«МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЙ» (для студентов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
Ивановская государственная текстильная академия
(ИГТА)
Кафедра конструирования швейных изделий
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ
«МЕТОДЫ И СРЕДСТВА
ИССЛЕДОВАНИЙ»
(для студентов специальностей 280900 дневного и
заочного факультетов)
ИВАНОВО 2002
Содержание контрольных работ составлено в соответствии с
Государственным образовательным стандартом на основе рабочей
программы по дисциплине «Методы и средства исследований» для
студентов спец. 280900
Составители: докт. техн. наук, проф. В. Е. Кузьмичев,
канд. техн. наук доц. И Ю. Белова,
канд. техн. наук, доц. Куликов Б.П.
Научный редактор канд.техн.наук,доц.М.Р.Смирнова__
Редактор Т.В.Лукьянова (в авторской редакции)
Корректор Т.В.Белова
ЛР № 020306 от 28.11.96. Подписано в печать 04.10.2002.
Формат 1/16 60*84. Бумага писчая. Плоская печать.
Усл.печ.л._____. Уч.-изд.______. Тираж __ экз.
Редакционно-издательский отдел Ивановской государственной
текстильной академии
ЗАО «ИКУБ»
153000, г. Иваново, пр. Ф.Энгельса, 21
2
ЕН.Ф.06 МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЙ:
виды и этапы научных исследований; применение числовых и
функциональных характеристик случайных величин для
анализа технологических процессов; точечное и интервальное
оценивание параметров, планирование объема
выборки;
применение основных статистических критериев
для
сравнения
числовых
характеристик
продукта
или
технологического процесса; планирование и обработка
активного однофакторного эксперимента; планирование
эксперимента для получения многофакторных моделей
первого порядка; анализ математических моделей с
использованием аналитических и численных методов;
применение измерительной техники
для исследования
материалов и технологических процессов.
Контрольные
работы
(задания)
включают
два
самостоятельных вопроса.
Первые вопросы каждого задания включают либо
описательную характеристику объектов, которые изучаются в
данном курсе, либо описательную характеристику процессов,
которые подлежат исследованию в швейной отрасли или на
конкретном производственном участке. В некоторых заданиях
студентам
предлагается
самостоятельно
сформулировать
исследовательскую задачу и охарактеризовать методику и
технические средства для проведения исследования.
Вторые вопросы заданий содержат наиболее характерные
задачи, встречающиеся в практике исследований технологических
процессов, физико-механических свойств исходных материалов.
При этом акцент сделан на конкретные ситуации, возникающие
при проведении измерений. В этом случае студентам
предлагаются задачи, которые необходимо решить и оценить
значение погрешностей, как результата измерений, так и
погрешностей средств измерений.
При оформлении контрольной работы необходимо
сопроводить излагаемый материал графиками, формулами,
схемами, рисунками и др. графическими элементами.
Номер (вариант) задания определяется каждым студентом по
сумме двух последних цифр номера зачетной книжки. Например,
3
номер зачетной книжки 385671. Сумма двух последних цифр
составляет число 8. Это число является номером (вариантом)
контрольного задания.
При оформлении контрольной работы на титульном листе
приводятся реквизиты с номером варианта работы и шифром. (см.
пример оформления 1.)
Второй регистрационный лист оформляется на следующей
странице (пример оформления 2.).
4
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
"МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЙ"
для студентов спец. 280900 дневного и заочного факультетов
Задание 1.
1.1. Охарактеризуйте виды и методы исследований, применяемых
при изучении и контроле технологических процессов в
швейном производстве. Выберите и обоснуйте методы
исследования процесса влажно-тепловой обработки швейных
изделий.
1.2. Следующие цифры представляют собой значение жесткости
композиционного материала состава «пальтовая ткань +
неориентированная плоскостабилизированная сетка из
полиэтилена высокого давления»:
27,2 27,3 26,9 28,1 27,9 28,6 29,1 сН
Проверьте гипотезу об изменении во времени показателей
жесткости, т.е. об отсутствии ухода систематической
погрешности. Многократные измерения материала проводили
непосредственно после его получения на прессе ПГУ – 1М и в
течение недели после получения. /1/
Задание 2
2.1. Представьте
классификацию
средств
исследований,
применяемых при изучении и контроле технологических
процессов в швейном производстве. Выберите и обоснуйте
необходимые средства измерений для контроля процесса
раскроя текстильных полотен.
