Что положено в основу параметрических и размерных рядов
Обновлено: 02.07.2024
Система предпочтительных чисел является теоретической базой стандартизации. Размеры деталей и соединений, ряды допусков, посадок и другие геометрические параметры изделий, а так же параметры, отражающие функциональные свойства сборочных единиц, механизмов и машин общетехнического применения (подшипники, редукторы, электродвигатели, номиналы резисторов и конденсаторов и др.), целесообразно упорядочить и делать общими для всех отраслей промышленности, где эти изделия применяются. Применение упорядоченных чисел, представляющих собой ряды предпочтительных чисел, позволяет сократить номенклатуру типоразмеров изделий, создать условия для взаимозаменяемости, широкой унификации деталей и узлов и способствовать агрегатированию, а так же выбирать рациональные параметры процессов производства.
Применение рядов предпочтительных чисел представляет собой параметрическую стандартизацию, которая позволяет получить значительный эффект на всех стадиях жизненного цикла изделий (проектирование, изготовление, эксплуатация и др.). Стандартами параметров охватывается большой диапазон характеристик: материалы, заготовки, размерный режущий инструмент, оснастка, контрольные калибры, узлы по присоединительным размерам, номиналы резисторов и конденсаторов, выходные параметры электродвигателей и многое другое, что используется в той или иной отрасли промышленности.
Ряды предпочтительных чисел, применяемые в стандартизации, строятся на базе математических закономерностей. Наибольшее распространение получили ряды предпочтительных чисел представленные в ГОСТ 8032-84, который разработан на основе рекомендаций ИСО.
Стандартом установлены четыре основных десятичных ряда предпочтительных чисел R5, R10, R20, R40. В технически обоснованных случаях допускается применение двух дополнительных рядов R80 и R160.
Ряды построены по правилу геометрической прогрессии. Она представляет собой ряд чисел с постоянным отношением двух соседних чисел – знаменателем прогрессии Q. Каждый член прогрессии является произведением предыдущего члена наQ.
Знаменатель прогрессии равен корню из 10 степеней 5, 10, 20 и 40 соответственно (табл 4). Например, ряд R5 составляют числа: . 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 10; 16; 25; 40 . знаменатель геометрической прогрессии равен 1,6. Ряд R10 состоит из чисел: … 0,63; 0,80; 1,00; 1,25; 1,60; 2,00; 2,50; 3,15; 4,00; 5,00; 6,30; 8,00; 10,0; 12,5 … , здесь знаменатель прогрессии равен 1,25. Другие ряды имеют следующие значения знаменателей: R20 – 1,12; R40 – 1,06; R80 – 1,03; R160 – 1,015.
Пример. Для каждого вида допусков формы и расположения поверхностей согласно ГОСТ 24343-81 установлено 16 степеней точности. Числовые значения допусков от одной степени к другой изменяются с коэффициентом возрастания 1,6, т. е. в соответствии с рядом R5.
Основанием этих рядов является число, состоящее из цифр 1 и 0, таким образом, они являются бесконечными как в сторону малых, так и в сторону больших значений, то есть допускают неограниченное представление чисел в направлении увеличения или уменьшения. Номер ряда предпочтительных чисел указывает на количество членов ряда в десятичном интервале, например, свыше 1 до 10 включительно. Число 1,00 не входит в десятичный интервал как завершающее число предыдущего десятичного интервала, т.е. свыше 0,10 до 1,00 включительно.
Допускается образование специальных рядов путем отбора каждого второго, третьего или n-го числа из существующего ряда. Так образуется ряд R10/3, состоящий из каждого третьего значения основного ряда, причем начинаться он может с первого, второго или третьего значения, например: R10/3 может состоять из чисел 1,00; 2,00; 4,00; 8,00 или R10/3 1,25; 2,50; 5,00; 10,00 или R10/3 1,60; 3,15; 6,30; 12,50. Можно составлять специальные ряды с разными знаменателями геометрической прогрессии в различных интервалах ряда.
Ряды предпочтительных чисел имеют ряд свойств, наличием которых объяснятся их широкое применение в стандартизации. Эти свойства позволяют переходить от стандартизации линейных величин к площадям, объёмам, энергетическим параметрам (производительности, мощности и др.). Основными свойствами являются следующие:
- каждый последующий ряд содержит числа предыдущего ряда;
- произведение 2-х чисел рядов является числом, содержащимся в рядах, т.е. предпочтительным, что позволяет стандартизовать площади;
- произведение 3-х чисел ряда является числом, содержащимся в рядах, т.е. предпочтительным, что позволяет стандартизовать объёмы;
- начиная с ряда R10, в рядах содержится число 3,15 близкое к числу π, что позволяет стандартизовать длину окружностей, площадь кругов и объём цилиндров;
- произведение или частное любых членов ряда является, с учётом правил округления, членом ряда, это свойство используется при увязке между собой стандартизованных параметров в пределах одного ряда предпочтительных чисел.
