Виды и построение параметрических рядов чисел. Ряды предпочтительных чисел. Параметрические ряды. Принципы построения параметрических рядов. Создание файлов новых элементов
Колчков В.И. МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ. М.:Учебное пособие
2. Стандартизация
2.3. Методические основы стандартизации
2.3.3. Параметрические ряды
Производство новых видов изделий, например: машин, технологического оборудования, бытовых 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.
Например, 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.
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. Например, для металлорежущего оборудования за основные можно принять: точность обработки, мощность, число оборотов шпинделя, производительность.
Для измерительных приборов основными 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.
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 машин строятся исходя из пропорционального изменения их эксплуатационных показателей (мощности, производительности, тяговой силы и др.) с учётом теории подобия. В этом случае геометрические характеристики машин (рабочий объем, диаметр цилиндра, диаметр колеса у роторных машин и т. д.) являются производными от эксплуатационных показателей и в пределах ряда машин могут изменяться по закономерностям, отличным от закономерностей изменения эксплуатационных показателей.
Рис. 2.1. Конструктивный ряд поршневой машины
При построении параметрических, типоразмерных и конструктивных рядов машин целесообразно соблюдать механическое и термодинамическое подобие рабочего процесса, обеспечивающего равенство параметров тепловой и силовой напряженности машин в целом и их деталей. Такой подход приводит к геометрическому подобию. Например, для двигателей внутреннего сгорания действуют такие условия подобия: а) равенство среднего эффективного давления ре , зависящего от давления и температуры топливной смеси на всасывании; б) равенство средней скорости поршня v п = S n /30 (S - ход поршня; n - частота вращения двигателя) или равенство произведения D n , где D - диаметр цилиндра. На основании теории подобия можно перейти от тепловых и силовых параметров двигателя к его геометрическим параметрам. Тогда, главным параметром будет D (рис. 2.1), что даёт возможность создать ряд геометрически подобных двигателей с соотношением S / D = const , в которых будут соблюдаться, указанные термодинамический и механический критерии подобия рабочего процесса. При этом у всех геометрически подобных двигателей будут одинаковые коэффициенты полезного действия, расход топлива, тепловая и силовая напряженность и мощность. Градация толщины стенки цилиндра h и диаметра D в рядах будет одинаковой.
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, пример такого ряда с небольшим округлением чисел представлен на рис. 2.2.
Рис. 2.2. Конструктивный ряд прессов
В машиностроении наибольшее распространение получил ряд предпочтительных чисел R 10. Например, для продольно-шлифовальных станков наибольшая ширина В обрабатываемых изделий образует ряд R 10, т.е. B равно: 200; 250; 320; 400; 500 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000; 2500; 3200 мм.
Ряд R 10 установлен также для номинальных мощностей электрических машин. По ряду R 10 приняты диаметры дисковых трехсторонних фрез, D равно: 50; 63; 80; 100 мм. В некоторых случаях применяют ряды R 20 и R 40, так например, для поршневых компрессоров с диаметром цилиндра 67,5мм номинальная производительность установлена по ряду R 20/3.
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. Например, в общем машиностроении около 90 % всех используемых модулей зубчатых колес находятся в пределах 1 - 6 мм. Максимальное значение применяемости приходится на колеса с модулем 2- 4 мм. С учётом применяемости стандарт предусматривает в ряду модулей наибольшее число градаций в диапазоне 2- 4 мм.
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.
Теория Практикум
Задания Информация
Итак, сущность параметрической стандартизации заключается в том, что параметры и размеры изделий устанавливают не произвольно, а придерживаясь определенных, четко обоснованных рядов предпочтительных чисел. Поэтому, теорети ичному базой современной стандартизации является система предпочтительных чисел (рис 1510)10).
есть, любые параметры изделия (производительность, число оборотов, скорость, мощность, давление, размеры) руководствуются определенным научно обоснованным рядом преимущественных чисел, тогда изделие будет согласовывается с др. шими, связанными с ним, видами продукции: электродвигатели - с технологическим оборудованием, грузоподъемными устройствами; грузоподъемные устройства - с грузовыми машинами; грузовые машины - с транспортно ю тарой; транспортная тара - с потребительской тарой и такое др..
. Параметр продукции - это количественная характеристика свойств продукции или ее состояний, которые определяют назначение продукции и условия ее использования. Параметры продукции приводятся в нормативных документахх.
Согласно характерными свойствами изделий различают наиболее важные параметры продукции:
o размерные параметры (размер одежды и обуви, вместимость посуды);
o параметры веса (масса отдельных видов спортивного инвентаря);
o параметры, характеризующие производительность машин и приборов (производительность вентиляторов, скорость движения транспортных средств);
o энергетические параметры (мощность двигателя).
В 1953 г.. Международная организация по стандартизации (И8О) приняла. Международные рекомендации по преобладающих чисел. И8О/Р3, которые стали основой для разработки параметрических стандартов во многих странах сви и ту. Рекомендациям, кроме ряда. Я 5 вошли рядыЯ 10 ,. Я 20 ,. Я 40 , которые также получили название рядов. Ренара. Существуют еще два дополнительных ряда. ЯЯ 80 и. Яко, которые используют только в отдельных, технически обоснованных случаях.
. Ряды предпочтительных чисел должны отвечать следующим требованиям:
o представлять собой рациональную систему градаций, что соответствует потребностям производства и эксплуатации изделий;
o быть бесконечными, как в сторону малых, так и больших чисел, т.е. допускать установления неограниченного количества параметров или размеров в направлении как увеличение их значения, так и уменьшения;
o включать все последовательные десятикратные или дробные значения каждого числа ряда и единицу;
o быть простыми, чтобы их было легко запоминать.
Преобладающим числам присущи определенные математические закономерности. Так, при установлении размеров и параметров изделий широкое применение нашли ряды чисел, которые построены на основе арифметической или геометрической прогрессии.
простые ряды предпочтительных чисел строятся на основе арифметической прогрессии - такой последовательности чисел, в которой разница между следующим и предыдущим членами остается постоянной, то есть:
а п = а 1 + d (п - 1)
где а1 - первый член прогрессии;
d - разность прогрессии;
п - номер взятого члена.
Положительным моментом является то, что арифметический ряд прост, не требует закругления чисел, но его существенным недостатком является относительная неравномерность в этих рядах есть то, что они просты, не требуют закругленным ния чисел. Но существенным недостатком является относительная неравномерность. При постоянной абсолютной разницы между членами ряда относительная неравномерность резко уменьшается. Так, относительная разница между членами арифметического ря ду 1, 2 10 для чисел 1 и 2 составляет 100%, а для чисел 9-10 всего 11%. Если изменение относительной разности для членов этого ряда изобразить графически, то получим зависимость, согласно которой при росте абсолютных значений членов арифметического ряда относительная разница уменьшаетсяншується.
Ряды предпочтительных чисел, основанные на арифметической прогрессии, мало используются в параметрических стандартах. Они применяются, например, в стандартах размеров обуви, диаметров подшипников когда в ния, диаметров метрических резьб, модулей зубчатых колес тощо.
В большинстве случаев наиболее пригодны для стандартизации параметров геометрические ряды чисел. Однако геометрических рядов бесконечно много, поэтому предстоит выбирать из них такие, которые будут иметь определенные перева аги перед другими.