2.2. Оцените, не происходит ли изменений в показаниях прибора
(имеет ли место уход систематической погрешности) за
период его непрерывной работы (2 часа) при исследовании
жесткости клеевых соединений в воротниках мужских сорочек
состава «сорочечная ткань + термоклеевой прокладочный
материал» по следующим данным: 16,7
15,6 14,5 17,9 15,6
16,2 17,1 19,9 15,3 16,7 сН. Сделайте вывод стабильности
или нестабильности показаний прибора и целесообразности
его использования для многократных измерений в течение
длительного промежутка времени. /1/
5
Задание 3
3.1.Дайте характеристику средствам измерения температуры в
тепловых процессах швейного производства. Охарактеризуйте
принцип действия измерительной установки, область
применения, диапазон измеряемых температур.
3.2. Милливольтметром измерена термоэдс, развиваемая хромель копелевой термопарой при 100 град.С. Показания прибора 6,8
мВ на шкале с диапазоном измерения от 0 до 10 мВ при
температуре окружающей среды 30 град. Определите
инструментальную погрешность. Основная погрешность
милливольтметра равна 1,5%./11/
Задание 4
4.1. Виды графического представления результатов измерений.
Приведите примеры наглядного представления анализируемых
данных в зависимости от цели проводимого эксперимента.
4.2. Следующий ряд цифр из 10 значений полученных при
проведении измерений характеризует жесткость воротников
мужских сорочек, изготовленных с применением химических
композиции: 16,2
15,6 14,5 17,9 16,6 14,1 17,9 15,4 15,8
16,2 сН. Определите границы случайной погрешности для
доверительной вероятности 95%. Как изменится граница
случайной погрешности, если принять доверительную
вероятность равной 90%. /1,3/
Задание 5
5.1.Дайте
характеристику
структуре
инструментальных
исследований.
5.2.Следующие цифры представляют собой значения разрывной
нагрузки (прочности) хлопчатобумажных швейных ниток №
40, обработанных химической композицией с целью снижения
уровня их обрывности при пошиве на высокоскоростном
швейном оборудовании: 1310, 1250,
1250,
1270,
1300,
1180,
1200,
1230,
1220,
1220.
Проверьте гипотезу об изменении во времени показателей
прочности, т.е. об отсутствии ухода систематической
погрешности.
Многократные
измерения
проводились
непосредственно после обработки ниток и по истечении
некоторого времени /1/.
6
Задание 6
6.1. Запишите алгоритм обработки результатов инструментальных
исследований в швейной промышленности.
6.2. При исследовании числа обрывов швейных ниток на 100 м
строчки была получена выборка из 15 значений: 15, 17, 19, 22,
20, 25, 21, 18, 10, 13, 25, 12, 11, 15, 17. Достаточен ли объем
выборки для того, чтобы случайная погрешность при
доверительной вероятности 95% не превышала 4% от
среднего арифметического значения?
Задание 7
7.1. Какие встречаются погрешности измерений, возникающие при
исследовании технологических процессов в швейной
промышленности? Какова
методика обнаружения и
вычисления погрешностей?
7.2. Определите, есть ли грубые выбросы среди следующих
результатов многократных измерений стойкости к истиранию
необработанных швейных ниток: 2890, 3310, 3480, 2720, 2640,
4850, 2330, 2910, 3110, 3560 циклов истирания. /1/
Задание 8
8.1. Дайте характеристику условиям
проведения измерений.
Перечислите
методы
измерений
применяемые
в
технологических
процессах
швейного
производства.
Приведите примеры практического применения этих методов
и записи результатов многократных измерений.
8.2. Исследована стойкость к истиранию швейных ниток №40 в 6
сложений "Специальные" в игле швейной машины. Для
повышения стойкости к истиранию была проведена
предварительная обработка ниток химической композицией.
Исходная стойкость ниток к истиранию представлена
следующими результатами измерений: 3070, 3300, 2740, 3120,
2331, 2910, 3090, 3480, 2920, 3110 циклов. После обработки
ниток химической композицией получены следующие
результаты: 2890, 3310, 3390, 2720, 3120, 3780, 3630, 3240,
3380, 3270 циклов истирания. Определите целесообразность
использования химической пропитки при уровне значимости
5% ./1,4/
7
Задание 9
9.1. Дайте характеристику средствам измерения деформаций
материалов и деталей одежды. Приведите тип датчика
преобразователя, принцип действия (схема), область
применения, точность измерения.
