精密偶件測量過程不確定度分析

李淑翠　張亞琴　王靜娟　何毅

摘要：文章針對某液壓產品滑閥偶件的配套間隙準確度要求高，測量過程中儀器的系統誤差和隨機誤差又是客觀存在的事實，運用不確定度理論分析測量過程的可靠性，為測量的準確性和對測量結果分析提供依據。

關鍵詞：偶件；測量設備；不確定度

中圖分類號：TH823 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）20-0070-02

1 概述

計量是技術基礎，是驗證設計可行性和保證加工產品高質量的必要條件之一。針對某燃油液壓系統具有較高的技術要求，其中液壓產品偶件是其產品的核心部件，其幾何形狀及配套間隙能否滿足技術要求將直接影響到產品質量，為使產品工作狀態既不漏油又不卡滯，必須保證其配套間隙在2～5?m之間。因此，系統分析準確設備不確定度，對提供準確可靠的測量具有重要意義。

2 測量不確定度分析與評定

2.1 閥芯測量不確定度分析

在閥芯測量過程中，采用高準確度的比較儀與三等量塊進行比對測量，不確定度分析如下：

2.1.1 立式光學計示值誤差引入的標準不確定度u1。

立式光學計示值誤差Δ=±0.20?m，服從正態分布k=3，u1=U/k=0.2/3=0.07?m。

2.1.2 三等標準量塊中心長度偏差引入的標準不確定度u2。

三等量塊（10～25）mm的測量不確定度為0.12?m，服從正態分布k=3，u2=0.12/3=0.04?m。

2.1.3 溫度差引入的標準不確定度u3。

標準量塊與被測件溫度差值落在±0.2℃之間且為均勻分布k=，U△t=0.20/=0.115℃，則u3=1.16×103×11.5×10-6×0.115=0.12?m。

2.1.4 測量重復性引入的標準不確定度u4。

重復10次測量結果分別為：

0.2?m 0.1?m 0.3?m 0.1?m 0.0?m 0.2?m 0.2?m

0.1?m 0.0?m 0.4?m

根據貝塞爾公式算得實驗標準偏差為：S（x）=0.13?m

2.1.5 合成標準不確定度uc。

uc=（u12+u22+u32+u42）-2=0.19?m

2.1.6 擴展不確定度U。

U=kuc=2×0.19=0.38?m（k=2）

2.2 閥套測量不確定度分析

在閥套測量過程中，采用分度值為0.05?m的高精度電子柱式數顯氣動量儀與標準量環配套測量氣動量儀，不確定分析如下：

2.2.1 示值誤差引入的標準不確定度u1。

電子柱式氣動量儀最大允許示值誤差U=0.1?m，服從正態分布k=3，u1=U/k=0.1/3=0.03?m。

2.2.2 標準環規的示值引入的標準不確定度u2。

精密孔徑量儀最大允許示值誤差U=0.14?m，服從正態分布k=3，u1=U/k=0.14/3=0.05?m。

三等量塊（10～25）mm的測量不確定度為0.12?m，服從正態分布k=3，u2=0.12/k=0.04?m。

2.2.3 標準量環重復性引入的標準不確定度用極差法計算：

S（x）=（Rmax-Rmin）/dn=（0.06-0.02）/1.69=0.03?m

u2=（u12+u22+u32）-2=0.07?m

2.2.4 閥套測量重復性引入的標準不確定度u3。

重復10次測量結果分別為：

0.05?m 0.00?m 0.05?m 0.10?m 0.10?m 0.00?m0.10?m 0.15?m 0.05?m 0.10?m

根據貝塞爾公式算得實驗標準偏差為：S（x）=0.05?m

2.2.5 合成標準不確定度uc。

uc=（u12+u22+u32）-2=0.09?m

2.2.6 擴展不確定度U。

U=kuc=2×0.09=0.18?m（k=2）

2.3 幾何形狀測量不確定度分析

采用圓柱度儀測量圓柱度，不確定度分析如下：

2.3.1 儀本身圓度誤差引入的標準不確定度u1。

圓柱度儀圓度最大允許示值誤差U=±0.04?m，按均勻分布k=，u1=U/k=0.04/=0.024?m。

2.3.2 圓柱度儀本身直線度誤差引入的標準不確定

度u2。

圓柱度儀直線度的測量不確定度為0.5?m，按均勻分布k=，u2=0.5/=0.29?m。

2.3.3 測量重復性引入的標準不確定度u3。

重復測量10次結果分別為：

0.40?m 0.38?m 0.32?m 0.42?m 0.30?m 0.34?m0.40?m 0.38?m 0.36?m 0.40?m

根據貝塞爾公式算得實驗標準偏差為：S（x）=0.04?m

2.3.4 合成標準不確定度uc。

uc=（u12+u22+u32）-2=0.29?m

2.3.5 擴展不確定度U。

U=kuc=2×0.29=0.58?m（k=2）

3 結語

滑閥偶件配合間隙的測量和控制，通過選擇合適的儀器設備、科學的測量方法、高素質的人員、受控的環境條件等多方面的控制，才能得到滿意的結果，經過測量和不確定度的分析和計算，間隙量在2～5?m之間的偶件在后續的裝配，性能調試分析中均得到了滿意的效果。因此，采用本測量方案所確定的測量系統，具有準確可靠的特點，滿足了產品的技術要求，為該產品解決了技術關鍵，受到了有關方面的肯定和贊許。通過測量質量控制，間隙量在2～5?m之間的偶件在后續的裝配，性能調試分析中均得到了滿意的效果。通過采用科學的方法對測量方案所確定的測量系統不確定度進行分析，方能保證測量結果的準

確性。

作者簡介：李淑翠（1966—），女，長春一東離合器股份有限公司工程師，研究方向：技術質量；張亞琴（1964—），女，長春設備工藝研究所高級工程師，研究方向：技術質量、技術測試。