Согласованность параметров является важным критерием качественной разработки стандартов. В радиоэлектронике применяют предпочтительные числа с другими знаменателями геометрической прогрессии и образуют ряды Е, установленные Международной электротехнической комиссией (МЭК), приведенные в табл. 4. При стандартизации иногда применяют ряды предпочтительных чисел, построенные по арифметической прогрессии. Арифметическая прогрессия положена в основу образования рядов размеров, например, в строительных стандартах. Встречаются ступенчато-арифметические ряды, у которых на отдельных отрезках прогрессии разности между соседними членами различны.
Таблица 4 – Обозначения и знаменатели основных и дополнительных рядов предпочтительных чисел.
Основные и дополнительные ряды предпочтительных чисел | Стандартные ряды номинальной емкости электрических конденсаторов и номинального сопротивления резисторов | ||
Обозначение ряда | Знаменатель ряда Q | Обозначение ряда | Знаменатель ряда Q |
Точное значение | Округленное значение | Точное значение | Округленное значение |
Основные: | E3 | 2,2 | |
R5 | 1,6 | E6 | 1,5 |
R10 | 1,25 | E12 | 1,2 |
R20 | 1,12 | E24 | 1,1 |
R40 | 1,06 | E48 | 1,05 |
Дополнительные: | E96 | 1,02 | |
R80 | 1,03 | ||
R160 | 1,015 |
Параметрические ряды.
Производство новых видов изделий, например: машин, телекоммуникационного оборудования, измерительных приборов и др. может привести к выпуску излишне большой номенклатуры изделий, сходных по назначению и незначительно отличающихся по конструкции и размерам. Рациональное сокращение числа типов и размеров изготовляемых изделий, унификация и агрегатирование комплектующих позволяет значительно снизить себестоимость продукции.
Снижение затрат достигается при одновременном повышении серийности, развитии специализации, межотраслевой и международной кооперации производства, что достигается разработкой стандартов на параметрические ряды однотипных изделий. Удовлетворение спроса рынка и обеспечение качества остаётся при этом главным условием. Любое изделие характеризуется параметрами, отражающими многообразие его свойства, при этом существует некоторый перечень параметров, который целесообразно стандартизовать. Номенклатура стандартизуемых параметров должна быть минимальной, но достаточной для оценки эксплуатационных характеристик данного типа изделий и его модификаций.
Анализируя параметры, выделяют главные и основные параметры изделий.
Главным называют параметр, который определяет важнейший эксплуатационный показатель изделия. Главный параметр не зависит от технических усовершенствований изделия и технологии изготовления, он определяет показатель прямого назначения изделия.
Пример. Главным параметром средства измерений может быть диапазоном измерения.
Главный параметр принимают за основу при построении параметрического ряда. Выбор главного параметра и определение диапазона значений этого параметра должны быть технически и экономически обоснованы, крайние числовые значения ряда выбирают с учетом текущей и перспективной потребности в данных изделиях, для чего проводятся маркетинговые исследования.
Параметрическим рядом является закономерно построенная в определенном диапазоне совокупность числовых значений главного параметра изделия одного функционального назначения и принципа действия. Главный параметр служит базой при определении числовых значений основных параметров, поскольку выражает самое важное эксплуатационное свойство.
Основными называют параметры, которые определяют качество изделия как совокупности свойств и показателей, определяющих соответствие изделия своему назначению.
Дляизмерительных приборовосновными параметрами могут быть: погрешность измерения, цена деления шкалы и т. д.
Основные и главный параметры взаимосвязаны. Поэтому удобно выражать основные параметры через главный параметр. Например, главным параметром поршневого компрессора является диаметр цилиндра, а одним из основных – производительность, которые связаны между собой определенной зависимостью.
Параметрический ряд называют типоразмерным или просто размерным рядом, если его главный параметр относится к геометрическим размерам изделия. На базе типоразмерных параметрических рядов разрабатываются конструктивные ряды конкретных типов или моделей изделий одинаковой конструкции и одного функционального назначения.
Параметрические, типоразмерные и конструктивные ряды оборудования строятся исходя из пропорционального изменения их эксплуатационных показателей (мощности, производительности и т. д.) с учётом теории подобия. В этом случае геометрические характеристики оборудования являются производными от эксплуатационных показателей и в пределах ряда могут изменяться по закономерностям, отличным от закономерностей изменения эксплуатационных показателей.