9.2.1 Исследуйте уработку тканей при выполнении ниточных
строчек. Проведите замеры длин срезов выкроенных деталей
до и после стачивания. Число измерений каждого среза
должно быть одинаковым и не менее десяти. Определите
уработку деталей кроя, представив эскизы исследуемых
образцов. Обработайте результаты с помощью методов
математической статистики и представьте в табличной форме
/с м табл. 1/ /1,4/.
Таблица 1
Наименование Обору- Длина
срезов Уработка, %
операции
дование деталей
(значение,
полученное после
математической
обработки
результатов
измерений)
до
после
стачи- стачивания вания
8
Задание 10
10.1. В лаборатории испытания материалов швейного предприятия
изучите оборудование, используемое для входного и
технологического
контроля.
Приведите
перечень
оборудования и его метрологические характеристики, методы
испытаний и используемые на предприятиях методики (для
стандартных испытаний сделайте ссылку на соответствующий
ГОСТ, ОСТ, ТУ и т.д.) Дайте оценку последующему
практическому использованию результатов испытаний.
10.2. Исследование теплозащитных свойств одежды выполнено на
измерительном комплексе, включающем мультиметр класса
1,5 со шкалой 10 mV имеющей цену деления 0,02mV.
Мощность нагревателя контролировалась ваттметром класса
0,5 со шкалой, имеющей 150 делений при положении
позиционного переключателя 30 Вт. Определите предельную
приведенную погрешность измерительного комплекса /11/.
Задание 11
11.1. Дайте характеристику методам исследований, применяемым
при изучении и контроле технологических процессов в
швейном производстве. Выберите и обоснуйте методы
исследования для следующих целей и операций:
- оценка внешнего вида швейного изделия,
- исследование процесса ниточного соединения на швейной
машине ./1,5,9/
11.2. Следующие цифры представляют собой значения жесткости
композиционного материала состава «пальтовая ткань +
неориентированная сетка из полиэтилена высокого давления»:
27,2 27,3 26,9 28,5 28,1 29,0 27,9 28,6 29,1 29,5 сН.
Проверьте гипотезу об изменении во времени показателей
жесткости, т.е. об отсутствии ухода систематической
погрешности. Многократные измерения материала проводили
непосредственно после получения результатов на прессе ПГУ –
1М и в течение некоторого времени /1/.
Задание 12
12.1. Приведите
классификацию
методов
исследований,
применяемых при изучении и контроле технологических
9
процессов в швейном производстве. Выберите и обоснуйте
необходимые средства измерений для контроля:
процесса раскроя текстильных полотен,
процесса отделки одежды на паровоздушных манекенах./1,7/
12.2. Оцените, не происходит ли изменений в показаниях прибора
(имеет ли место уход систематической погрешности) за период
его непрерывной работы при исследовании жесткости клеевых
соединений в воротниках мужских сорочек состава
«сорочечная ткань + термоклеевой прокладочный материал». В
результате исследований был получен следующий ряд цифр:
16,2 15,6 14,5 17,9 15,6 16,2 17,05 19,9 15,3 16,7 сН.
Сделайте вывод о стабильности или нестабильности показании
прибора и целесообразности его использования
для
многократных измерений в течение длительного времени./1/
Задание 13
13.1. Какие применяют средства для измерения температуры в
тепловых процессах швейного производства. Датчики для
измерения температуры: принцип действия, область
применения, диапазон значений измеряемых температур
/1,2,8/.
13.2. При оценке фильтрационной способности пакетов одежды
были получены два ряда чисел, характеризующих величину
расхода воздуха.
Расход воздуха через пакеты без ветрозащитной прокладки,
дм3/с
3060; 3075; 3125; 3200; 3160; 3275; 3090; 3100; 3050; 3225;
3190.
Расход через пакет с ветрозащитной прокладкой, дм3/с
2913; 2898; 2815; 2875; 2865; 2920; 2915% 2898; 2875; 2916;
3010.
Определите целесообразность использования ветрозащитной
прокладки в пакете одежды для уровня значимости α = 0,05.
Задание 14
14.1. Датчики преобразователи используемые в технологических
процессах швейной промышленности: их назначение,
принцип действия. Приведите принципиальные схемы
измерения температуры в прессах для влажно-тепловой
обработки с использованием датчиков преобразователей /1/.
10
14.2.
Следующий ряд из 8 значений характеризует жесткость
воротников мужских сорочек, изготовленных с применением
химических композиций:
16,2 15,6 14,5 17,9 15,8 16,2 17,05
17,4 сН.
Определите границы случайной погрешности для
доверительной вероятности 95%. Как изменится граница
случайной погрешности, если принять доверительную
вероятность равной 90% /1,4/.
