Методика поверки «Государственная система обеспечения единства измерений КОПРЫ МАЯТНИКОВЫЕ РКМ-К» (МП-ТМС-040/21)

СОГЛАСОВАНО:

Главный метролог ООО «ТМС РУС»

_ А.А. Саморуков

«25» июня 2021 г.

Государственная система обеспечения единства измерений

МЕТОДИКА ПОВЕРКИ

МП-ТМС-040/21 г. Москва

2021 г.

• 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

• 2. ТЕРМИНЫ. ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ

• 3. ПЕРЕЧЕНЬ ОПЕРАЦИЙ ПОВЕРКИ СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ

• 4. ТРЕБОВАНИЯ К УСЛОВИЯМ ПРОВЕДЕНИЯ ПОВЕРКИ

• 5. МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

К СРЕДСТВАМ ПОВЕРКИ

• 6. ТРЕБОВАНИЯ (УСЛОВИЯ) ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ

ПОВЕРКИ

• 6.1. Требования к квалификации поверителей

• 6.2. Требования безопасности

• 7. ВНЕШНИЙ ОСМОТР СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ

• 8. ПОДГОТОВКА К ПОВЕРКЕ И ОПРОБОВАНИЕ СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ

  • 8.1. Подготовка к поверке

  • 8.2. Опробование

• 9. ПРОВЕРКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ

• 10. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СИ

  • 10.1. Определение отклонения запаса потенциальной энергии маятника

от номинального значения

• 10.2. Определение L_np

• 10.3. Определение абсолютной погрешности измерения энергии

• 10.4. Определение потери энергии при свободном качании маятника за половину полного

колебания

• 10.5. Определение скорости движения маятника в момент удара

• 11. ПОДТВЕРЖДЕНИЕ СООТВЕТСТВИЯ СИ МЕТРОЛОГИЧЕСКИМ ТРЕБОВАНИЯМ.. 19

• 12. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ПОВЕРКИ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

Настоящая методика распространяется на копры маятниковые РКМ-К (далее по тексту -копры), производства ООО «Эталон-Профит», г. Иваново и устанавливает методы и средства их первичной и периодической поверки.

Поверка копров в соответствии с настоящей методикой поверки обеспечивает передачу единицы силы методом прямых измерений от эталонов 2 разряда в соответствии с документом «Государственная поверочная схема для средств измерений силы», утвержденным приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии № 2498 от 22 октября 2019 года, что обеспечивает прослеживаемость к гэт32-2011 «Государственный первичный эталон единицы силы», обеспечивает передачу единицы плоского угла методом прямых измерений от эталонов 4 разряда в соответствии с документом «Государственная поверочная схема для средств измерений плоского угла», утвержденным приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии № 2482 от 26 ноября 2018 года, что обеспечивает прослеживаемость к гэт22-2014 «Государственный первичный эталон единицы плоского угла»

• 2. ТЕРМИНЫ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ

Потенциальная энергия; Е«: разность, между потенциальной энергией маятника до перемещения его в положение зарядки и потенциальной энергией маятника в положении удара, определенная в джоулях.

Номинальное значение потенциальной энергии маятника; Ен: значение потенциальной энергии маятника, установленное нормативным документом, определенное в джоулях.

Затраченная энергия; Ер: энергия маятника, затраченная в процессе испытания на разрушение образца, включая потери энергии, определенная в джоулях.

Потеря энергии при свободном качании маятника; Ео: энергия маятника, затраченная в процессе его движения из положения угла зарядки а до угла взлета р на преодоление сопротивления воздуха, трения в подшипниках оси маятника, стрелки аналогового отсчетного устройства и в механизмах, связанных с осью маятника, определенная в джоулях.

Длина маятника; L: расстояние от оси вращения маятника до середины образца, определённое в метрах.

Приведенная длина маятника; L_np: расстояние от оси вращения маятника до центра удара, определенное в метрах.

Масса маятника; т: масса маятника, измеренная в точке, лежащей на горизонтальной линии, проходящей через ось вращения маятника и центр тяжести на расстоянии L, определенная в килограммах.

Период колебания маятника; Т: промежуток времени, одного полного колебания (вперед-назад) маятника, находящегося в состоянии свободных колебаний от угла менее 5° в обе стороны от вертикали, определенный в секундах.

Скорость маятника в момент удара; V: линейная скорость бойка маятника, в момент удара, измеренная в точке на расстоянии L, определенная в метрах в секунду.

Угол зарядки; а: угол, относительно вертикали, с которого производится сброс (пуск) маятника, определенный в градусах.