Стандарты на параметрические ряды предусматривают производство прогрессивных по своим характеристикам изделий. Такие ряды должны иметь свойства устанавливать внутритиповую и межтиповую унификацию и агрегатирование изделий, а также возможность создания различных модификаций изделий на основе агрегатирования. В большинстве случаев числовые значения параметров выбирают из рядов предпочтительных чисел, особенно при равномерной насыщенности ряда во всех его частях.
В машиностроении наибольшее распространение получил ряд предпочтительных чисел R10. Например, этот ряд установлен для номинальных мощностей электрических машин.
Параметрические и типоразмерные ряды представляют собой ряды изделий, которые обеспечивают выполнение соответствующего их паспортным данным объема работ, с установленными техническими условиями показателями качества, при условии минимизации затрат и получения максимальной прибыли. Таким образом, достигается межотраслевая унификация.
Конструктивно-унифицированный ряд представляет собой закономерно построенную совокупность изделий: машин, приборов, агрегатов или сборочных единиц, включая базовое изделие и его модификации одинакового или близкого функционального назначения и изделия с аналогичной или близкой кинематикой, схемой рабочих движений, компоновкой и другими признаками. Примерами такого подхода к стандартизации параметров изделий является межотраслевая унификация, осуществляемая для грузовых автомобилей, колесных и гусеничных машин, сельскохозяйственной и дорожно-уборочной техники. Особенно широкое распространение получило создание конструктивно-унифицированных рядов при производстве бытовой техники, например стиральных машин, холодильников, кухонных комбайнов и др.
Встречаются случаи, когда целесообразным является применение смешанных рядов, в которых увеличивается число членов ряда в диапазоне наибольшей частоты применения изделий. Таким образом, учитывается увеличенный спрос потребителей изделий, имеющих характеристики в конкретных диапазонах значений. Поэтому при разработке и постановке продукции на производство проводится маркетинг, с целью установлении плотности распределения применяемости изделий с различными значениями главных параметров.
Наименьшее и наибольшее значения главного параметра, а также частоту ряда устанавливают после проведения технико-экономического обоснования, с учётом текущей потребности и будущего увеличения спроса. Кроме того, учитываются достижения науки и техники и возможные в связи с этим перспективы повышения качества данного вида изделий при одновременном снижении стоимости производства.
Система предпочтительных чисел является теоретической базой стандартизации. Размеры деталей и соединений, ряды допусков, посадок и другие геометрические параметры изделий, а так же параметры, отражающие функциональные свойства сборочных единиц, механизмов и машин общетехнического применения (подшипники, редукторы, электродвигатели, номиналы резисторов и конденсаторов и др.), целесообразно упорядочить и делать общими для всех отраслей промышленности, где эти изделия применяются. Применение упорядоченных чисел, представляющих собой ряды предпочтительных чисел, позволяет сократить номенклатуру типоразмеров изделий, создать условия для взаимозаменяемости, широкой унификации деталей и узлов и способствовать агрегатированию, а так же выбирать рациональные параметры процессов производства.
Применение рядов предпочтительных чисел представляет собой параметрическую стандартизацию, которая позволяет получить значительный эффект на всех стадиях жизненного цикла изделий (проектирование, изготовление, эксплуатация и др.). Стандартами параметров охватывается большой диапазон характеристик: материалы, заготовки, размерный режущий инструмент, оснастка, контрольные калибры, узлы по присоединительным размерам, номиналы резисторов и конденсаторов, выходные параметры электродвигателей и многое другое, что используется в той или иной отрасли промышленности.
Ряды предпочтительных чисел, применяемые в стандартизации, строятся на базе математических закономерностей. Наибольшее распространение получили ряды предпочтительных чисел представленные в ГОСТ 8032-84, который разработан на основе рекомендаций ИСО.
Стандартом установлены четыре основных десятичных ряда предпочтительных чисел R5, R10, R20, R40. В технически обоснованных случаях допускается применение двух дополнительных рядов R80 и R160.
Ряды построены по правилу геометрической прогрессии. Она представляет собой ряд чисел с постоянным отношением двух соседних чисел – знаменателем прогрессии Q. Каждый член прогрессии является произведением предыдущего члена наQ.
