания единства установленных мер еще в древние времена создавались эталонные меры. К ним относились бережно. В древности они хранились в храмах, церквях, как наиболее надежных местах для хранения ценных предметов.

С развитием торговых отношений между государствами потребовалось создание эталонов. По мере развития промышленного производства повышались требования к применению и хранению мер, стремление к унификации размеров единиц. Так, в 1736 году российский Сенат образовал комиссию мер и весов. Комиссии предписывалось разработать эталонные меры, определить отношения различных мер между собой, выработать проект Указа по организации поверочного дела в России.

В разные века предпринимались попытки ввести эталоны. За это время система мер претерпела множество измерений. Первым практическим шагом на пути к желанной цели стало создание метрической системы.

В период французской буржуазной революции по настоянию торгово - промышленных кругов Национальное Собрание Франции 31 марта 1791 года приняло подготовленное Специальной комиссией предложение о введении в качестве единицы длины метра, но и он имел первоначально два конкурирующих определения.

Название «метр» (от греческого слова metrov - мера) в 1790 году придумал парижский преподаватель математики Леблон. 19 марта 1791 года академическая Комиссия мер и весов в составе звезд французской науки Лапласа, Монжа Кондорсе и др. избрала основной единицей длины одну десятимиллионную долю квадранта парижского меридиана и рекомендовала измерить длину дуги меридиана от Дюнкера до Барселоны на долготе Парижа.

Пятью годами позже работавший в Польше итальянский архитектор и оптик Тито Ливио Бураттини предложил принять за всеобщую единицу линейных измерений длину маятника, отсчитывающего 3600 колебаний в час. Под колебанием он понимал движение груза от одной крайней точки до другой.

Весной 1799 года появился официальный эталон длины. Но из - за небольшой ошибки в промерах и сложной формы земного шара метр оказался приблизительно на 0,2 мм. короче своей планируемой величины. Изготовление эталонов из платиновых брусков сечением 25,3 х 4мм. Поручили Ленуару. В июне 1799 года самый лучший из них (ошибка не превышала 0,001%) сдали на хранение в Республиканский архив.

Важным этапом в развитии русской метрологии явилось подписание Россией метрической конвенции 20 мая 1875 года. В этом же году была создана организация мер и весов (МОМВ). Место пребывания этой организации - Франция (Севр). Ученые России принимали и принимают активное участие в работе МОМВ.

В 1882 году было сделано 30 платиново-иридиевых линеек Х-образного сечения, среди которых нашлась практически точная копия архивного метра. В 1889 году Первая Генеральная конференция по мерам и весам постановила считать длину этой линейки при температуре 0^○ С метрической единицей длины.

В 1880 году увидел свет международный эталон килограмма из сплава, состоящего из 90% платины и 10% иридия, тогда же были изготовлены и четыре из шести ныне существующих официальных копий этого эталона.

Все они сейчас хранятся под двумя герметичными стеклянными колпаками в сейфе, расположенном в подвале Международного бюро мер и весов в Севре неподалеку от Парижа.

Некоторое время практические единицы существовали в стороне от метрических. Но в 1901 году итальянский инженер Джованни Джорджи показал, что любую из них можно добавить к метру, килограмму, секунде и получить новую систему, имеющую безупречную логическую структуру и приспособленную для нужд техники.

На протяжении двух последних веков существовали различные варианты метрической системы, различающиеся выбором основных единиц. В настоящее время международной признанной является система СИ. Метрические единицы широко используются по всему миру как в научных целях, так и в повседневной жизни.

В 1960 году XI Генеральная конференция по мерам и весам, в которой принимали участие крупные ученые многих стран, в том числе и СССР, приняла резолюцию об установлении Международной системы единиц - СИ («система интернациональная»).

В качестве основных единиц были выбраны следующие: метр - единица длины, килограмм - единица массы, секунда - единица времени, кельвин - единица температуры, ампер - единица силы тока, кандела - единица силы света. В 1971 году была введена еще одна единица - моль - единица количества вещества.