. Геометрическая прогрессия - это ряд чисел, в котором каждое последующее число, которое получают умножением предыдущего на одно и тоже число, которое называется знаменателем прогрессии
ап = а1 o q п-1
Геометрическая прогрессия имеет ряд полезных свойств:
1 относительно разница между любыми соседними членами ряда постоянный. Любой член прогрессии больше предыдущего на 100% %.
2. Произведение или доля любых членов прогрессии является членом этой прогрессии. Это свойство используется при увязке между собой параметров, подлежащих стандартизации в пределах одного ряда подавляющее их чисеел.
Геометрические прогрессии позволяют согласовывать между собой параметры, которые связаны не только линейной, а также и квадратичной, кубической и другими зависимостями. Еще в. Древней. Римской империи диаметры колес водопроводов были выбраны согласно геометрической прогрессией. Во. Франции в 1805 г размеры типографского шрифта было установлено также в соответствии с геометрической прогрессесії.
История образования рядов предпочтительных чисел связана с именем офицера французского инженерного корпуса. Шарля. Ренара, который в 1877-1879 гг заложил научные основы по использованию предпочтительных чисел для конст труювання. Учитывая преимущество геометрической прогрессии,. Ренар за основу длину и построил ряд, приняв такой знаменатель прогрессии, который обеспечивает гдее-
Параметры и размеры изделий, серийно выпускаемых, устанавливают в соответствии с основных рядов предпочтительных чисел. Но допускается использование производных рядов. Их получают из основных рядов путем отбора ру 2 -, 3 -, 4-го или n-го члена основного или дополнительного ряда. Например, R R 5/2 - производный ряд, полученный из каждого 2-го члена основного ряда R 5 . Производные ряды используют тогда, когда ни один из основных рядов не удовлетворяет заданным требованиям и вводятся градации числовых характеристик, которые зависят от параметров и размеров, образованные на базе основных рядев.
Введение во всех отраслях промышленности единого порядка установления числовых значений
параметров и размеров для объектов стандартизации, а также переход от одних числовых значений параметров к другим с помощью системы преобладающих чисел (параметрических рядов) позволяет уменьшать кол ость типоразмеров, экономить материалы, согласовывает и связывает между собой различные виды изделий, материалов, полуфабрикатов, транспортных средств
производственного оборудования.
Разработка параметрических стандартов на объекты стандартизации осуществляется поэтапно:
o выбор номенклатуры параметров;
o выбор диапазона параметрического ряда;
o выбор градации параметрического ряда.
. Параметрический ряд - это совокупность числовых значений параметров, построенная в определенном диапазоне на основе принятой системы градаций.
Для определения параметрического ряда следует учитывать его две характеристики: диапазон ряда и градацию. Диапазон ряда - это интервал, ограниченный крайними значениями членов ряда градации параметрического р ряда называют математическую закономерность, которая определяет характер интервалов между членами ряда в определенном диапазоне. Выбор оптимальной градации параметрического ряда сводится к нахождению такого ряда пере важных чисел, наибольшим образом соответствовал требованиям народного хозяйства странїни.
Использование системы преобладающих чисел с разными рядами допускает возможность их комбинирования. Большинство параметрических рядов, включенных в действующие параметрических стандартов, построена на основе ряда RR 10 . Это дает основание считать, что ряд Rio является сейчас наиболее целесообразным для построения параметрических рядов на машины и оборудованиея.
. Производные ряды - ряды, которые образуются от основных или дополнительных посредством отбора n-х членов.
Параметрический ряд R40 (со скругленными значениями преобладающих чисел) - 1,0; 1,06; 1,12; 1,18; 1,25; 1,32; 1,40; 1,50; 1,60, 1 1,06.
Итак, сущность параметрической стандартизации заключается в том, что параметры и размеры изделий устанавливают не произвольно, а придерживаясь определенных, четко обоснованных рядов предпочтительных чисел. Поэтому, теорети ичному базой современной стандартизации является система предпочтительных чисел (рис 1510)10).
есть, любые параметры изделия (производительность, число оборотов, скорость, мощность, давление, размеры) руководствуются определенным научно обоснованным рядом преимущественных чисел, тогда изделие будет согласовывается с др. шими, связанными с ним, видами продукции: электродвигатели - с технологическим оборудованием, грузоподъемными устройствами; грузоподъемные устройства - с грузовыми машинами; грузовые машины - с транспортно ю тарой; транспортная тара - с потребительской тарой и такое др..
. Параметр продукции - это количественная характеристика свойств продукции или ее состояний, которые определяют назначение продукции и условия ее использования. Параметры продукции приводятся в нормативных документахх.
Согласно характерными свойствами изделий различают наиболее важные параметры продукции:
o размерные параметры (размер одежды и обуви, вместимость посуды);
o параметры веса (масса отдельных видов спортивного инвентаря);
o параметры, характеризующие производительность машин и приборов (производительность вентиляторов, скорость движения транспортных средств);
o энергетические параметры (мощность двигателя).
В 1953 г.. Международная организация по стандартизации (И8О) приняла. Международные рекомендации по преобладающих чисел. И8О/Р3, которые стали основой для разработки параметрических стандартов во многих странах сви и ту. Рекомендациям, кроме ряда. Я 5 вошли рядыЯ 10 ,. Я 20 ,. Я 40 , которые также получили название рядов. Ренара. Существуют еще два дополнительных ряда. ЯЯ 80 и. Яко, которые используют только в отдельных, технически обоснованных случаях.
. Ряды предпочтительных чисел должны отвечать следующим требованиям:
o представлять собой рациональную систему градаций, что соответствует потребностям производства и эксплуатации изделий;
o быть бесконечными, как в сторону малых, так и больших чисел, т.е. допускать установления неограниченного количества параметров или размеров в направлении как увеличение их значения, так и уменьшения;
o включать все последовательные десятикратные или дробные значения каждого числа ряда и единицу;
o быть простыми, чтобы их было легко запоминать.
Преобладающим числам присущи определенные математические закономерности. Так, при установлении размеров и параметров изделий широкое применение нашли ряды чисел, которые построены на основе арифметической или геометрической прогрессии.
простые ряды предпочтительных чисел строятся на основе арифметической прогрессии - такой последовательности чисел, в которой разница между следующим и предыдущим членами остается постоянной, то есть:
а п = а 1 + d (п - 1)
где а1 - первый член прогрессии;
d - разность прогрессии;
п - номер взятого члена.
Положительным моментом является то, что арифметический ряд прост, не требует закругления чисел, но его существенным недостатком является относительная неравномерность в этих рядах есть то, что они просты, не требуют закругленным ния чисел. Но существенным недостатком является относительная неравномерность. При постоянной абсолютной разницы между членами ряда относительная неравномерность резко уменьшается. Так, относительная разница между членами арифметического ря ду 1, 2 10 для чисел 1 и 2 составляет 100%, а для чисел 9-10 всего 11%. Если изменение относительной разности для членов этого ряда изобразить графически, то получим зависимость, согласно которой при росте абсолютных значений членов арифметического ряда относительная разница уменьшаетсяншується.
Ряды предпочтительных чисел, основанные на арифметической прогрессии, мало используются в параметрических стандартах. Они применяются, например, в стандартах размеров обуви, диаметров подшипников когда в ния, диаметров метрических резьб, модулей зубчатых колес тощо.
В большинстве случаев наиболее пригодны для стандартизации параметров геометрические ряды чисел. Однако геометрических рядов бесконечно много, поэтому предстоит выбирать из них такие, которые будут иметь определенные перева аги перед другими.