Знаменатель прогрессии равен корню из 10 степеней 5, 10, 20 и 40 соответственно (табл 4). Например, ряд R5 составляют числа: . 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 10; 16; 25; 40 . знаменатель геометрической прогрессии равен 1,6. Ряд R10 состоит из чисел: … 0,63; 0,80; 1,00; 1,25; 1,60; 2,00; 2,50; 3,15; 4,00; 5,00; 6,30; 8,00; 10,0; 12,5 … , здесь знаменатель прогрессии равен 1,25. Другие ряды имеют следующие значения знаменателей: R20 – 1,12; R40 – 1,06; R80 – 1,03; R160 – 1,015.
Пример. Для каждого вида допусков формы и расположения поверхностей согласно ГОСТ 24343-81 установлено 16 степеней точности. Числовые значения допусков от одной степени к другой изменяются с коэффициентом возрастания 1,6, т. е. в соответствии с рядом R5.
Основанием этих рядов является число, состоящее из цифр 1 и 0, таким образом, они являются бесконечными как в сторону малых, так и в сторону больших значений, то есть допускают неограниченное представление чисел в направлении увеличения или уменьшения. Номер ряда предпочтительных чисел указывает на количество членов ряда в десятичном интервале, например, свыше 1 до 10 включительно. Число 1,00 не входит в десятичный интервал как завершающее число предыдущего десятичного интервала, т.е. свыше 0,10 до 1,00 включительно.
Допускается образование специальных рядов путем отбора каждого второго, третьего или n-го числа из существующего ряда. Так образуется ряд R10/3, состоящий из каждого третьего значения основного ряда, причем начинаться он может с первого, второго или третьего значения, например: R10/3 может состоять из чисел 1,00; 2,00; 4,00; 8,00 или R10/3 1,25; 2,50; 5,00; 10,00 или R10/3 1,60; 3,15; 6,30; 12,50. Можно составлять специальные ряды с разными знаменателями геометрической прогрессии в различных интервалах ряда.
Ряды предпочтительных чисел имеют ряд свойств, наличием которых объяснятся их широкое применение в стандартизации. Эти свойства позволяют переходить от стандартизации линейных величин к площадям, объёмам, энергетическим параметрам (производительности, мощности и др.). Основными свойствами являются следующие:
- каждый последующий ряд содержит числа предыдущего ряда;
- произведение 2-х чисел рядов является числом, содержащимся в рядах, т.е. предпочтительным, что позволяет стандартизовать площади;
- произведение 3-х чисел ряда является числом, содержащимся в рядах, т.е. предпочтительным, что позволяет стандартизовать объёмы;
- начиная с ряда R10, в рядах содержится число 3,15 близкое к числу π, что позволяет стандартизовать длину окружностей, площадь кругов и объём цилиндров;
- произведение или частное любых членов ряда является, с учётом правил округления, членом ряда, это свойство используется при увязке между собой стандартизованных параметров в пределах одного ряда предпочтительных чисел.
Согласованность параметров является важным критерием качественной разработки стандартов. В радиоэлектронике применяют предпочтительные числа с другими знаменателями геометрической прогрессии и образуют ряды Е, установленные Международной электротехнической комиссией (МЭК), приведенные в табл. 4. При стандартизации иногда применяют ряды предпочтительных чисел, построенные по арифметической прогрессии. Арифметическая прогрессия положена в основу образования рядов размеров, например, в строительных стандартах. Встречаются ступенчато-арифметические ряды, у которых на отдельных отрезках прогрессии разности между соседними членами различны.
Таблица 4 – Обозначения и знаменатели основных и дополнительных рядов предпочтительных чисел.
Основные и дополнительные ряды предпочтительных чисел | Стандартные ряды номинальной емкости электрических конденсаторов и номинального сопротивления резисторов | ||
Обозначение ряда | Знаменатель ряда Q | Обозначение ряда | Знаменатель ряда Q |
Точное значение | Округленное значение | Точное значение | Округленное значение |
Основные: | E3 | 2,2 | |
R5 | 1,6 | E6 | 1,5 |
R10 | 1,25 | E12 | 1,2 |
R20 | 1,12 | E24 | 1,1 |
R40 | 1,06 | E48 | 1,05 |
Дополнительные: | E96 | 1,02 | |
R80 | 1,03 | ||
R160 | 1,015 |
Параметрические ряды.
Производство новых видов изделий, например: машин, телекоммуникационного оборудования, измерительных приборов и др. может привести к выпуску излишне большой номенклатуры изделий, сходных по назначению и незначительно отличающихся по конструкции и размерам. Рациональное сокращение числа типов и размеров изготовляемых изделий, унификация и агрегатирование комплектующих позволяет значительно снизить себестоимость продукции.