(просмотр Презентации)

3.2 Основные понятия, которыми оперирует метрология: измерение, средство измерения, методики выполнения измерений.

В целом степень развития измерений соответствовала уровню развития цивилизации, хотя науке известны примеры, разъяснение которым не найдено до настоящего времени. Так календарь племени майя более пяти тысяч лет тому назад определял длительность года равной 365,242 суток. Уточнения с использованием современных средств измерения, дают расхождение в 17, 28 секунды.

В 14 -16 веках начался бурный расцвет ремесел, науки, архитектуры. Развитие науки обусловило необходимость измерения вновь открытых величин. Так в 17 веке появились барометры для измерения давления воздуха, гигрометры для определения его влажности, манометры для измерения давления воды, в 17 веке - динамометры, для измерения силы, калориметры для измерения количества теплоты.

В середине 19 века начали измерять электрические величины. В конце 19-начале 20 века были открыты новейшие физические явления (рентгеновское излучение, радиоактивность и др.), которые обусловили появление новых видов измерений.

По мере развития производства растут требования к точности измерений.

Когда Ползунов создавал первую в мире паровую машину, он измерял зазоры в ней екатерининским пятаком шириной в 6мм. Современные прецизионные станки обрабатывают детали средних размеров с точностью до 0,2 - 0,3мкм. И выше. Такой допуск приблизительно в 200-250 раз меньше толщины человеческого волоса.

Метрология - наука об измерениях, способах и средствах обеспечения их единства и методах достижения заданной точности.

Задача обеспечения единства измерений не нова. Она стоит на повестке дня с того момента, когда фактически и начались измерения. Она стоит на повестке дня с того момента, когда фактически и начались измерения. При всем этом единство измерений понималось как единообразие используемых мер. На Руси одним из первых упоминаний о попытке ввести единую систему мер является указ князя Владимира (996г.) в соответствии с которым вводился надзор за мерами и весами. Надзор поручался церковной власти, определялась ответственность за нарушения установленных мер.

Для обеспечения единства измерений в РФ действует Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Правовой базой обеспечения единства измерений в РФ является Закон РФ «Об обеспечении единства измерений». Закон устанавливает сферы, в которых соблюдение метрологических норм и правил государственными органами, юридическими лицами независимо от форм собственности, строго обязательно и осуществляется посредством проведения государственного контроля и надзора.

Основным средством обеспечения единства мер в машиностроении являются плоскопараллельные концевые меры длины. Они применяются для проверки, градуировки измерительных приборов и инструментов, для точных измерений, наладки станков и др.

ЗАДАНИЕ 2 (приложение А)

Составить блок из КМД на заданный размер.

Для контроля размеров, форм и расположения поверхностей деталей применяют бесшкальные измерительные инструменты - предельные калибры.

Для контроля валов применяют калибры - скобы, для контроля отверстий калибры - пробки. Предельные калибры позволяют установить находится ли проверяемый размер в пределах допуска.

Для измерения размеров поверхностей деталей широко используются универсальные измерительные инструменты, к которым относятся:

- штангенинструменты: штангенциркули для измерения наружных и внутренних размеров; штангенглубиномеры для измерения размеров глубин (отверстий, пазов. Высоты уступов); штангенрейсмусы для измерения размеров по высоте деталей и для разметки; штангензубомеры для измерения толщины зуба.

Средства измерений, утвержденные Госстандартом России, регистрируются в Государственном Реестре средств измерений, удостоверяются сертификатом соответствия и только после этого допускаются для применения в РФ.

ЗАДАНИЕ 3 Тест (Приложение Б)

3.3 Измерения являются одним из важных путей познания природы человеком. Они дают количественную характеристику мира вокруг нас. Раскрывая человеку действующие в природе закономерности. Все отрасли техники не могли бы существовать без развернутой системы измерений, определяющих как все технологические процессы, контроль и управление ими, так и характеристики и качество выпускаемой продукции. Велико значение измерений в современном обществе. Они служат не только основой научно-технических познаний, но имеют главное значение для учета вещественных ресурсов и планирования, для внутренней и наружно торговли, для обеспечения взаимозаменяемости узлов и деталей и совершенствования технологии, для обеспечения безопасности труда и других видов человеческой деятельности.

Особенно роль измерений возросла в век широкого внедрения новейшей техники, развития электроники, автоматизации. Атомной энергетики, галлактических полетов.

Специфика нанотехнологий дала толчок к развитию нового направления в метрологии - нанометрологии. С ней связаны все теоретические и практические аспекты метрологического обеспечения единства измерений в нанометрологии.

Огромную роль в становлении современной метрологии как одной из наук физического цикла сыграл Д.И. Менделеев, управляющий российской метрологией в период 1892 - 1907гг.

ЗАДАНИЕ 3

Расшифровать словограмму «Метрология». Словограмма - задача - головоломка, заключающаяся в заполнении последовательно расположенных клеточек буквами отгадываемых слов.

Словограмма

1. Универсальный инструмент для измерения

глубины отверстия, паза, выступа и т. д.;

2. Нахождение физической величины опытным путем

с помощью средства измерения;

3. Старая русская мера, равная 409 граммам;

4. Универсальный инструмент для измерения

размеров наружных и внутренних поверхностей с точностью 0,1мм;

5. Бесшкальный измерительный инструмент для

контроля гладких цилиндрических отверстий;

6. Расстояние от конца вытянутого среднего пальца руки до локтя;

7. Мера веса, первоначально обозначавшая золотую монету;

8. Весовая и денежная единица для взвешивания золота и серебра;

9. Техническое устройство применяемое для контроля наружных поверхностей

валов с точностью 0,01 мм.;

10. Расстояние между большим пальцем и указательным

Подведение итогов

Заключительное слово преподавателя: Сегодня вы открыли для себя много нового, раскрыли сущность и роль метрологии в нашей жизни и в мире, в котором мы с вами живем, учимся и работаем. Наш урок мне хочется закончить словами Президента Академии наук СССР А.П. Александрова: «Метрология является важнейшей стороной сложного процесса усовершенствования технологий и качества продукции. В тоже время именно метрология необходима для обнаружения областей несогласованности в научных исследований и поэтому обнаруживает те области, в которых можно ждать принципиальных сдвигов в науке. Только страна, имеющая передовое приборостроение и метрологию, может быть передовой в науке».

Эталоны имеют свойство со временем устаревать, так метр с 1983 года определяется как расстояние. Которое свет проходит в вакууме за 1/299792458 долю секунды.

Секунда тоже с 1967 года не является 1/86400 частью суток, а определяется как 9192 631 770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя уровнями сверхтонкой структуры изотопа цезия с атомным весом 133.

Но эталоны не обесцениваются даже со временем, они просто превращаются в метрологические раритеты. В Москве существует музей мер и весов. Начало формирования музейной экспозиции положили метрологические раритеты, служившие «государевыми» мерами в Московской поверочной палатке мер и весов, созданной в 1900 году великим Д.И. Менделеевым и считающейся прародительницей Ростест - Москва в части осуществляемой им поверочной деятельности. (приложение А)

Приложение А

Приложение Б

Из приведенного ниже набора плоскопараллельных концевых мер длины составить блок на размер 23, 175мм.

Набор №2

Номинальные размеры концевых мер, мм.

1,005;

1,01; 1,02; 1,03; 1,04; 1,05; 1,06; 1,07; 1,08; 1,09;

1,1; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 1,9;

1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9;

10; 20; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90;

100.

1 Указать основное правило составления набора концевых мер на заданный размер.

2 Указать применение и назначение КМД

Приложение В

ТЕСТОВОЕ ЗАДАНИЕ (1 вариант)

1. Какой вид измерений используется при контроле расстояния между центрами двух отверстий:

1) прямой;

2) косвенный;

3) относительный.