. Геометрическая прогрессия - это ряд чисел, в котором каждое последующее число, которое получают умножением предыдущего на одно и тоже число, которое называется знаменателем прогрессии
ап = а1 o q п-1
Геометрическая прогрессия имеет ряд полезных свойств:
1 относительно разница между любыми соседними членами ряда постоянный. Любой член прогрессии больше предыдущего на 100% %.
2. Произведение или доля любых членов прогрессии является членом этой прогрессии. Это свойство используется при увязке между собой параметров, подлежащих стандартизации в пределах одного ряда подавляющее их чисеел.
Геометрические прогрессии позволяют согласовывать между собой параметры, которые связаны не только линейной, а также и квадратичной, кубической и другими зависимостями. Еще в. Древней. Римской империи диаметры колес водопроводов были выбраны согласно геометрической прогрессией. Во. Франции в 1805 г размеры типографского шрифта было установлено также в соответствии с геометрической прогрессесії.
История образования рядов предпочтительных чисел связана с именем офицера французского инженерного корпуса. Шарля. Ренара, который в 1877-1879 гг заложил научные основы по использованию предпочтительных чисел для конст труювання. Учитывая преимущество геометрической прогрессии,. Ренар за основу длину и построил ряд, приняв такой знаменатель прогрессии, который обеспечивает гдее-
Параметры и размеры изделий, серийно выпускаемых, устанавливают в соответствии с основных рядов предпочтительных чисел. Но допускается использование производных рядов. Их получают из основных рядов путем отбора ру 2 -, 3 -, 4-го или n-го члена основного или дополнительного ряда. Например, R R 5/2 - производный ряд, полученный из каждого 2-го члена основного ряда R 5 . Производные ряды используют тогда, когда ни один из основных рядов не удовлетворяет заданным требованиям и вводятся градации числовых характеристик, которые зависят от параметров и размеров, образованные на базе основных рядев.
Введение во всех отраслях промышленности единого порядка установления числовых значений
параметров и размеров для объектов стандартизации, а также переход от одних числовых значений параметров к другим с помощью системы преобладающих чисел (параметрических рядов) позволяет уменьшать кол ость типоразмеров, экономить материалы, согласовывает и связывает между собой различные виды изделий, материалов, полуфабрикатов, транспортных средств
производственного оборудования.
Разработка параметрических стандартов на объекты стандартизации осуществляется поэтапно:
o выбор номенклатуры параметров;
o выбор диапазона параметрического ряда;
o выбор градации параметрического ряда.
. Параметрический ряд - это совокупность числовых значений параметров, построенная в определенном диапазоне на основе принятой системы градаций.
Для определения параметрического ряда следует учитывать его две характеристики: диапазон ряда и градацию. Диапазон ряда - это интервал, ограниченный крайними значениями членов ряда градации параметрического р ряда называют математическую закономерность, которая определяет характер интервалов между членами ряда в определенном диапазоне. Выбор оптимальной градации параметрического ряда сводится к нахождению такого ряда пере важных чисел, наибольшим образом соответствовал требованиям народного хозяйства странїни.
Использование системы преобладающих чисел с разными рядами допускает возможность их комбинирования. Большинство параметрических рядов, включенных в действующие параметрических стандартов, построена на основе ряда RR 10 . Это дает основание считать, что ряд Rio является сейчас наиболее целесообразным для построения параметрических рядов на машины и оборудованиея.
. Производные ряды - ряды, которые образуются от основных или дополнительных посредством отбора n-х членов.
Параметрический ряд R40 (со скругленными значениями преобладающих чисел) - 1,0; 1,06; 1,12; 1,18; 1,25; 1,32; 1,40; 1,50; 1,60, 1 1,06.
Продукция определенного назначения, принципа действия и конструкции - т. е. продукция определенного типа, характеризуется рядом параметров. Параметр продукции - это количественная характеристика ее свойств. Набор установленных значений параметров называется параметрическим рядом . Разновидностью параметрического ряда является размерный ряд .
Обычно типоразмеры деталей, ряды допусков, посадок и другие параметры стандартизируют одновременно для многих отраслей промышленности, поэтому такие стандарты охватывают большой диапазон значений параметров. Чтобы повысить уровень взаимозаменяемости, уменьшить номенклатуру изделий и типоразмеров, удешевить продукцию применяют принцип предпочтительности. Согласно этому принципу устанавливают несколько рядов (например, три) значений стандартизируемых параметров с тем, чтобы при их выборе первый ряд предпочитать второму, второй - третьему.
Процесс стандартизации параметрических рядов заключается в выборе и обосновании целесообразной номенклатуры и численного значения параметров. Решается эта задача с помощью математических методов.
При создании, например, размерных рядов обуви или одежды производят антропометрические измерения большого числа мужчин и женщин различных возрастных групп, проживающих в разных районах страны с последующей обработкой результатов методами математической статистики.
Параметрические ряды машин, приборов, тары рекомендуется строить согласно системе предпочтительных чисел - набору последовательных чисел, изменяющихся в геометрической прогрессии, т. е. выбирать только те значения параметров, которые подчиняются строго определенной математической зависимости, а не любые значения, полученные, например, в результате расчетов.
Основным стандартом в этой области является ГОСТ 8032-84 «Предпочтительные числа и ряды предпочтительных чисел». Данным стандартом устанавливаются числа и ряды предпочтительных чисел, которые должны применяться при установлении градаций и отдельных значений параметров технических объектов (продукции, технологических процессов и т. д.), а также ряды чисел, применяемые в случаях, когда использование рядов предпочтительных чисел невозможно или нецелесообразно. Стандарт не распространяется на параметры технических объектов, естественная закономерность изменения значений которых отличается от закономерностей образования ГОСТ 8032-84.
В основу получения предпочтительных чисел положена геометрическая прогрессии, i-ый член которой . Знаменатель такой прогрессии , где R= 5, 10, 20, 40, 80, 160, а i принимает целые значения в интервале от 0 до R. Значение R определяет число членов прогрессии в одном десятичном интервале. Предпочтительные числа представляют собой округленные значения членов данной прогрессии.
ГОСТ 8032-84 предусматривает четыре основных ряда предпочтительных чисел:
1-й ряд - R5 - 1,00; 1,60; 2,50; 4,00; 6,30; 10,00… имеет знаменатель прогрессии ;
2-й ряд - R10 - 1,00; 1,25; 1,60; 2,00; 2,50;… имеет знаменатель прогрессии ;
3-й ряд - R20 - 1,00; 1,12; 1,25; 1,40; 1,60;… имеет знаменатель прогрессии ;
4-й ряд - R40 - 1,00; 1,06; 1,12; 1,18; 1,25;… имеет знаменатель прогрессии .
Ряды предпочтительных чисел R80 и R160 являются дополнительными.
При выборе того или иного ряда нужно стремиться учитывать интересы не только потребителей продукции, но и ее изготовителей. Частота параметрического ряда должна быть оптимальной, технически и экономически обоснованной: слишком «густой» ряд позволяет максимально удовлетворить нужды потребителей, но номенклатура продукции увеличивается, что приводит к большим производственным затратам, ряд с большим значением Q приводит к увеличению габаритов конструкций, металлоемкости, и т. д.
Из предпочтительных чисел можно составить выборочные ряды, отбирая, например, каждые вторые, третьи или n-е члены основного или дополнительного ряда, начиная с любого ее члена.