Снижение затрат достигается при одновременном повышении серийности, развитии специализации, межотраслевой и международной кооперации производства, что достигается разработкой стандартов на параметрические ряды однотипных изделий. Удовлетворение спроса рынка и обеспечение качества остаётся при этом главным условием. Любое изделие характеризуется параметрами, отражающими многообразие его свойства, при этом существует некоторый перечень параметров, который целесообразно стандартизовать. Номенклатура стандартизуемых параметров должна быть минимальной, но достаточной для оценки эксплуатационных характеристик данного типа изделий и его модификаций.
Анализируя параметры, выделяют главные и основные параметры изделий.
Главным называют параметр, который определяет важнейший эксплуатационный показатель изделия. Главный параметр не зависит от технических усовершенствований изделия и технологии изготовления, он определяет показатель прямого назначения изделия.
Пример. Главным параметром средства измерений может быть диапазоном измерения.
Главный параметр принимают за основу при построении параметрического ряда. Выбор главного параметра и определение диапазона значений этого параметра должны быть технически и экономически обоснованы, крайние числовые значения ряда выбирают с учетом текущей и перспективной потребности в данных изделиях, для чего проводятся маркетинговые исследования.
Параметрическим рядом является закономерно построенная в определенном диапазоне совокупность числовых значений главного параметра изделия одного функционального назначения и принципа действия. Главный параметр служит базой при определении числовых значений основных параметров, поскольку выражает самое важное эксплуатационное свойство.
Основными называют параметры, которые определяют качество изделия как совокупности свойств и показателей, определяющих соответствие изделия своему назначению.
Дляизмерительных приборовосновными параметрами могут быть: погрешность измерения, цена деления шкалы и т. д.
Основные и главный параметры взаимосвязаны. Поэтому удобно выражать основные параметры через главный параметр. Например, главным параметром поршневого компрессора является диаметр цилиндра, а одним из основных – производительность, которые связаны между собой определенной зависимостью.
Параметрический ряд называют типоразмерным или просто размерным рядом, если его главный параметр относится к геометрическим размерам изделия. На базе типоразмерных параметрических рядов разрабатываются конструктивные ряды конкретных типов или моделей изделий одинаковой конструкции и одного функционального назначения.
Параметрические, типоразмерные и конструктивные ряды оборудования строятся исходя из пропорционального изменения их эксплуатационных показателей (мощности, производительности и т. д.) с учётом теории подобия. В этом случае геометрические характеристики оборудования являются производными от эксплуатационных показателей и в пределах ряда могут изменяться по закономерностям, отличным от закономерностей изменения эксплуатационных показателей.
Стандарты на параметрические ряды предусматривают производство прогрессивных по своим характеристикам изделий. Такие ряды должны иметь свойства устанавливать внутритиповую и межтиповую унификацию и агрегатирование изделий, а также возможность создания различных модификаций изделий на основе агрегатирования. В большинстве случаев числовые значения параметров выбирают из рядов предпочтительных чисел, особенно при равномерной насыщенности ряда во всех его частях.
В машиностроении наибольшее распространение получил ряд предпочтительных чисел R10. Например, этот ряд установлен для номинальных мощностей электрических машин.
Параметрические и типоразмерные ряды представляют собой ряды изделий, которые обеспечивают выполнение соответствующего их паспортным данным объема работ, с установленными техническими условиями показателями качества, при условии минимизации затрат и получения максимальной прибыли. Таким образом, достигается межотраслевая унификация.
Конструктивно-унифицированный ряд представляет собой закономерно построенную совокупность изделий: машин, приборов, агрегатов или сборочных единиц, включая базовое изделие и его модификации одинакового или близкого функционального назначения и изделия с аналогичной или близкой кинематикой, схемой рабочих движений, компоновкой и другими признаками. Примерами такого подхода к стандартизации параметров изделий является межотраслевая унификация, осуществляемая для грузовых автомобилей, колесных и гусеничных машин, сельскохозяйственной и дорожно-уборочной техники. Особенно широкое распространение получило создание конструктивно-унифицированных рядов при производстве бытовой техники, например стиральных машин, холодильников, кухонных комбайнов и др.
Встречаются случаи, когда целесообразным является применение смешанных рядов, в которых увеличивается число членов ряда в диапазоне наибольшей частоты применения изделий. Таким образом, учитывается увеличенный спрос потребителей изделий, имеющих характеристики в конкретных диапазонах значений. Поэтому при разработке и постановке продукции на производство проводится маркетинг, с целью установлении плотности распределения применяемости изделий с различными значениями главных параметров.