Примечание - Обычно удар по образцу производится в самой нижней точке траектории движения маятника (а = 0°).

Угол взлёта; 0: угол, относительно вертикали, до которого происходит подъём маятника после сброса, определённый в градусах.

Центр удара: точка на маятнике, в которой перпендикулярно направленный к маятнику вектор удара, лежащий в плоскости качания маятника, не возмущает реактивные силы на оси вращения маятника.

Стойка: часть копра, на которой смонтирована ось маятника, наковальня, тиски и/или зажимы, измерительные инструменты и механизм для зарядки, удержания и пуска маятника.

Наковальня: часть копра, которая обеспечивает заданное положение образца при испытании относительно бойка, опор и упоров наковальни, а также удерживает образец под нагрузкой от бойка. Общий вид наковален, в соответствии с используемым методом испытаний представлен на рисунках 3 и 4.

Упоры наковальни: часть наковальни, предназначенная для удержания образца под нагрузкой от бойка маятника при испытании.

Опоры наковальни: часть наковальни, которая обеспечивает положение образца относительно маятника и упоров наковальни на расстоянии L.

Таблица 1 - Термины и обозначения

• 3.1. При проведении поверки должны выполняться операции, указанные в таблице 2.

Таблица 2 - Операции поверки

Примечание:

* - только для копров с цифровым отсчётным устройством.

• 3.2. На основании письменного заявления владельца средства измерений, оформленного в произвольной форме предусмотрено проведение поверки для меньшего числа измеряемых величин в соответствии с таблицей 2 и для меньшего количества маятников из состава копров с обязательным указанием в свидетельстве о поверке информации об объеме проведенной поверки.

При проведении поверки должны выполняться следующие условия:

• - температура окружающего воздуха, °C                     от 15 до 25

• - относительная влажность воздуха, %, не более              от 40 до 80

• - атмосферное давление, кПа                               от 84 до 106

Примечание: условия измерений дополнительно должны учитывать требования

эксплуатационных документов на средства поверки.

При проведении поверки должны применяться следующие средства, соответствующие требованиям таблицы 2.

Таблица 3 - Средства поверки

Примечание: допускается применение средств поверки с .метрологическими и техническими характеристиками, обеспечивающими передачу единицы величины с погрешностью, не превышающей указанную в графе 3 таблицы 2.

• 6. ТРЕБОВАНИЯ (УСЛОВИЯ) ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ

К проведению поверки допускаются лица, аттестованные в качестве поверителей в установленном порядке.

Поверитель должен знать настоящую методику поверки и эксплуатационные документы, входящие в комплект поставки копров, а также эксплуатационные документы применяемых средств поверки.

При проведении поверки должны соблюдаться требования безопасности при проведении электрических испытаний и измерений согласно ГОСТ 12.3.019-80 «ССБТ. Испытания и измерения электрические. Общие требования безопасности», «Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок», требования безопасности, указанные в эксплуатационных документах на копры.

К поверке допускаются лица, прошедшие инструктаж по технике безопасности при работе на электроустановках.

При внешнем осмотре должно быть установлено:

• -  наличие маркировки с указанием модификации, заводского номера, года выпуска и предприятия изготовителя;

• -  соответствие комплектности;

• -  отсутствие внешних повреждений копров, которые могут повлиять на метрологические характеристики;

• -  копёр с автоматизированным подъёмом маятника должен быть надёжно заземлён. Результат поверки по данному пункту настоящей методики поверки считают

положительным, если выполнены все установленные требования.

• 8. ПОДГОТОВКА К ПОВЕРКЕ И ОПРОБОВАНИЕ СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ

• 8.1.1. Перед проведением поверки поверитель должен изучить настоящую методику поверки и эксплуатационные документы, входящие в комплект поставки копра, а также эксплуатационные документы применяемых средств поверки.

• 8.1.2. Перед проведением поверки средства поверки должны быть выдержаны в помещении вблизи поверяемого копра не менее 2 часов.

• 8.1.3. Перед поверкой динамометры электронные и/или весы лабораторные электронные должны находиться во включенном состоянии не менее 30 минут.

• 8.1.4. В модификациях с ограждением рабочей зоны снять ограждение рабочей зоны и отключить датчик блокировки открытых дверей.

• 8.1.5. Проверить положение копра в двух взаимно перпендикулярных направлениях оптическим квадрантом, установленным на опоры наковальни или на опорную поверхность наковальни. Отклонение от горизонтали не должно превышать 4 минут.