Применение системы предпочтительных чисел позволяет не только унифицировать параметры продукции определенного типа, но и увязать по параметрам продукцию различных видов - детали, технологическое оборудование, транспортные средства. Например, практика показала, что параметрические ряды деталей и узлов должны базироваться на параметрических рядах машин и оборудования: ряду параметров машин по R5 должен соответствовать ряд размеров деталей по R10, ряду параметров машин по R10 - ряд размеров деталей по R20 и т. д.
Методы стандартизации .
Стандартизация является не только видом деятельности, но и комплексом методов, необходимых для установления оптимального решения повторяющихся задач и узаконивания его в качестве норм и правил.
Метод стандартизации - это прием или совокупность приемов, с помощью которых достигаются цели стандартизации.
С помощью тех или иных методов выполняются основные работы в области стандартизации. К последним относятся:
Упорядочение объектов стандартизации;
Унификация продукции;
Агрегатирование;
Комплексная стандартизация;
Опережающая стандартизация.
Упорядочение связано, прежде всего, с сокращением многообразия. Результатом работ по упорядочению является, например, ограничительные перечни комплектующих изделий, альбомы типовых конструкций изделий, типовые формы документов.
Упорядочение базируется на следующих методах:
Систематизация;
Кодирование и классификация;
Селекция;
Симплификация;
Типизация;
Оптимизация.
Систематизация объектов, явлений или понятий имеет цель расположить их в определенном порядке и последовательности, образующей четкую систему, удобную для пользования. Наиболее простой формой систематизации является алфавитная система расположения объектов, применяемая, например, в справочниках.
Кодирование представляет собой образование по определенным правилам и присвоение кодов объекту или группе объектов, позволяющее заменить несколькими знаками наименование этих объектов.
Кодовое обозначение характеризуется:
1 алфавитом кода;
2 структурой кода;
3 числом знаков - длиной кода;
4 методом кодирования.
Алфавит кода представляет собой систему знаков (символов), составленных в определенном порядке. Коды могут быть цифровые, буквенные и буквенно-цифровые.
Структура кода представляет собой графическое изображение последовательности расположения знаков кода и соответствующие этим знакам наименования уровней. Структура кода Общероссийского классификатора продукции представлена на рисунке 19.1.
Рис.19.1 Структура кода Общероссийского классификатора продукции
Число знаков в коде определяется его структурой и зависит от количества объектов, входящий в подмножества, образуемые на каждом уровне. Но при этом необходимо иметь в виду возможность появления новых объектов и предусматривать резервные коды.
Коды должны удовлетворять следующим основным требованиям:
Однозначно идентифицировать объекты и/или группы объектов;
Иметь минимальное, но достаточное число знаков;
Иметь достаточный резерв для кодирования вновь возникающих объектов;
Быть удобными для использования человеком, а также для компьютерной обработке закодированной информации;
Обеспечивать возможность автоматического контроля ошибок.
Классификация - это разделение множества объектов на классификационные группы по сходству или различию на основе определенных признаков в соответствии с принятыми правилами.
Селекция объектов стандартизации - деятельность, заключающаяся в отборе таких конкретных объектов, которые признаются целесообразными для дальнейшего применения и производства.
Симплификация - это форма стандартизации, цель которой уменьшить число типов изделий до числа, достаточного для удовлетворения существующих в данное время потребностей. При симплификации обычно исключают разновидности изделий, их составных частей и деталей, которые не являются необходимыми. В объекты симплификации не вносят какие-либо технические усовершенствования.
Процессы селекции и симплификации осуществляются параллельно. Им предшествует классификация и ранжирование объектов и специальный анализ перспективности и сопоставления объектов с будущими потребностями.
Типизация объектов стандартизации - разработка и установление типовых конструкций, правил, форм документации. Отобранные конкретные объекты могут подвергаться каким-либо техническим преобразованиям, направленным на повышение их качества и универсальности.
Оптимизация - заключается в нахождении оптимальных параметров и значений показателей качества и экономичности.
Унификация - это приведение объектов одинакового функционального назначения к единообразию по установленному признаку и рациональное сокращение числа этих объектов на основе данных об их эффективной применяемости. При унификации устанавливают минимально необходимое, но достаточное число типов, видов, типоразмеров, изделий, сборочных единиц и деталей, обладающих высоким показателем качества и полной взаимозаменяемостью.
Эффективность работ по унификации определяется уровнем унификации.
Под уровнем унификации изделий понимают их насыщенность унифицированными частями. При этом унифицированной составной частью данной группы изделий может быть деталь, сборочная единица (узел, модуль) или другая составная часть двух или более изделий данной группы или комплекса. Показатели уровня унификации определяются коэффициентами применяемости К пр. , повторяемости К п.
Коэффициент применяемости показывает уровень применяемости составных частей, т. е. уровень использования во вновь разрабатываемых конструкциях деталей, узлов, механизмов, применявшихся ранее в аналоговых конструкциях. В различных отраслях его определяют с помощью дифференцированных показателей:
Показатель уровня унификации по числу типоразмеров определяется по формуле
,
где: n - общее число типоразмеров;
n 0 - число типоразмеров, разработанных впервые;
Показатель уровня унификации по составным частям изделия:
,
№ - число оригинальных составных частей;
Показатель уровня унификации по стоимостному выражению:
,
где: С - стоимость общего числа составных частей изделия;
С 0 - стоимость числа оригинальных составных частей изделия.
Полную характеристику уровня унификации дает комплексный показатель
,
где: С у - средняя стоимость веса материалов унифицированных деталей;
С т - средняя стоимость веса материала изделия в целом;
h - средняя стоимость нормо-часа;
А у.в. - вес всех унифицированных деталей;
А у.т. - суммарная трудоемкость изготовления унифицированных деталей;
А д.в. - общий вес изделия;
А д.т. - полная трудоемкость изготовления изделия.
Коэффициент повторяемости составных частей в общем числе составных частей данного изделия характеризует уровень унификации и взаимозаменяемости составных частей изделий определенного типа:
,
где: N - общее число составных частей изделия;
n - число оригинальных типоразмеров.
Направления, виды и этапы проведения работ по унификации изделий устанавливает ГОСТ 23945.0-80 «Унификация изделий. Основные положения».
Агрегатирование - принцип создания машин, оборудования, приборов и других изделий из унифицированных стандартных агрегатов, устанавливаемых в изделии в различном числе и комбинациях. Эти агрегаты должны обладать полной взаимозаменяемостью по всем эксплуатационным показателям и присоединительным размерам. При этом стремятся из минимального числа типоразмеров автономных агрегатов создать максимальное число компоновок оборудования.
Комплексная стандартизация (КС) - вид работ по стандартизации, при котором осуществляется целенаправленное и планомерное установление и применение системы взаимоувязанных требований как к самому объекту комплексной стандартизации в целом и его основным элементам, так и к материальным и нематериальным факторам, влияющим на объект, в целях оптимального решения конкретной задачи. Применительно к продукции - это установление и применение взаимосвязанных требований к качеству готовых изделий, необходимого для их изготовления сырья, материалов и комплектующих, условий сохранения и потребления
Опережающая стандартизация (ОС) - это стандартизация, заключающаяся в установлении повышенных по отношению к уже достигнутому на практике уровню норм, требований к объектам стандартизации, которые, согласно прогнозам, будут оптимальными в последующее время. Опережение может относиться как к изделию в целом, так и к наиболее важным параметрам и показателям качества, методам и средствам производства, испытаний и т. д.