Наименьшее и наибольшее значения главного параметра, а также частоту ряда устанавливают после проведения технико-экономического обоснования, с учётом текущей потребности и будущего увеличения спроса. Кроме того, учитываются достижения науки и техники и возможные в связи с этим перспективы повышения качества данного вида изделий при одновременном снижении стоимости производства.
Для нахождения оптимального решения повторяющихся задач и узаконивания его в качестве норм и правил необходим комплекс соответствующих методов.
Метод стандартизации — это прием или совокупность приемов, с помощью которых достигаются цели стандартизации.
Основными методами стандартизации являются унификация, типизация, агрегатирование.
Унификация заимствованием — это использование в каком-либо изделии при его проектировании ранее разработанных деталей, узлов, элементов конструкций, технологических процессов и т. п. Заимствование может проводиться как из предыдущих моделей данного изделия, так и из изделий другого функционального назначения. Заимствование может происходить нерегламентируемо (стихийно), однако необходимо убедиться в том, что конкретное заимствование не противоречит действующим НД.
Унификация построением рядов — это построение оптимальных рядов изделий, которые по своему функциональному назначению заменяют неунифицированные изделия. В этом случае разрабатываются типовые решения для создания новых изделий, процессов или проведения соответствующих работ. Такой вид унификации используется тогда, когда предполагается полная или существенная смена изготавливаемой продукции. Результатом разработки типовых решений будут унифицированные детали, узлы, технологические операции и процессы, агрегаты, базовые конструкции и базовые изделия, ряды изделий, параметров и т. д.
Унификация данного типа завершается созданием стандарта или альбомом унифицированных конструкций. Таким образом, при унификации заимствованием типоразмеры детали получают из проектной документации (чертежей) соответствующих изделий, а при унификации построением рядов — из НД (рис. 17.3). Полностью унифицированная деталь — это деталь, изготовленная по унифицированному рабочему чертежу. Деталь в этом случае получает определенное обозначение, которое полностью и однозначно определяет все ее характеристики.
Типизация. Под типизацией объектов стандартизации понимается метод стандартизации, заключающийся в установлении типовых объектов для данной совокупности и принимаемых за основу (базу) при создании других объектов, близких по функциональному назначению. Этот метод часто называют методом базовых конструкций, так как в процессе типизации выбирается объект, наиболее характерный для данной совокупности, с оптимальными свойствами, а для получения конкретного объекта (изделия, технологического процесса) выбранный типовой объект может лишь частично изменяться или дорабатываться. Возможность определенных преобразований отобранных объектов отличает типизацию от селекции — деятельности, заключающейся в простом отборе конкретных объектов, которые признаются целесообразными для дальнейшего производства и применения.
· отделимостью и полной взаимозаменяемостью;
· завершенностью в функциональном отношении. Под завершенностью в данном случае понимается возможность самостоятельно выполнять определенную функцию;
· завершенностью в конструктивном исполнении (самостоятельное изделие);
· наличием стандартных конструктивных, габаритных и присоединительных размеров, допускающих надежную и быструю сборку.
Агрегат должен быть отработан технологически и хорошо изучен в эксплуатации.
Унификация приводит к уменьшению количества типоразмеров изделий одинакового функционального назначения, а агрегатирование увеличивает число объектов специализированного назначения. Применение метода агрегатирования позволяет не создавать каждый раз новое изделие как оригинальное и единственное в своем роде, а перекомпоновывать уже существующие, освоенные в производстве узлы и агрегаты, с добавлением ограниченного числа новых узлов. В машиностроении и приборостроении широко используется метод базового агрегата, при котором к базовой модели машины (прибора) присоединяется специальное оборудование (блоки). В результате получают ряд машин (приборов) разнообразного назначения. В условиях современного производства, когда осуществляется быстрая смена объектов производства, агрегатирование является одним из наиболее прогрессивных методов конструирования изделий, обеспечивающим ускорение технического прогресса и большой экономический эффект.
Продукция определенного назначения, принципа действия и конструкции, то есть продукция определенного типа, характеризуется рядом параметров. Набор установленных значений параметров называется параметрическим рядом. Процесс стандартизации параметрических рядов — параметрическая стандартизация — заключается в выборе и обосновании целесообразной номенклатуры и численного значения параметров.
Разработка параметрических рядов требует прежде всего установления единой закономерности в системе стандартизируемых величин, к числу которых относятся геометрические характеристики, мощность, производительность, грузоподъемность, скорость, прочность и другие параметры изделий и их составных частей. Эта задача решается установлением рядов предпочтительных чисел, из которых необходимо выбирать значения параметров, размеров и других характеристик как при разработке стандартов, так и при проектировании, расчетах, составлении различных технических документов. Смысл разработки рядов предпочтительных чисел заключается в выборе лишь тех значений параметров изделий, которые подчиняются строго определенной математической закономерности, а не любых значений, принимаемых в результате расчетов или в порядке волевого решения.
