Система предпочтительных чисел.

Теоретической базой для современной стандартизации является система предпочтительных чисел. Предпочтительными называются числа, которые рекомендуется выбирать преимущественно перед всеми другими при назначении величин параметров для вновь создаваемых изделий.

В науке и технике широко применяются ряды предпочтительных чисел, на основе которых выбирают предпочтительные размеры. Ряды предпочтительных чисел нормированы ГОСТ 8032 – 84, который разработан на основе рекомендаций ИСО. По этому стандарту установлено четыре основных десятичных ряда предпочтительных чисел (R5, R10, R20, R40) и два дополнительных (R80, R160), применение которых допускается только в отдельных, технически обоснованных случаях. Эти ряды построены в геометрической прогрессии со знаменателем φ, равным:

• для ряда R5 (1.00; 1.60; 2.50; 4.00; …),
• для ряда R10 (1.00; 1.25; 1.6; 2.00; …),
• для ряда R20 (1.00; 1.12; 1.25; 1.40; …),
• для ряда R40 (1.00; 1.06; 1.12; 1.18; …),
• для ряда R80 (1.00; 1.03; 1.06; 1.09; …),
• для ряда R160 (1.00; 1.015; 1.03; 1.045; …).

Они являются бесконечными как в сторону убывания, так и в сторону возрастания значений.

Номер ряда предпочтительных чисел указывает количество членов ряда в десятичном интервале (от 1до10). При этом число 1.00 не входит в десятичный интервал как завершающее число предыдущего десятичного интервала (от 0.10 до1.00).

Допускается образование специальных рядов путем отбора каждого второго, третьего или n-ого 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 1.00; 1.25; 1.6; 2.00; 2.50; 3.15; 4.00; 5.00; 6.30; 8.00; 10.00; 12.50; …

R10/3 1.00; 2.00; 4.00; 8.00; …

R10/3 1.25; 2.50; 5.00; 10.00; …

R10/3 1.6; 3.15; 6.30; 12.50; …

Можно составлять специальные ряды с разным φ в различных интервалах ряда.

Геометрическая прогрессия имеет ряд полезных свойств, используемых в стандартизации:

1. Отношение двух соседних членов прогрессии постоянно.
2. Произведение или частное любых двух членов прогрессии является членом той же прогрессии. Это свойство используется при увязке между собой стандартизованных параметров в пределах одного ряда. Геометрические прогрессии позволяют согласовывать между собой параметры, связанные не только линейной, но и квадратичной, кубической и другими зависимостями.

По ГОСТ 8032 – 84 допускается в технически обоснованных случаях производить округление предпочтительных чисел путем применения рядов R' и R” вместо основных рядов R. В ряду R' отдельные предпочтительные числа заменены величинами первой степени округления, а в ряду R” – второй степени округления.

В радиоэлектронике часто применяются предпочтительные числа, построенные по рядам Е. Они установлены Международной электротехнической комиссией (МЭК) и имеют следующие значения знаменателя геометрической прогрессии:

• для ряда Е3 ; для ряда Е6 ;
• для ряда Е12 ; для ряда Е24 .

При стандартизации иногда применяют ряды предпочтительных чисел, построенные по арифметической прогрессии. Арифметическая прогрессия положена в основу рядов размеров в строительных стандартах, при установлении размеров изделий в обувной и швейной промышленности и т. п.

Для выбора номинальных линейных размеров изделий (диаметров, длин, высот и т. п.) на основе рядов предпочтительных чисел разработан ГОСТ 6636 – 69 «Нормальные линейные размеры» для размеров от 0.001 до 100000 мм. Ряды в этом стандарте обозначены как Ra5, Ra10, Ra20, Ra40 и Ra80.

Государственный стандарт на предпочтительные числа имеет большое общепромышленное значение, и его необходимо применять во всех отраслях народного хозяйства при установлении параметров, числовых характеристик и количественных показателей всех видов продукции. Использование предпочтительных чисел способствует ускорению процесса разработки новых изделий, так как упрощает расчеты и облегчает выбор рациональных параметров и числовых характеристик в процессе проектирования.

Методы стандартизации.

При стандартизации широкое применение получили следующие методы:

• упрощение (симплификация),
• упорядочение (систематизация и классификация) объектов стандартизации,
• параметрическая стандартизация,
• унификация,
• агрегатирование,
• типизация.

Симплификация - метод стандартизации, заключающийся в сокращении типов изделий в рамках определенной номенклатуры до такого числа, которое является достаточным для удовлетворения существующей потребности на данное время.

Являясь простейшей формой и начальной стадией более сложных форм стандартизации, симплификация оказывается экономически выгодной, так как приводит к упрощению производства, облегчает материально-техническое снабжение, складирование, отчетность.

Систематизация заключается в расположении объектов в определенном порядке и последовательности, образующей четкую систему, удобную для пользования.

При систематизации необходимо учитывать взаимосвязь объектов. Наиболее простой формой систематизации является алфавитная система расположения объектов. Такую систему используют, например, в энциклопедических и политехнических справочниках, в библиографиях и т. п. Применяют также порядковую нумерацию систематизируемых объектов или расположение их в хронологической последовательности. Примером такой систематизации является обозначение стандартов по порядку номеров, после которого в каждом стандарте указывается год его утверждения. Для систематизации параметров и размеров машин, их частей и деталей рекомендуются ряды предпочтительных чисел.

Классификация заключается в упорядочении путём расположения предметов, явлений или понятий по классам, подклассам и разрядам в зависимости от их общих признаков.

В качестве международной системы принята универсальная десятичная система классификации (УДК). УДК принята в качестве международной системы рубрикации индексами технической и гуманитарной литературы, Например: УДК 62 - техника; УДК 621- общее машиностроение и электроника; УДК 621.3 - электроника и т. п.

Для классификации промышленной и сельскохозяйственной продукции используют Единую десятичную систему классификации продукции (ЕДСКП). Все множество продукции делят на 100 классов в соответствии с отраслями производства и конкретизируют ее по свойствам и назначению. Затем каждый класс делят на 10 подклассов, каждый подкласс на 10 групп, каждую группу на 10 подгрупп и каждую подгруппу на 10 видов. Каждый вид может включать 9999 конкретных наименований продукции.

Унификация - рациональное уменьшение числа типов, видов и размеров объектов одинакового функционального назначения.

Унификация сводится к приведению объектов одинакового функционального назначения к единообразию (например, к оптимальной конструкции) по установленному признаку и рациональное сокращение числа этих объектов.

Объектами унификации являются изделия, составные части, детали, комплектующие изделия, марки материалов и т. п. Систематизация и классификация являются основой унификации.

Применение унификации позволяет заметно уменьшить объем конструкторских работ и сократить сроки проектирования; уменьшить время на подготовку производства и освоения выпуска новой продукции; повысить объем выпуска продукции за счет специализации, а также качество выпускаемой продукции.

Параметрическая стандартизация применяется для установления рациональной номенклатуры изготавливаемых изделий с целью унификации, повышения серийности и развития специализации их производства. Для этого разрабатываются стандарты на параметрические ряды этих изделий.

Параметрическим рядом является закономерно построенная в определенном диапазоне совокупность числовых значений главного параметра изделия одного функционального назначения и принципа действия.

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 мостового крана является грузоподъемность. Главными параметрами токарного станка являются высота центров и расстояние между центрами передней и задней бабки, определяющих габаритные размеры обрабатываемых заготовок. Редуктор, характеризуется передаточным отношением, электродвигатель - мощностью, средства измерений - диапазоном измерения и т.д.

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.

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. В машиностроении чаще всего используют ряд R10.

Основными называют параметры, которые определяют качество изделия как совокупности свойств и показателей, определяющих соответствие изделия своему назначению. Например, для металлорежущего оборудования за основные можно принять: точность обработки, мощность, число оборотов шпинделя, производительность.

Дляизмерительных приборовосновными параметрами являются: погрешность измерения, цена деления шкалы, измерительное усилие.

Основные и главный параметры взаимосвязаны, поэтому иногда 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.

Агрегатирование – метод создания новых машин, приборов и другого оборудования из отдельных стандартных, унифицированных узлов и агрегатов, обладающих геометрической и функциональной взаимозаменяемостью.

Агрегатирование обеспечивает расширение области применения машин, приборов, оборудования разного функционального назначения путем их компоновки из отдельных узлов, изготовленных на специализированных предприятиях. Эти агрегаты должны обладать полной взаимозаменяемостью по всем эксплуатационным показателям и присоединительным размерам.

Агрегатирование дает возможность уменьшить объем проектно-конструкторских работ, сократить сроки подготовки и освоения производства, снизить трудоемкость изготовления изделий и снизить расходы на ремонтные операции.

Результатом развития агрегатирования является модульный принцип конструирования систем (изделий, поточных и автоматических производственных линий и т. п.).

Типизация – метод стандартизации, заключающаяся в разработке и установлении типовых решений (конструктивных, технологических, организационных и т. п.) на основе наиболее прогрессивных методов и режимов работы. Эти типовые решения служат базой при создании других объектов, близких по функциональному назначению.

Применительно к конструкциям типизация состоит в том, что некоторое конструктивное решение принимается за основное – базовое для нескольких одинаковых или близких по функциональному назначению изделий. Требуемая же номенклатура и варианты изделий строятся на основе базовой конструкции путем внесения в нее ряда второстепенных изменений и дополнений.

Типизация развивается в направлениях:

• стандартизации типовых технологических процессов;
• стандартизации типовых конструкций изделий;
• разработки нормативно – технических документов, устанавливающих типовые методики расчётов, испытаний и т.д.

Лекция 13.