Стандарты не могут только фиксировать достигнутый уровень развития, т. к. из-за высоких темпов морального старения многих видов продукции они могут стать тормозом технического прогресса. Стандарты должны устанавливать перспективные показатели качества для продукции, производство которой еще не начато или находится в начальной стадии.
Нормативный документ - документ, устанавливающий правила, общие принципы или характеристики, касающиеся различных видов деятельности или их результатов.
Термин «нормативный документ» является родовым, охватывающим такие понятия, как стандарты, правила, рекомендации, кодексы установившейся практики, общероссийские классификаторы.
Документирование - деятельность по установлению структуры и состава документации.
Регламент - документ, содержащий обязательные правовые нормы и принятый органом власти.
Классификатор - представляет собой документ, содержащий систематизированный перечень кодов и наименований объектов классификации и классифицированных группировок, разработанный и утвержденный в установленном порядке, обязательный для применения на различных уровнях управления.
В зависимости от уровня утверждения и сферы применения разрабатываются классификаторы следующих категорий:
- общероссийские , например, Общероссийский классификатор отраслей народного хозяйства ОКОНХ, Общероссийский классификатор предприятий и организаций ОКПО, Общероссийский классификатор стандартов ОКС, Общероссийский классификатор единиц измерения ОКЕИ;
- отраслевые ;
- предприятий (объединений, организаций и т. д.).
По статусу утверждения и области применения классификаторы приравниваются соответственно к государственным, отраслевым стандартам и стандартам предприятия.
Общероссийские классификаторы утверждены Росстандартом России (ныне Федеральное агентство по техническому регулированию) и их применение является обязательным на уровне государственного управления и межотраслевого сотрудничества. Отраслевые классификаторы действуют в рамках утвердившей их отрасли. В качестве классификаторов предприятий могут служить выборки из общероссийских и отраслевых классификаторов.
Правила - документ, устанавливающий обязательные для применения организационно-технические и/или общетехнические положения, порядки, методы выполнения работ.
Норма - положение, устанавливающее количественные или качественные критерии, которые должны быть удовлетворены.
Кодекс установившийся практики - документ, рекомендующий практические правила или процедуры проектирования, изготовления, монтажа, технического обслуживания или эксплуатации, оборудования конструкций или изделий. Этот документ может быть стандартом, частью стандарта или самостоятельным документом.
Согласно закону «О защите прав потребителей» в понятие «стандарт» входят - государственные стандарты, санитарные нормы и правила, строительные нормы и правила, государственные образовательные стандарты, которые устанавливают в соответствии с законом обязательные требования к качеству товаров (работ, услуг).
Стандарты можно разделить на следующие категории:
Государственный стандарт РФ (ГОСТ Р),
Межгосударственный стандарт (ГОСТ),
Стандарты отраслей (ОСТ),
Стандарт общественного объединения (СТО),
Стандарт предприятия,
Международный стандарт
Государственный стандарт РФ (ГОСТ Р) - национальный стандарт, принятый федеральным органом исполнительной власти по стандартизации
К объектам государственных стандартов относят:
1 организационно-методические и общетехнические объекты межотраслевого применения , например положения, обеспечивающие техническое единство при разработке, производстве, эксплуатации продукции, общие правила обеспечения качества продукции, правила оформления документации, организация работ по стандартизации и сертификации, метрологические правила и нормы и др.
2 продукцию, работы и услуги, имеющие межотраслевое значение.
При стандартизации продукции (услуг) в государственные стандарты включают требования к качеству продукции (услуг), обеспечивающие безопасность для жизни, здоровья, имущества, охрану окружающей среды, совместимость и взаимозаменяемость; методы контроля соответствия обязательным требованиям; методы маркировки как средство информации о выполнении обязательных требований и правилах безопасного использования продукции.
ГОСТ Р устанавливают на продукцию массового и крупносерийного производства, изделия, прошедшие государственную аттестацию; экспортные товары, на нормы, правила, требования, понятия, обозначения и другие объекты, которые необходимы для обеспечения оптимального качества продукции, единства и взаимосвязи различных отраслей науки, техники, производства.
Государственные стандарты (ГОСТ Р) обязательны для всех предприятий, организаций и учреждений страны, граждан, министерств, ведомств, органов государственного и местного управления.
Разработку ГОСТ Р осуществляют технические комитеты по стандартизации, руководствуясь действующим законодательством РФ.
ГОСТ Р утверждался Росстандартом России или Госстроем России (для стандартов в области строительства); в настоящее время эти функции выполняет Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. Срок действия, как правило, не устанавливается. После утверждения стандарта ему присваивается индекс ГОСТ Р, номер стандарта и две последние цифры года утверждения - ГОСТ Р 248-99.
ГОСТ Р имеет статус закона и обязателен к применению на всей территории РФ.
Межгосударственные стандарты (ГОСТ) . Представителями бывшего СССР 13.03.1992 г. было подписано Соглашение о проведении согласованной политики в области стандартизации. Согласно этому документу действующие ГОСТы были признаны в качестве межгосударственных стандартов, они применяются и сейчас на территории РФ и присоединившихся к ней государств без переоформления с введением их в действие постановлением Росстандарта.
На межправительственном уровне был создан Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации МГС, в результате деятельности которого сохранены существовавшие в СССР фонды нормативных документов и эталонная база - около 25тыс. государственных стандартов, 35 классификаторов, 140 метрологических инструкций.
Межгосударственные стандарты и изменения к ним применяются по решению МГС, заседания которого проходят 2 раза в год.
Стандарты отраслей (ОСТ) - разрабатываются применительно к продукции, работам и услугам отраслевого значения в случаях, когда на объекты стандартизации отсутствуют государственные стандарты РФ или при необходимости установления требований, превышающих требования ГОСТ РФ (требования ОСТ не должны противоречить обязательным требованиям государственных стандартов). К отраслевым стандартам относятся, например, типоразмерные ряды и типовые конструкции изделий отраслевого применения. ОСТ используют все предприятия и организации данной отрасли (например, станкостроительной, автотракторной и т. д.), а также предприятия и организации, разрабатывающие и применяющие изделия данной отрасли. Иные субъекты хозяйственной деятельности применяют ОСТы на добровольной основе.
ОСТ утверждается министерством (ведомством), являющимся ведущим в производстве данного вида продукции. После утверждения им присваивается индекс ОСТ, цифровой код отрасли, точка, номер стандарта и две последние цифры года утверждения (пересмотра) - ОСТ 3.348-98.
Стандарты общественных объединений, научно-технических и инженерных обществ (СТО ) разрабатывают и утверждают, как правило, на принципиально новые виды продукции, услуг или процессов, передовые методы контроля, измерений, испытаний, анализа, а также на нетрадиционные технологии и принципы управления производством.
Необходимость применения СТО субъекты хозяйственной деятельности определяют самостоятельно и несут за это ответственность.
СТО подлежит согласованию с соответствующими надзорными органами, если устанавливаемые в них положения затрагивают безопасность людей, имущества и окружающей среды.
Требования СТО должны быть не ниже уровня обязательных требований государственных стандартов.