Ряды предпочтительных чисел должны удовлетворять следующим требованиям:
· представлять собой рациональную систему градации чисел, удовлетворяющую потребностям производства и эксплуатации;
· быть бесконечными как в сторону малых, так и в сторону больших величин;
· включать все десятикратные значения любого числа и единицу; а быть простыми и легко запоминающимися.
Примеры применения целесообразных рядов известны с древних времен. Колеса римских водопроводов имели диаметры, соответствующие геометрической прогрессии. Петр I издал указ, в котором устанавливались калибры ядер 4, 6, 8, 12, 18, 24, 36, что соответствовало ступенчатой геометрической прогрессии.
Простейшие ряды предпочтительных чисел строятся на основе арифметической прогрессии, то есть такой последовательности чисел, в которой разность между последующим и предыдущим членами остается постоянной. Примерами арифметической прогрессии являются следующие последовательности:
· возрастающая прогрессия с разностью 3: 1-4-7-10-. ;
Любой член арифметической прогрессии вычисляется по формуле
где а1 — первый член прогрессии; d — разность прогрессии; п — номер взятого члена.
Достоинством рядов предпочтительных чисел, базирующихся на арифметической прогрессии, является их простота, недостатком — относительная неравномерность. Так, в возрастающей арифметической прогрессии с разностью 3 второй член превышает первый на 300 %, а одиннадцатый больше десятого на 30 %. В результате большие значения следуют друг за другом значительно чаще, чем малые.
Для преодоления этого недостатка используют ступенчато-арифметические прогрессии. Такую прогрессию образуют, например, достоинства монет:
где разность прогрессии принимает значения 1 и 5. В настоящее время ступенчатая арифметическая прогрессия находит применение в стандартах на диаметры резьб, размеры болтов, винтов и других деталей машин.
В геометрической прогрессии постоянным остается отношение последующего члена прогрессии к предыдущему. Примерами геометрической прогрессии являются следующие последовательности:
· возрастающая последовательность со знаменателем 1,2: 1-1,2-1,44-1,73-. ;
· убывающая последовательность со знаменателем ОД: 1-0,1-0,01-. Любой член геометрической прогрессии вычисляется по формуле
где а1— первый член прогрессии; q— знаменатель прогрессии; п — номер взятого члена.
Введение современной системы предпочтительных рядов чисел, основанных на геометрической прогрессии, связано с именем французского инженера Шарля Ренара, который разработал спецификацию на диаметры хлопчатобумажных канатов для аэростатов с таким расчетом, чтобы их могли изготовлять заранее, независимо от места эксплуатации. Используя преимущества геометрической прогрессии, Ренар взял за основу канат, имеющий определенную массу а в граммах на один метр длины, и построил ряд, приняв знаменатель прогрессии, обеспечивающий десятикратное увеличение каждого пятого члена ряда, то есть аq 5 = 10а, откуда = q. Получился следующий числовой ряд: а — 1,5849я — 2,5119а -3,9811а — 6,3096а — 10а. Значения этого ряда были заменены более удобными на практике округленными значениями.
На основе построенного Ренаром ряда, условно обозначенного R5, впоследствии были построены ряды R10, R20, R40, которые так и называют — рядами Ренара (табл. 17.1).
В результате многолетнего производственного опыта было установлено, что для удовлетворения нужд производства достаточно положить в основу построения рядов предпочтительных чисел геометрические прогрессии со знаменателями, приведенными в таблице.
Таблица 17.1.Геометрические прогрессии, положенные в основу рядов Ренара
Ряды R5, R10, R20, R40 называются основными рядами, а ряды R80, R160 -дополнительными.
(табл. 17.2). Принцип построения указанных рядов аналогичен принципу, положенному в основу построения рядов Ренара.
Таблица 17.2.Принципы построения рядов предпочтительных чисел в радиоэлектронике
Стандартизуемые и нормируемые параметры могут иметь разный характер, но при выборе их номинальных значений из рядов предпочтительных чисел значительно легче согласуются между собой изделия, предназначенные для работы в одной технологической цепочке или являющиеся объектами технологического процесса. Например, принято использование транспортных и грузоподъемных средств в расчете на массы грузов, построенные по ряду R5 (грузоподъемность железнодорожных вагонов 25, 40, 63 и 100 т, вместимость контейнеров - 250, 400, 630, 1000 кг, масса ящиков — 25, 40, 63, 100 кг, масса коробок или банок -250, 400, 630 и 1000 г).