Задание 15
15.1. Какова структура инструментальных исследований.
15.2. Составьте и обоснуйте схему проведения эксперимента для
изучения процесса влажно-тепловой обработки деталей
одежды. Укажите контролируемые параметры: процесса и
пределы их варьирования.
Задание 16
16.1. Приведите
алгоритм
обработки
результатов
инструментальных
исследований
и
швейной
промышленности /1,4/.
16.2. Составьте
конкретную
исследовательскую
задачу,
возникающую
в
условии
действующего
швейного
предприятия, и осуществите обработку результатов в
следующей последовательности:
проверка на тренд систематической погрешности, расчет
границ случайной составляющей общей погрешности
измерении /1,4/.
Задание 17
17.1. Какие погрешности измерений возникают при исследовании
технологических процессов в швейной промышленности.
Порядок обнаружения и вычисления погрешностей /1/.
17.2. Определите границы случайной погрешности при измерении
уработки /посадки и стягиваемости / тканей в ниточных швах
представленной следующим рядом чисел, характеризующих
длину шва: 98; 97,5; 99,6; 94,9; 95,5; 97,3; 98,2; 99,1; 97,8;
96,9 /1,3/. Доверительная вероятность P = 0,95.
11
Задание 18
18.1. Изучите операции по клеевому соединению
деталей
одежды.
Составьте
схему
исследования
процесса
склеивания. Дайте характеристику средствам измерений и
контроля операций, установленным на оборудовании. Для
каждого средства измерений опишите принцип работы,
приведите
принципиальную
схему
и
основные
метрологические характеристики в табличной форме /см.
табл.2/. Укажите диапазоны регулирования параметров:
температуры, продолжительности прессования и давления
сжатого воздуха /2,3,5/.
18.2. При изучении теплозащитных свойств пакетов одежды
температура поверхности нагревателя измерялась с
помощью термопар типа хромель-копель /ТХК/. Свободные
концы, подключенные к потенциометру, имели температуру
равную 20 градусам по Цельсию. Показания потенциометра
при Е(АВ) =( t ; t 0 ) = 2,66 mV, что соответствует
температуре 40 град.Потенциометр не имеет устройства
компенсации температуры свободных концов. Определите
действительную температуру поверхности нагревателя.. При
решении задачи используйте данные из табл. 3 /11/.
Задание 19
19.1. Какие применяют средства для измерения температуры в
утюгах, прессах и других видах оборудования. Дайте
характеристику каждому средству измерения по следующей
схеме:
- наименование, тип,
- принцип работы,
- принципиальная схема,
- вид и конструкция датчика, место измерения температуры,
- диапазон измерения температуры,
- точность,
- инертность,
- габаритные размеры /1,2,8/
19.2. Составьте задачу и исследуйте уработку тканей при
выполнении ниточных строчек. Проведите замеры длин
срезов выкроенных деталей до и после стачивания. Число
измерений каждого среза должно быть одинаковым, но не
12
менее десяти. Определите границы случайной погрешности
при уровне значимости б = 0,05. Результаты представьте в
табличной форме /1,4/.
Наименование
операции
Оборудование
Длина срезов деталей
До
стачивания
Уработка как среднее
арифметическое, %
После
стачивания
Задание 20
20.1. В лаборатории испытания материалов швейного предприятия
изучите оборудование, используемое для входного и
технологического контроля. На основании этого выполните
следующее:
- приведите перечень оборудования и его метрологические
характеристики /см. табл.2/;
- укажите методы испытаний и методики, стандарты на испытания,
а также последующее практическое использование результатов
испытаний.
20.2. Определите, есть ли грубые выбросы следующих результатов
многократных измерений фильтрационного расхода воздуха через
пакет одежды: 385, 315, 375, 350, 365, 375, 325, 340, 325, 345
дм3/с.
Таблица 2
Метрологические характеристики средств измерений
Наименование
средства
Наименование Единица
измерения и его Обозна Заводской измеряемой
измереназначение
чение
номер
величины
ния
1
2
3
4
5
Класс
точности
6
Характеристика шкалы
Диапазон
показаний
7
Метрологические характеристики основных погрешностей
Предел
допускаемой
абсолютной
погрешности
10
Предел
допускаемой
приведенной
погрешности
11
Нормирующее
значение
Порог
чувствительности
12
13
Цена
деления
Вид
шкалы
8
9
Диапазон
измерений
14
Примечание: в гр.9 укажите, какая шкала имеется у средства
измерения: равномерная, практически равномерная, неравномерная, прямая,
дуговая, круглая, цифровая и др.