Обозначение состоит из индекса СТО, аббревиатуры общества, регистрационного номера, тире, две последние цифры года утверждения - СТО РосГео 15-017-2000 (Российское геологическое общество)
Стандарты предприятий (СТП) разрабатывают и утверждают предприятия и объединения на создаваемые и применяемые только на данном предприятии продукцию, процессы и услуги. Им присваивается индекс СТП, цифровой код предприятия, цеха, отдела, объекта стандартизации и две последние цифры года утверждения - СТП 0005-48-553-44-92. СТП не распространяются на поставляемую продукцию и государственной регистрации не подлежат.
Технические условия (ТУ) - имеют статус и технического, и нормативного документа. Несмотря на то, что в ФЗ «О техническом регулировании» ТУ не представлены как документы по стандартизации, этот вид документов востребован отечественной практикой, и на сегодняшний день фонд ТУ насчитывает около 120 тыс. единиц.
ТУ могут выполняют роль нормативного документа, только в том случае, когда на них делаются ссылки в договорах или контрактах.
В соответствии с ГОСТ 2.114 ТУ разрабатывают: на одно конкретное вещество, изделие, материал и т. д., или на группу изделий, материалов и т. д.
ТУ разрабатываются предприятием-изготовителем в тех случаях, когда отсутствует соответствующий ГОСТ на технические условия, или когда изготовитель намерен выпустить продукцию с более высокими качественными показателями, чем те, которые заложены в соответствующем стандарте. В отличие от стандартов они разрабатываются в более короткие сроки, что позволяет оперативно организовать выпуск новой продукции
Главное требование к ТУ - недопущение снижений требований (по сравнению со стандартом) к безопасности продукции, а также отсутствие противоречий с государственными стандартами, распространяющимся на данную продукцию.
ТУ применяют на территории РФ в соответствии с договорными обязательствами и лицензиями на право производства и реализации продукции и услуг.
ТУ утверждает предприятие изготовитель и присваивает ему обозначение по следующей структуре: индекс ТУ, четырехразрядный код по Общероссийскому классификатору продукции разделенным тире трехразрядного регистрационного номера, восьмиразрядного кода предприятия по Общероссийскому классификатору предприятий и организаций и двух последних цифр года утверждения документа - ТУ 4521-164-34267369-99. После утверждения ТУ подлежат государственной учетной регистрации.
Международный стандарт (ИСО) разрабатывает и выпускает международная организация по стандартизации. На основе ИСО создаются национальные стандарты, их используют для международных экономических связей.
После утверждения международному стандарту присваивается индекс, номер стандарта и год утверждения - ИСО/Р 1989.
Стандарты имеют юридический статус закона на соответствующих уровнях управления.
В качестве основы при разработке технических регламентов и национальных стандартов Соглашением по техническим барьерам в торговле предусмотрено полное или частичное использование международных стандартов.
Существует три варианта применения в РФ международных и национальных стандартов других стран в зависимости от степени использования международного документа и формы его представления.
1 Прямой метод или метод обложки - представляет принятие государственного стандарта, представляющего аутентичный (т. е. текст документа, официально признанный равнозначным другому тексту, но составленному на другом языке) текст на русском языке соответствующего международного документа. При этом обозначение состоит из индекса ГОСТ Р, обозначение соответствующего международного стандарта, без указания года его принятии, тире, две последние цифры года утверждения ГОСТ Р. Пример: ГОСТ Р ИСО 9001-2000.
2 Прямой с дополнениями - принятие государственного стандарта, представляющего аутентичный текс на руссом языке соответствующего документа с дополнительными требованиями, отражающими специфику потребностей России. Обозначение состоит - ГОСТ Р порядковый номер, год утверждения, в скобках международный стандарт. Пример: ГОСТ Р 50231-92 (ИСО 7173-89).
3 Принятие ОСТ, СТП, СТО на основе международного стандарта до принятия их в качестве государственного - т. е. локальное использование стандарта отраслью, предприятием, в случае неподготовленности органов или субъектов РФ к применению международного стандарта.
Все остальные варианты можно квалифицировать как использование международных стандартов в качестве источников исходной информации.
Виды стандартов. В России действует несколько видов стандартов, которые отличаются спецификой объекта стандартизации:
Стандарты основополагающие;
Стандарты на продукцию, услуги;
Стандарты на работы (процессы);
Стандарты на методы контроля, измерений, испытаний, анализа и др.
Стандарты основополагающие разрабатывают с целью содействия взаимопонимания, технического единства и взаимосвязи деятельности в различных областях науки, техники и производства. Этот вид стандартов устанавливает такие организационные принципы и положения, требования, правила и нормы, которые рассматриваются как общие для этих сфер и должны способствовать выполнению целей, общих как для науки, так и для производства. Они обеспечивают их взаимодействие при разработке, создании и эксплуатации продукта или услуг таким образом, чтобы выполнялись требования по охране окружающей среды, безопасности продукта или процесса для жизни, здоровья и имущества человека, ресурсосбережения и т. д.
Примеров основополагающих стандартов могут быть комплексные стандарты ЕСКД, ЕСДП, ЕСТД.
Стандарты на продукцию, услуги устанавливают требования к группам однородной продукции (услуг) или к конкретной продукции (услугам).
Примером могут быть:
Стандарты общих технических требований;
Стандарты параметров и (или) размеров;
Стандарты типов конструкции, размера, марки, сортамента;
Стандарты правил приемки и т. д.
Стандарты общих технических требований регламентируют общие для группы однородной продукции нормы и требования, обеспечивающие оптимальный уровень качества, который должен быть заложен при проектировании и задан при изготовлении конкретных видов продукции.
В зависимости от вида и назначения продукции могут устанавливаться требования к ее физико-механическим свойствам; надежности и долговечности; технической эстетике (окраске, отделке…), исходным материалам и т. д.
Стандарты параметров и (или) размеров устанавливают параметрические или размерные ряды продукции по основным потребительским или эксплуатационным характеристикам на базе которых должна проектироваться продукция конкретных типов, моделей, марок.
Стандарты типов конструкции, размера, марки, сортамента определяют конструктивные исполнения и основные размеры группы изделий, номенклатуру марок и химический состав материала ил сырья, регламентируют геометрические формы и размеры продукции.
Стандарты правил приемки регламентируют порядок приемки определенной группы или вида продукции для обеспечения единства требований при приемки продукции по качеству и количеству.
Стандарты правил маркировки, упаковки, транспортирования и хранения нормируют требования к потребительской маркировки продукции с целью информации потребителя об основных характеристиках продукции, упаковке и т. п.
Стандарты правил эксплуатации и ремонта устанавливают общие правила, обеспечивающие в заданных условиях работоспособность изделия и гарантирующие их эксплуатацию.
Стандарты на процессы устанавливают требования к конкретным процессам, которые осуществляются на разных стадиях жизненного цикла продукции.
Стандарты этой группы включают следующие нормативы:
Требования к методам автоматизированного проектирования продукции;
Схемы технологического процесса изготовления продукции;
Требования к технологическим режимам и влияющим на них факторам;
Правила потребления (эксплуатации);
Общие требования к хранению, транспортированию, ремонту и утилизации;
Требования безопасности для жизни и здоровья людей и т. д.
Особое место занимают экологические требования.
Стандартизации подлежат предельно допустимые нормы различного рода воздействий технологий на окружающую среду. Эти воздействия могут носить химический (выброс вредных химикатов), физический (радиационное излучение), биологический (заражение микроорганизмами), механический (разрушение) характер, опасный в экологическом отношении.