• 8.2.1. Опробование копра произвести в холостом режиме, при этом копёр должен удовлетворять следующим требованиям:

• -  маятник должен быть надёжно (без люфтов) закреплён на оси;

• - сменные части должны быть надежно закреплены на маятнике;

• -  пусковой механизм должен надежно удерживать маятник в положении зарядки;

• -  маятник должен легко освобождаться под действием пускового устройства;

• -  при свободно висящем маятнике положение стрелки шкалы должно совпадать с отметкой начала отсчета;

• -  кнопка аварийного отключения копра (при наличии) должна быть работоспособна.

В модификациях с ограждением рабочей зоны проверить работоспособность системы блокировки пуска маятника при открытых дверях.

• 8.2.2. Определение разности у

Определить разность у (Рисунок 1) с помощью мер длины концевых плоскопараллельных (далее - концевые меры).

Разность у должна быть не более 1 мм.

(линия удара)

Рисунок 1- Схема размещения риски на бойке

• 8.2.3. Определение отклонения pi

Измерить отклонение pi с помощью индикатора часового типа (далее - индикатор), закреплённого в магнитной стойке так, чтобы его измерительный стержень индикатора упирался в боковую поверхность маятника (Рисунок 2). Маятник переместить в плоскости его качания. Отклонение от параллельности боковых поверхностей маятника относительно плоскости его качания определить как разность максимального и минимального показаний индикатора.

Рисунок 2- Установка индикатора для контроля отклонения pi

Отклонение pi должно быть не более 1 мм на длине 1000 мм.

• 8.2.4. Определение осевого люфта оси В качания маятника

Измерить осевой люфт оси В качания маятника индикатором закреплённым в магнитной стойке так, чтобы измерительный стержень индикатора упирался в торец маятника в точке как можно ближе к оси (Рисунок 3). Вручную надавить на ось маятника в осевом направлении от индикатора, считать показание со шкалы индикатора, далее, надавить на ось в противоположном направлении и считать показание со шкалы индикатора. Осевой люфт будет равен разности максимального и минимального показаний индикатора.

.J ¹ L-

Рисунок 3- Установка индикатора для определения осевого люфта оси В маятника

Осевой люфт оси В качания маятника должен быть не более 0,2 мм. натяг не допускается.

• 8.2.5. Определение отклонения Si

Определить отклонение Si (Рисунок 4) с помощью микроскопа отсчетного МПБ-2 (далее -микроскоп), установленного в штативе (Рисунок 5). Измерения произвести в следующей последовательности:

• - установить на наковальню контрольный образец;

• -  произвести фокусировку микроскопа на ребре или риске, нанесенной на бойке маятника, находящегося в вертикальном положении и считать показания со шкалы микроскопа;

• -  переместить маятник до касания бойком контрольного образца, считать показания со шкалы микроскопа;

• -  отклонение Si определить как разность показаний микроскопа.

  

Рисунок 4- Схема определения отклонения J/

Рисунок 5 - Схема установки микроскопа

Отклонение Si должно быть не более 0,1 мм.

• 8.2.6. Определение отклонение р?

Определить отклонение р? (Рисунок 6) с помощью поверочного угольника и щупов.

Отклонение р2 должно быть не более 0.3 мм на длине 100 мм

• 8.2.7. Определение расстояния I

Измерить штангенциркулем расстояние в свету между упорами (Рисунок 6).

Расстояние / при различных установках упоров должно соответствовать расстояниям, указанным в паспорте.

Отклонение от расстояния / должно быть не более 0,2 мм.

• 8.2.8. Определение отклонения &

Определить отклонение & с помощью концевых мер, измеряя расстояния от боковых поверхностей упоров до боковых поверхностей бойка (Рисунок 7).

В случае затрудненного доступа допускается применять шаблон (Приложение А). Порядок контроля с применением шаблона следующий:

• -  установить шаблон на опоры наковальни и прижать к упорам;

• -  ввести маятник в соприкосновение с шаблоном по вырезу 30° (Рисунок 8). Маятник должен свободно (под собственным весом без ручного воздействия) заходить в вырез шаблона до упора в обе стороны выреза (Рисунок 8я);

• -  перевернуть шаблон и повторить предыдущую операцию.

Если маятник не заходит до упора по двум сторонам выреза, отклонение превышает установленное значение(Рисунок 86).

Рисунок 6- Схема испытаний по методу Шарпи

Рисунок 7- Схема расположения отклонения

а - отклонение 82 не превышает 0.5 мм

Рисунок 8 - Схема контроля 82 с помощью шаблона

Отклонение 82 должно быть не более 0,4 мм

• 8.2.9. Определение угла (р

Определить угол ср с помощью угломера.

Угол ^должен быть в пределах (30±1)°.

• 8.2.10. Определение шероховатости рабочих поверхностей бойка маятника и упоров

С применение прибора для измерения шероховатости TR200 определить шероховатость рабочей поверхности бойка маятника и рабочей поверхности упоров

Шероховатость поверхности Ra должна быть не более 0,63 мкм.

Результат поверки по данному пункту настоящей методики поверки считают положительным, если выполнены все установленные требования.

Идентификация программного обеспечения (далее - ПО) осуществляется при включении копра. При этом на дисплее пульта оператора отображаются идентификационное наименование и номер версии ПО. Можно провести идентификацию ПО из главного меню программы нажав на иконку «i», в появившемся диалоговом окне отображаются идентификационное наименование и номер версии ПО.

Идентификационные данные ПО приведены в таблице 4.

Таблица 4 - Идентификационные данные программного обеспечения

При несоответствии наименования ПО и номера версии, указанного в таблице 4 поверка не производится.

• 10. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СИ

Определение отклонения запаса потенциальной энергии маятника от номинального значения произвести для каждого маятника, входящего в комплект поставки копра.

• 10.1.1. Определение веса маятника

Для определения веса маятника отклонить маятник в горизонтальное положение (допускаемое отклонение от горизонтали ±0,2°) и опереть его рабочей поверхностью бойка напротив риски, нанесенной на бойке, на опорную призму (приложение Б), установленную на динамометр или на платформу весов, считать показания веса на динамометре или массы на весах.

Измерения произвести три раза.

По результатам измерений вычислить среднеарифметическое значение веса или массы маятника.

Вес маятника по результатам измерений массы вычислить по формуле 1.

P = m-g,          (1)

где Р - вес маятника, Н:

т - среднеарифметическое значение массы маятника, кг;

g - ускорение силы тяжести, м/с².

• 10.1.2. Угол зарядки маятников определить с применением квадранта.

Выполнить действия в следующей последовательности:

отклонить маятники до угла зарядки, зафиксировать положение маятника;

по квадранту определить угол зарядки.

• 10.1.3. Запас потенциальной энергии маятника вычислить по формуле 2.

  Е_а = Р • L(] — cos<z),

  (2)

где Е_а - потенциальная энергия маятника, Дж;

L - длина маятника (взять из эксплуатационной документации копра), м;

а - угол зарядки маятника, градус.

• 10.1.4. Отклонение запаса потенциальной энергии маятника от номинального значения вычислить по формуле 3.

(3)

где 5 - отклонение запаса потенциальной энергии маятника от номинального значения. % Е„- номинальное значение потенциальной энергии маятника, Дж.

Результаты поверки по данному пункту настоящей методики поверки считают положительными, если отклонение запаса потенциальной энергии маятника от номинального значения не превышает ±0,5 %.

• 10.2.1. Для определения приведенной длины маятника L_np определить период качаний маятника, для чего отклонить маятник на угол от 4°30' до 5 00', затем отпустить и измерить секундомером время не менее чем 10 полных колебаний маятника. Вычислить период колебаний маятника Т по формуле 4.

(4)

где Т- период колебаний маятника, с;

п - количество полных колебаний маятника;

t - время п полных колебаний маятника, с.

Измерения произвести три раза. Среднее арифметическое из трёх измерений принять за период колебаний маятника.

• 10.2.2. Длину маятника L_np вычислить по формуле 5 для расчета длины математического маятника, изохронного с данным физическим:

  

(5)

где Ln_P - длина маятника от оси качания маятника до центра удара, м;

L - длина маятника (взять из эксплуатационной документации копра), м;

Результаты поверки по данному пункт)' настоящей методики поверки считают положительными, если L_tlp = 0,995 • L ± 0,005 • L , м.

• 10.3.1. Определение абсолютной погрешности измерений энергии производят для каждого маятника, входящего в комплект поставки копра, в трёх точках, равномерно расположенных в диапазоне от 10 до 90 % от значения номинального запаса энергии, методом сравнения показаний значений затраченной энергии, определённых по отсчетному устройству, с расчётным значением.

Произвести действия в последовательности приведённой ниже:

• - отклонить свободно висящий маятник по часовой стрелке и зафиксировать в таком

положении, чтобы показание текущей затраченной энергии по показаниям копра было примерно равно 10% от номинального значения потенциальной энергии копра;

• -  считать показания затраченной энергии с отсчетного устройства копра;

• -  с помощью квадранта оптического провести измерение угла взлёта маятника три раза и вычислить среднее арифметическое значение;

• -  вычислить расчётное значение энергии по формуле 6;

• -  провести операции считывания показаний энергии и измерения соответствующих углов в точках 50 и 90% от номинального значения потенциальной энергии копра.

Е_0р = Р ■ L-(cos/3-cosa),       (6)

где Ерр~ расчётное значение энергии в поверяемой точке, Дж;

Р~ угол взлёта, °;

а - угол зарядки. °.

• 10.3.2. Абсолютную погрешность измерения энергии вычислить по формуле 7.

^, = Е_р - Ерр,                    (7)

где А - абсолютная погрешность измерения энергии, Дж:

Ер - значение энергии по показаниям копра по пульту оператора при его наличии, а при его отсутствии - по шкале копра), Дж.

Результат поверки по данному пункту настоящей методики поверки считают положительным, если абсолютная погрешность измерения энергии не превышает значений, указанных в Приложении Г.

Определение потери энергии при свободном качании маятника за половину полного колебания произвести 3 раза для каждого маятника входящего в комплект поставки.

Измерения произвести в последовательности приведенной ниже:

• -  переместить маятник в положение зарядки;

• -  пусковым устройством пустить маятник в свободное качание при холостом ходе;

• -  после его взлёта на пульте оператора или шкале копра считать значение энергии Е_иги , Дж.

Вычислить среднеарифметическое значение измеренной энергии по формуле 8.

1=3

_

= ^=4— • (8),

где        - среднее арифметическое значение из трех измерений энергии Дж;

Е_изм - i значение энергии, Дж, (i = 1 ...3).

Потерю энергии при свободном качании маятника за половину полного колебания вычислить по формуле 9.

Е_{о =} ^».ЮО,        (9)

где Е_о - потери энергии при свободном качании маятника за половину полного колебания. %;

Е_н - номинальное значение потенциальной энергии поверяемого маятника, Дж.

Результат поверки по данному пункту настоящей методики поверки считают положительным, если потеря энергии при свободном качании маятника за половину полного колебания не превышает значений, указанных в Приложении Г.

Вычислить скорость движения маятника по формуле 10:

V = 72-g-Z-(l-cosa),        (10)

где V- скорость движения маятника в момент удара, м/с;

L - длина маятника (взять из эксплуатационной документации копра), м;

а - угол зарядки маятника. °.

Результат поверки по данному пункту настоящей методики поверки считают положительным, если скорость движения маятника в момент удара соответствует диапазону значений, указанных в Приложении Г.

Копёр признаётся соответствующим установленным метрологическим требованиям и пригодным к дальнейшему применению, если вычисленные значения не превышает значений, указанных в Приложении Г.

В случае несоответствия значений, указанных в Приложении Г, копёр признают непригодным к применению.

Результаты поверки заносятся в протокол поверки. Форма протокола произвольная.

При положительных результатах поверки выдается свидетельство о поверке установленной формы в соответствии с Порядком проведения поверки средств измерений, требованиями к знаку поверки и содержанию свидетельства о поверке, утверждённому приказом Минпромторга России от 31 июля 2020 года № 2510.

В свидетельстве о поверке в обязательном порядке указываются заводские номера и номинальные значения потенциальное энергии маятников, входящих в комплект копра.

При отрицательных результатах поверки машина признается непригодной и к применению не допускается. Отрицательные результаты поверки оформляются выдачей извещения о непригодности установленной формы в соответствии с Порядком проведения поверки средств измерений, требованиями к знаку поверки и содержанию свидетельства о поверке, утверждённому приказом Минпромторга России от 31 июля 2020 года № 2510.

(рекомендуемое)

Шаблон

Для определения отклонения 82 от симметричности упоров наковальни относительно оси бойка маятника в методе Шарли

Конструкция шаблона и его размеры являются рекомендуемыми. Размер I соответствует расстоянию в свету между упорами наковальни.

(рекомендуемое)

Образцы контрольные

Рисунок 1 - Образец контрольный для метода Шарпи ГОСТ 9454

Рисунок 2 - Образец контрольный для метода Шарпи ГОСТ 4647

(обязательное)

Таблица 1 - Метрологические характеристики копров РКМ-К 300 (450. 500. 800). 1.С.D.

Таблица 2 - Метрологические характеристики копров РКМ-К 5 (50).1.С.1.

Таблица 3 - Метрологические характеристики копров РКМ-К 5,5 (22).2.С.1.

25