13
ЛИТЕРАТУРА
1.
Кузьмичев В.Е., Козырев В.В. Практикум по методам и
средствам исследований в швейном производстве. - Иваново, 1997.
2. Веселов В.В., Колотилова Г.В. Методы и средства исследований
технологических процессов швейного производства: Учебное
пособие.- Иваново; ИвТИ, 1983/№ 1030 в библиотеке ИГТА/.
3. Кузьмичев В.Е., Веселов В.В., Колотилова Г.В. Методы и средства
исследования химических процессов в швейном производстве:
Учебное пособие. - Иваново; ИХТИ, 1986 /1340 в библиотеке ИГТА/.
4. Кузьмичев В.Е. Методы обработки данных: Методические указания
по применению методов математической статистики и ЭВМ при
выполнении учебных, курсовых и дипломных научных работ.Иваново: ИвТИ, 1983 /№1076 в библиотеке ИГТА/.
5. Сафонова И.В. Технологические методы и средства измерений в
швейной промышленности. – М.: Легкая и пищевая промышленность,
1983.
6. Севастьянов А.Г. Методы и средства исследований механикотехнологических процессов текстильной промышленности: Учебник
для ВУЗов текстильной промышленности. – М.: Легкая индустрия,
1980.
7. Эппель С.С. Оборудование для влажно-тепловой обработки в
швейном производстве. –М.: Легкая индустрия, 1970.
8. Айзенберг Л.Г., Кипнис А.Г., Стороженко Ю.И. Технологические
измерения и контрольно-измерительные приборы в текстильной и
легкои промышленности : Учебник для сред. спец. учеб. завед. –М.:
Легпромбытиздат, 1990.
9. Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в
технике и науке; Пер . с англ.-М.:1980. ч.1. Методы обработки данных.
10.Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в
технике и науке; Пер с англ.- М.: Мир, 1981.ч.2. Методы планирования
эксперимента.
11.Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы:
Учебник для ВУЗов.- М.: Энергия, 1978.- 704 с.
12.Орлов И.В., Дубровный В.А. Теплотехнические измерения и
приборы: Учебник для ВУЗов.- 3-е изд., перераб. – М.: Энергия, 1978.704 с.
14
Пример 1.
Оформление титульного листа
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФИЛИАЛ ИВАНОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ИВАНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕКСТИЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ
(ИГТА)
в городе
--------------------------
-(название города)
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
ПО__________________________
Вариант №
Выполнил
Студент(ка)_________курса,
-------------------------- -факультета
Специальность___________
Шифр___________________
________________________
(фамилия, имя, отчество)
Проверил
________________________
(Ф.И.О.)
дата
---------------------------------
_____________________
(Название города, год)
15
Пример 2
Оформления регистрационного листа
Филиал государственного образовательного учреждения высшего
профессионального образования
Ивановская государственная текстильная академия
(ИГТА)
Заочный
факультет
Регистрационный №___________
Курс___________ Специальность____________________________________
Студент_____________________________Шифр________________________
Дисциплина_______________________________________________________
№ к.р.______________Вариант________ Рецензент______________________
Оценка____________________Подпись преподавателя___________________
Домашний адрес студента___________________________________________
_________________________________________________________________
_
Рецензия
(Срок рецензирования не более 10 дней)
Термо-эдс термоэлектрического термометра типа ХК стандартной градуировки
при температуре свободных концов 0о С
Таблица 3
Температура
раб. конца
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0
1
2
3
0,00
0,65
1,31
1,98
2,66
3,35
4,05
4,76
5,48
0,07
0,72
1,38
2,05
2,73
3,42
4,12
4,83
5,55
0,13
0,78
1,44
2,12
2,80
3,49
4,19
4,90
5,62
0,20
0,85
1,51
2,18
2,87
3,56
4,26
4,98
5,69
16
4
мВ
0,26
0,91
1,57
2,25
2,94
3,63
4,33
5,05
5,76
5
6
7
8
9
0,33
0,98
1,64
2,32
3,00
3,70
4,41
5,12
5,83
0,39
1,03
1,70
2,38
3,07
3,77
4,48
5,20
5,90
0,46
1,11
1,77
2,45
3,14
3,84
4,55
5,27
5,97
0,52
1,18
1,84
2,52
3,21
3,91
4,62
5,34
6,04
0,59
1,24
1,91
2,59
3,28
3,98
4,69
5,41
6,11