Экологические требования включают:
Условия применения определенных материалов и сырья, потенциально вредных для окружающей среды;
Параметры эффективности работы очистного оборудования;
Правила аварийных выбросов;
Предельно допустимые нормы сбросов загрязняющих веществ.
Стандарты на методы контроля (испытаний, измерений, анализа) должны в первую очередь обеспечивать всестороннюю проверку всех обязательных требований к качеству продукции (услуги). Стандарты этой группы устанавливают порядок отбора проб (образцов) для испытаний, методы испытаний (контроля, анализа, измерения) потребительских или эксплуатационных характеристик определенной группы продукции с целью обеспечения единства оценки показателей качества; приводятся четкие рекомендации по условиям выбора того или иного метода, либо данные по их отличительным характеристикам.
Любое изделие характеризуется определенными параметрами (геометрические размеры, мощность, производительность, скорость, прочность и др.) Параметры изделий подразделяются на основные, главные и второстепенные.
Основные параметры это совокупность всех параметров, которые характеризуют эксплуатационные (потребительские) качества изделия.
Главным параметром называют такой параметр из числа основных, который наиболее полно характеризует изделие; остается неизменным длительное время и может измениться только при внедрении более совершенных изделий.
Второстепенные параметры зависят от различных усовершенствований и отличаются нестабильностью.
Рассмотрим для примера автомобильную разливочную станцию (АРС). Она характеризуется многими параметрами; емкость цистерны, временем заполнения, временем опорожнения, длиной дегазируемой (дезинфицируемой) полосы, количеством одновременно обрабатываемых объектов техники и др. Все эти параметры являются основными и входят в описание основных технических данных.
Но среди этих параметров есть главный, который наиболее полно характеризует изделие, остаётся неизменным при любых усовершенствованиях данного образца. Таким параметром в нашем примере является ёмкость цистерны. Остальные параметры являются вспомогательными, ибо они зависят от различных условий, возможных усовершенствований и отличаются нестабильностью.
Однако, в стране имеется много потребителей, которым нужны автомобильные цистерны различных ёмкостей. И что же, каждому заказчику изготовлять цистерны той ёмкости, которые нужны ему? Но это экономически невыгодно.
Аналогичная задача стоит во многих областях: какой мощности выпускать электродвигатели, каких диаметров выпускать трубы, болты и т.д. Для решения этого вопроса необходимо знать:
крайние значения главных параметров исходя из потребностей страны;
закономерность изменения интервала между соседними значениями главного параметра.
То есть, необходимо построить ряд значений главного параметра, называемого параметрическим рядом, состоящим из ряда предпочтительных чисел.
Допустим, что для изготовления каких-либо машин желательно применять болты семи диаметров: 24, 25, 26, 27, 28, 29, и 30 мм. В этом случае для нарезки резьбы на болтах и в гайках, а также для сверления отверстий под болты понадобится семь комплектов резьбонарезного инструмента и сверл. Если же применить болты только трёх размеров (24, 27 и 30 мм), то понадобится всего три комплекта металлорежущего инструментов; сократится число переналадок оборудования для изготовления болтов и гаек и для сверления отверстий под болты, уменьшится разнообразие запасных деталей и, следовательно, упростится ремонт машин.
В данном примере один ряд размеров заменён другим, более рациональным рядом. Так как числа второго ряда создают более благоприятные условия для проектирования, изготовления и эксплуатации изделия, то они являются предпочтительными.
Подобные примеры можно было привести и с потребностями в большом разнообразии емкостей автомобильных цистерн, мощностей электродвигателей, диаметров труб и т.д. Но из большого числа разнообразия данных цифр необходимо выбрать предпочтительные числа, которые в своей совокупности составляли бы параметрический ряд.
Естественно, что для главных параметров различных изделий необходимы различные ряды предпочтительных чисел. И здесь возникают вопросы: как построить тот или иной ряд предпочтительных чисел, сколько должно быть параметрических рядов.
В этой связи необходимо построить эти параметрические ряды и стандартизировать их. Тогда рассчитав главный параметр изделия необходимо брать его из числа предпочтительных чисел того или иного параметрического ряда. Система параметрических рядов и предпочтительных чисел является основой государственной стандартизации и её теоретической базой.
Смысл этой системы заключается в возможности использования лишь тех значений параметров и размеров, которые входят в систему предпочтительных чисел и подчиняются строго определённой математической зависимости, а не любых значений полученных в результате расчетов или принимаемых в порядке волевого решения. Применение предпочтительных чисел позволяет широко унифицировать размеры и параметры как внутри, так и между отраслями промышленности.
Ряды предпочтительных чисел могут быть выражены в виде арифметических или геометрических прогрессий.
Элементарные арифметические или геометрические прогрессии можно представить следующими примерами:
0,3-0,6-0,9-1,2-1,5…
25-50-75-100-125…
Арифметический ряд характерен тем, что в нём разность между любыми двумя следующими друг за другом числами ряда всегда постоянна. В приведенных примерах эта разница составляет соответственно 1; 0,3 и 25. Применение арифметической прогрессии не требует округления чисел. Арифметический ряд является простым.
Существенным недостатком такого ряда является ее относительная неравномерность. При постоянной абсолютной разности относительная разность между членами при возрастании ряда резко уменьшается. Так, относительная разность между членами арифметического ряда 1, 2, 3… 10 для чисел 1 и 2 составляет 200%, а для чисел 9 и 10 всего 11%. В арифметическом ряду 25, 50, 75,…, 475, 500 для чисел 25 и 50 разность составляет 200%, а для 475 и 500 - только 5%. Это свойство простого арифметическою ряда ограничивает возможность его использования, хотя в ряде случаев он и находит применение в практике стандартизации.
Наиболее удобными, являются геометрические ряды, так как при этом получается одинаковой и относительная разность между любыми смежными числами ряда. Это важное свойство объясняется тем, что геометрическая прогрессия является рядом чисел, в котором отношение двух смежных членов всегда постоянно для данного ряда и равно знаменателю прогрессии:
1-2-4-8-16-32…
1-1,1-1,21-1,331…
10-100-1000-10000…
Так, в ряду геометрической прогрессии 1,2,4..32 порядковый номер (i) цифры 32 будет 5 (порядковый номер для единицы является 0). Тогда Ni =2 5 =32.
Геометрические прогрессии обладают важными свойствами, имеющими большое практическое значение.
В связи с перечисленными свойствами геометрической прогрессии, зависимости, определяемые из произведений членов или их целых степеней, всегда будут подчиняться закономерностям ряда. Так, если ряд определяет линейные размеры, то площади или объемы, образованные из этих линейных величин, подчиняются его закономерности.
Таким образом, ряды предпочтительных чисел лучше выражать в виде геометрической прогрессии. Но какие числа брать в качестве знаменателя прогрессии?
Оказалось, что для целей стандартизации наиболее удобными оказались ряды предпочтительных чисел, включающие число 1 и имеющие знаменатель.
Ныне Госстандартом РФ установлены четыре основных ряда предпочтительных чисел (R5, R1O, R20 и R40) и дополнительный ряд предпочтительных чисел (R80), применение которого допускается в отдельных, только технически обоснованных случаях. Все эти ряды представляют собой десятичные ряды с округлёнными значениями чисел геометрических прогрессий со знаменателями.
Как видно, корень квадратный из знаменателя прогрессии предшествующего ряда равен знаменателю прогрессии последующего ряда:
1,25; =1,12; =1,06; =1,03.
В таблице представлены предпочтительные числа четырёх основных параметрических рядов. Количество чисел в десятичном ряду равно 5; десятого -10; двадцатого - 20; сорокового - 40 и восьмидесятого - 80. При этом каждый последующий ряд включает все числа предыдущих рядов, т.е. десятый ряд включает все числа пятого ряда, двадцатый - все числа пятого и десятого рядов и т.д.
Ряды предпочтительных чисел безграничны в обоих направлениях. Числа свыше 10 получаются умножением значений, установленных в интервале 1…10 на 10; 100; 1000 и т.д., а числа менее 1 - на 0,1; 0,01; 0,001 и т.д.
Начиная с десятого ряда среди предпочтительных чисел имеется число 3,15 равное приблизительно?. Следовательно, длины окружностей и площадей кругов, диаметры которых являются стандартизируемыми параметрами следует выражать предпочтительными числами. Это относится и к окружным скоростям, цилиндрическим и сферическим поверхностям и объемам.
Таким образом, представленные в таблице параметрические ряды предпочтительных чисел являются основой для разработки параметрических стандартов на машины, оборудование и приборы. В этих стандартах указывается ряд предпочтительных чисел для главного параметра, определяющего эксплуатационные и технологические возможности машины. Так, например, установлено, что классы точности средств измерения (манометров, термометров и др.) должны выбираться и назначаться из пятого параметрического ряда, т.е. должны быть 1; 1,6; 2,5; 4,0: 6,0, где n=1, 0, -1, -2 и т.д.). Диаметры корпусов манометров и вакуумметров приняты равными 160 мм и 250 мм.
Выбрав ряд предпочтительных чисел для главного параметра, выбирают ряды для вспомогательных параметров и других стандартизируемых размеров. При этом, следует предпочитать ряд R5 ряду R10; R10-ряду R20, R20-ряду R40.
Следует отметить, что сейчас уже разработаны по рекомендации Международной организации по стандартизации (ИСО) более округлённые значения предпочтительных чисел R» (1-го округления) и R» (2-го округления). Относительно R» даётся оговорка, что их следует по возможности избегать во всех отношениях.
Для 5-го ряда предусмотрены R» 5 (1,5 и 6); для 10-го ряда-R10 (3,2) и R» 10 (1,2; 1,5; 3; 6). Для 20-го ряда даются значения R 20 (1,1; 2,2; 3,2; 3,6) и значения R» 20 (1,2; 3; 3,5; 5,5; би7).
Универсальность параметрических рядов предпочтительных чисел позволяет широко использовать их во всех отраслях промышленности. Так, номинальные мощности электродвигателей и генераторов установлены по ряду R10 и в пределах от 100 до 1000 кВт. Этот ряд мощностей составляет: 100 - 125 -160 -200 -250 - 320 -400-500-630-800 - 1000.
Верхние пределы измерения для манометров установлены no ряду R5: 1 - 1,6 - 2,5 - 4 - 6 - 10 - 16 - 25 - 40 - 60 - 100 - 160 - 250 - 400 -600 - кгс/см.
Однако, несмотря на универсальность приведённых рядов Международная организация по стандартизации (ИСО) приняла решение о необходимости разработать систему рядов предпочтительных чисел для линейных размеров в машиностроении. Это связано с тем, что наибольшее количество числовых значений, применяемых в технике, приходится на долю линейных размеров, измеряемых в единицах длины первой степени (мм, см, м, км), Именно линейные размеры, в большинстве случаев, определяют требования взаимозаменяемости деталей, которые должны иметь одинаковые номинальные размеры и допуски. Размеры допусков в ряде случаев очень малы и получить такие значения можно деля числа в десятичном интервале рядов R5 - R40 на 10, 100, 1000 и т.д. Но при этом, особенно при определении посадочных размеров, может оказаться, что предпочтительные числа в рядах R5 - R40 будут недостаточно округлёнными.
Поэтому, для линейных размеров разработаны ряды Ra5, Ral0, Ra20, Ra40 с большим округлением чисел (буква «а» означает, что ряд содержит округлённые числа).
Ряды линейных размеров (Ra5 - Ra40) разработаны на основе рядов R5 - R40 для всех десятичных интервалов от 0,001 до 20000 мм. Так предпочтительными числами в ряду R5 являются:
Для интервала 0,001 линейного размера: 0,001; 0,002; 0,003; 0,004; 0,006 (т.е. размер 0,0016 в ряду R5 округлён до 0,002, а размер 0,0025 в ряду R5 округлён до 0,003).
R5… 10=1.5849=1.6
R10… 10=1,2589=1,25
R20… 10=1,1220=1,12
R40… 10=1,0593=1,06
R80… 10=1.0292=1.03
(разность +1,26% до - 1,01%)
Для интервала 0,01 линейного размера: 0,010; 0,016; 0,025; 0,040; 0,060 (здесь, размер 0,063 в ряду R5 округлён до 0,060).
Для интервала 0,1 линейного размера: 0,1: 0,16; 0,25; 0,40; 0,60 (здесь тоже размер 0,63 в ряду R5 округлён до 0,60).
Для интервала 1,0 и 10 линейных размеров размеры 6,3 и 63 округлены до 6,0 и 60 и т.д.
Аналогичные округления в пределах указанных интервалов имеются и в рядах Ra10, Ra20 и Ra40.
Таким образом, основными параметрическими рядами предпочтительных чисел являются ряды R5 - R40, а для линейных размеров ряды Ra5 - Ra40, На основании этих рядов разрабатываются параметрические стандарты на отдельные виды машин, приборов, деталей, в которых указывается предпочтительный ряд чисел, которым должен соответствовать определенный параметр данных изделий. Однако, на практике могут быть случаи, когда для установления параметров, особенно зависимых от природных условий, требуется более сложная закономерность или применение арифметической прогрессии. Такие отклонения должны быть в каждом отдельном случае обоснованы.
Использование рядов предпочтительных чисел находит применение не только при стандартизации, но и при проектировании любых машин, механизмов, приборов и изделий, их деталей и узлов, при разработке размерных рядов машин, оборудования и приборов, на которые отсутствуют параметрические стандарты.
Возвращаясь опять к нашему примеру, при решении вопроса о том, какой ёмкости автоцистерны должна выпускать промышленность, необходимо выбрать параметрический ряд.
Ряд R5 более редкий. Он уменьшает число типоразмеров и по нему трудно подобрать автоцистерну требуемой емкости,
Приходится брать цистерну заведомо большей ёмкости, а это связано с увеличением грузоподъёмности автомобиля, что не оправдывается расчётной необходимостью.
Использовать более высокие ряды R20 и тем более R40 - нецелесообразно потому что они существенно увеличивают количество типоразмеров. Поэтому в большинстве случаев в машиностроении применяют параметрические ряды, основанные на ряде предпочтительных чисел R10. Этот же ряд используется и при построении, предпочтительного ряда ёмкостей автоцистерн. Промышленность выпускает автоцистерны ёмкостью 1000, 1250, 1600, 2000, 2500 литров.
Но в общем случае, выбор параметрического ряда в каждом отдельном случае является типовой задачей оптимизации. Он должен быть выбран таким образом, чтобы суммарные затраты на изготовление изделий данного ряда были наименьшими при заданной эффективности этих изделий в эксплуатации.