2. К какому виду мер относятся плоскопараллельные концевые меры длины:

1) к штриховым;

2) к концевым;

3) призматическим угловым.

3. Какой вид штангенциркуля снабжен линейкой глубиномера:

1) ШЦ-I;

2) ШЦ-II;

3) ШЦ-III.

4. Как называется часть микрометра, позволяющая плавно подводить микровинт к детали при измерении:

1) трещотка;

2) барабан;

3) скоба.

5. Какие квалитеты используют в машиностроении для изготовления концевых мер длины:

1) 10-13;

2) 5-8;

3) 0,1-1.

6. К отклонениям формы поверхности относятся:

1) отклонения от цилиндричности;

2) отклонения от параллельности;

3) отклонения от перпендикулярности

1.7 Какой из параметров, характеризующих шероховатость поверхности, является средним арифметическим отклонением точек профиля от базовой линии:

1) Rz;

2) Ra

3) Rmax.

1.8Калибры-скобы и калибры-пробки, оснащенные твердым сплавом. имеют износостойкость калибров по сравнению со стальными выше:

1) в четыре раза;

2) в десять раз;

3) в 50-150 раз

1.9.Измерение диаметра вала микрометром это:

1) контактный метод измерения;

2) метод сравнения с мерой;

3) нулевой метод измерений.

110. Цена деления основной шкалы штангенциркуля:

1) 1 мм.;

2) 0,02 мм.;

3) 0,01мм.

КРИТЕРИИ ОЦЕНОК:

10 правильных ответов - Отлично

8-9 правильных ответа - Хорошо

7-6 правильных ответа - Удовлетворительно

ТЕСТОВОЕ ЗАДАНИЕ (2 вариант)

2.1 .Мерой точности измерения является:

1) истинное значение физической величины;

2) погрешность измерения;

3) физическая величина.

2.2 Измерение диаметра вала штангенциркулем это:

1) абсолютный метод измерения;

2) метод сравнения с мерой;

3) нулевой метод измерений.

2.3 При составлении блока требуемого размера из концевых мер, число концевых мер не должно превышать:

1) 3-х мер;

2) 4-х мер;

3) 2-х мер.

2.4 Штангенциркуль, измеряющий с точностью «0,05 мм.», имеет на шкале нониуса:

1) 5 делений;

2) 10 делений;

3) 20 делений.

2.5 Цена деления круговой шкалы микрометра:

1) 0,1 мм.;

2) 0,02 мм.;

3) 0,01мм.

2.6 Каким образом устанавливается действительный размер детали:

1) расчетом;

2) измерением

3) сравнением двух деталей.

2.7 Какое отклонение от круглости может иметь поверхность цилиндрической детали в поперечном сечении:

1) конусность;

2) овальность;

3) изогнутость.

2.8 Регулируемые скобы применяются для контроля размеров с допусками:

1) не точнее IT5;

2) не точнее IT8;

3) не точнее IT10.

2.9 К отклонениям формы поверхности относятся:

1) отклонения от цилиндричности;

2) отклонения от параллельности;

3) отклонения от перпендикулярности

2.10 Какой из параметров, характеризующих шероховатость поверхности, является высотой неровностей профиля по десяти точкам.

1) Rz;

2) Ra;

3) Rmax.

КРИТЕРИИ ОЦЕНОК:

10 правильных ответов - Отлично

8-9 правильных ответа - Хорошо

7-6 правильных ответа - Удовлетворительно

Список литературы

1 Ганевский Г.М., Гольдин И.И. Допуски, посадки и технические измерения

в машиностроении. М.: Издательский центр «Академия»,1999

2 Никифоров А.Д. Взаимозаменяемость, стандартизация и технически измерения. - М.:

3 Никифоров А.Д., Бакиев Т.А., Метрология, стандартизация и сертификация. М.: Высшая школа, 2002

4 Якушев А.И., Воронцов Л.Н., Федотов Н.М., Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения, М.: Машиностроение, 1986

5 https//ru/ wikipedia