Home Просвещение Стандартизация Выбор параметрических рядов
Выбор параметрических рядов
Для рационального использования и максимального сокращения номенклатуры изделий, производимых и потребляемых в народном хозяйстве, необходима разработка стандартов на параметрические ряда этих изделий. Стандарты данного вида направлены на сокращение до целесообразного минимума конкретных типов видов и моделей изделий. Как правило, эти стандарты являются перспективными, их требования направлены на внедрение в производство прогрессивных, технически более совершенных и производительных машин, оборудования, приборов и других видов продукции.
При выборе параметрических рядов руководствуются следующими принципами: номенклатура основных параметров должна быть минимальной, чтобы не ограничивать процесс совершенствования конструкций и технологии изготовления изделий.
Унификация и стандартизация устраняют излишнее многообразие типов, а также типоразмеров деталей, сборочных единиц и изделий одного и того же эксплуатационного назначения. Размерные ряды (типоразмеры) деталей, сборочных единиц и параметров машин и механизмов выбирают по принципу конструктивного подобия, используя ряды предпочтительных чисел по ГОСТ 8032-84 и нормальных линейных размеров по ГОСТ 6636-69.
Стандарт ГОСТ 8032-84 предусматривает четыре ряда предпочтительных чисел, которые основаны на геометрической прогрессии с разными знаменателями и обозначаются Е5, Д10, Д20, Д40.
Знаменателями прогрессии являются корни соответствующей степени из 10. Например:
Предпочтительные числа этих рядов соответственно будут: 1,6; 1,25; 1,12; 1,06.
Знаменателями прогрессии являются корни соответствующей степени из 10. Например:
для для
для для
Предпочтительные числа этих рядов соответственно будут: 1,6; 1,25;
1,12; 1,06.
Стандарт ГОСТ 6636-69, регламентирующий нормальные линейные размеры, содержит ряды, обозначаемые Rа5, Rа10, Rа20, Rа40. На основании нормальных линейных размеров стандартом установлены ряды диаметров проволоки, прутков, толщины листового проката, линейных размеров сечений фасонного проката и т. д.
На рис. 5 показан размерно-подобный ряд двигателей внутреннего сгорания. Если за основной ряд для механической обработки деталей двигателя конструктором был принят ряд R10 с числом , то их основные размеры (диаметры поршня и цилиндра, длина шатуна и высота поршня, соотношение размеров вал — шатун — поршень — цилиндр и т. д.) можно выбирать из следующего числового ряда: 2,5; 4; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; . 100; 125; 160; 200; 250 и т. д. с увеличением в 1,25 раза. Существование такого ряда чисел не означает, что в производство запускаются двигатели всех размеров. Важно то, что в любое время можно выпускать двигатели с мощностью, нужной потребителю. А геометрическое подобие и подобие рабочего процесса обеспечивает одинаковые параметры тепловой и силовой напряженности деталей и машин в целом.
Стандартизация размерных рядов изделий и организация производства таких взаимозаменяемых изделий дает большой экономический эффект.
В приборостроении параметрическая стандартизация развивается преимущественно на основе ряда предпочтительных чисел Д10. Примером может быть ряд номинальных емкостей кондесатором с бумажным и пленочным диэлектриком в прямоугольных корпусах, ряд величин номинальных напряжений кондесаторов и др.
Оптимальное число членов ряда (число типоразмеров приборов) определяют на основе технико-экономического анализа и расчетов, исходя из условия обеспечения необходимой программы выпуска приборов при наименьших затратах в сфере их производства и эксплуатации. Для этого находят общую сумму годовых производственных и эксплуатационных затрат для рядов, взятых с различным числом типоразмеров. Из них выбирают ряд с наименьшей суммой затрат. Такой ряд считается экономически оптимальным. Например, согласно графику зависимости стоимости деталей от числа типоразмеров (рядов) изделий, изображенному на рис. 6, следует, что в данном случае наиболее оптимальным является параметрический ряд R10.
Разработка параметрических рядов требует прежде всего установление единой закономерности в системе стандартизуемых величин, к числу которых относятся, помимо геометрических характеристик, мощность, частота вращения, производительность, грузоподъемность, усилие и др.
Эта задача решается установлением рядов предпочтительных чисел, из которых необходимо выбирать значения параметров, размеров и других характеристик как при разработке стандартов, так и при проектировании, расчетах, составлении различных технических документов. Система предпочтительных чисел является базой для развития параметрической стандартизации.
Читайте также: