Понятие о предпочтительных (стандартных) числах и их роли в стандартизации и взаимозаменяемости

Все производственные процессы, технические средства для их выполнения

(оборудование, приспособления, инструменты и др.) и исходные материалы взаимосвязаны.

Так, например, размеры пруткового материала отражаются на размерах режущего инструмента и на габаритах и мощности станков. Поэтому важной задачей единой стандарт-и является построение рядов чисел для основного параметра изделия. В одном случае основным параметром будет линейный размер, в другом- мощность или скорость, или масса и т.д.

При разработке стандартов в целях устранения разнообразия в числовых значениях размеров и др. разлиных характеристик продукции, пользуются так называемыми предпочтительными числами и рядами предпочтительных чисел.

Введение единого порядка при переходе от одних числовых значений параметров к другим во всех отраслях промышленности приводит к сокращению типоразмеров, к более экономному расходу исходных материалов и позволяет лучшим образом согласовать и увязать между собой различные виды изделий, материалов, полуфабрикатов, трансп. средств, произв. оборудования.

Одним из основных принципов стандартизации является принцип предпочтительности. Основополагающим документом в этой области является стандарт “Предпочтительные числа и ряды предпочтительных чисел”. Этим стандартом предусматриваются числа и ряды, которые должны применяться при установлении градаций и отдельных значений параметров технических объектов (продукции, условий ее существования, технологических процессов и пр.).

Предпочтительные числа получают на основе геометрической прогрессии, i-й член которой равен

,

знаменатель прогрессии

,

где R = 5, 10, 20, 40, 80 и 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 ряда данной прогрессии.

Исходный ряд составляют предпочтительные числа от 1 до 10.

Предпочтительные числа менее 1 и более 10 получают делением или умножением исходного ряда на 10, 100, 1000 и т.д. предпочтительные числа одного ряда могут быть либо положительными, либо отрицательными.

Основные ряды предпочтительных чисел обозначают R5, R10, R20, R40. R80 и R160 являются дополнительными.

Из предпочтительных чисел можно составить выборочные ряды, отбирая каждые 2, 3 или n-е члены основного или дополнительного ряда, начиная с любого числа ряда. Обозначение выборочного ряда состоит из обозначения исходного основного ряда и числа 2, 3, 4, …, n, отделенного от обозначения исходного основного ряда косой чертой. Если ряд ограничен, обозначение должно содержать члены, ограничивающие ряд; если ряд не ограничен, должен быть указан хотя бы один его член - R5/2 (1…1000000); R10/3 (…80…); R10/3 (80…..).

Сочетанием различных основных и (или) выборочных рядов можно получить составные ряды предпочтительных чисел. Составной ряд имеет неодинаковые знаменатели в различных интервалах. Конечные и начальные члены смежных рядов, образующих составной ряд, должны быть одинаковыми – R20 (1…2) R10 (2…10) R5/2 (10…1000).

Если не могут быть использованы геометрические ряды, то применяются производные предпочтительные ряды чисел, получающиеся на основе убывающей геометрической или арифметической прогрессий.

Для убывающих рядов положительных предпочтительных чисел i-ый член прогрессии определяется по формуле:

.

Обозначение убывающего ряда положительных предпочтительных чисел получают добавлением к обозначению каждого основного или дополнительного ряда предпочтительных чисел знака “ ”: R5, R20 (45…), R40 (300…75).

Предпочтительные арифметические ряды чисел получаются на основе прогрессии, i-й член которой определяется выражением

.

Обозначения и разности основных и дополнительных арифметических предпочтительных рядов чисел устанавливаются по табл. 1.1

Табл.1.1

Обозначение	Значащие цифры разности (точные значения)
Исходного геометрического ряда	Производного арифметического ряда
Основные ряды
R5	A20
R10	A10
R20	A5
R40	A2,5
Дополнительные ряды
R80	A1,25
R160	A0,625

В обозначениях арифметических предпочтительных рядов чисел должны указываться их разность и числа, ограничивающие ряд - A2 (-10…+10), A0,5 (0…40).

Унификация. Общие положения и показатели уровня унификации

Наиболее эффективным и распространенным является метод унификации изделий, суть которого заключается в проведении изделий к единообразию на основе установления рационального числа их разновидностей. В зависимости от поставленных задач унификация изделий может проводиться по назначению (приме­нению), средствам обеспечения и обслуживания, агрегатам и узлам определенного функционального назначения, условиям производства и др.

Ни одна разработка сложной технической системы не являет­ся исключительно новой, а содержит определенное количество элементов, узлов, уже прошедших апробацию на предыдущих образцах, типах изделий.

Так, например, при разработке первой боевой баллистической ракеты Y-2 в ТНА был использован в качестве прототипа высо­копроизводительный пожарный насос; твердотопливные ускори­тели "Шаттла" выполнены по идее, реализованной в ракете Титан-lllc, а топливный бак "Сатурна-5" является прототипом топливного бака "Шаттла". В ракетной двухступенчатой системе Темп-С (СС-12) унифицированы двигатели: на двух ступенях применяются одинаковые ТТРД. Примеров унификации как ос­новного пути развития техники особенно много, если рассматри­вать это развитие от поколения к поколению образцов техники, когда каждое следующее поколение техники берет наиболее удачные, лучшие технические решения и технологии. Это наглядно прослеживается в авиационной и автомобильной техни­ке, строительстве, металлургии и других отраслях.

Показатели уровня унификации определяются коэффициента­ми применяемости Кпр, повторяемости К_п и межпроектной (вза­имной) унификации Кму. Коэффициенты Кпр и К_п, применяют­ся для оценки уровня унификации конкретного изделия. Уро­вень унификации группы изделий оценивается коэффициентом Кму. В общем виде коэффициент унификации может быть пред­ставлен отношением трудоемкости унифицированных узлов из­делия Тун к суммарной трудоемкости изделия Т:

Это отношение может быть выражено в единицах массы унифицированных узлов Мун к суммарной массе изделия М_Σ, т.е.

Коэффициент применяемости К_пр оценивает в изделии долю узлов типоразмеров, оригинальных и впервые предлагаемых к реализации в данном изделии, т.е. характеризует конструктор­скую преемственность составных частей изделия и определяется как процентное соотношение

где N и п₀ — соответственно общее число и число оригиналь­ных типоразмеров.

Коэффициент повторяемости К_а характеризует уровень внутрипроектной унификации изделия и вычисляется по формуле

где п — число повторяющихся составных частей изделия.

Коэффициент К_а объективно характеризует технологичность конструкции изделия.

Параметрические ряды. Принцип модульного проектирования

Для рационального сокращения номенклатуры изделий, про­изводимых и потребляемых в народном хозяйстве, требуется разработка стандартов на параметрические ряды этих изделий. Как правило, эти стандарты являются перспективными, и их требования направлены на внедрение в производство прогрессив­ных, технически более совершенных и производительных машин, оборудования, приборов и других видов продукции, а также на сокращение до целесообразного минимума конкретных типов и моделей изделий. Параметрические ряды строятся по основным параметрам на базе рядов предпочтительных чисел. При их выборе следует руководствоваться следующими принци­пами:

- номенклатура основных параметров должна быть минимальной, чтобы не ограничивать процесс совершенствования конструкций и технологии изготовления изделий

- выбранные основные параметры должны быть стабильными, т.е. неизменными при техническом усовершенствовании и конструктивных модификациях

- основные параметры не должны зависеть от технологии изготовления, применяемых материалов, методик расчета и других часто меняющихся факторов.

Построение и выбор рядов чисел на конкретный параметр ос­новываются на технологическом и экономическом методах обо­снования. В качестве примера можно привести параметрические ряды в электротехнике и энергетике — мощности электродвига­телей, тепловых двигателей для автомобилей, самолетов и вертолетов.

Числовые ряды играют важную роль не только в построении параметрических рядов, но и непосредственно участвуют в рас­четах при проектировании новых унифицированных изделий. Например, если большую сторону параллепипеда разделить по­полам, то образуется два подобных параллепипеда, линейные размеры которых точно стыкуются и соответствуют предпочти­тельным значениям модульного ряда.

Для обеспечения указанного требования значения линейных размеров сторон модуля должны быть связаны соотношением

а/в = в/с; в/с=2с/а.

Отсюда выражение для i-гo члена ряда имеет вид

fi = а/1,26ⁱ.

Создание разнообразных инженерно-технических систем из ограниченного числа первичных элементов-модулей является ос­новным принципом модульной техники. В свою очередь, мо­дульное проектирование представляет собой перспективное и эф­фективное направление и способ развития техники, сберегаю­щей материальные и интеллектуальные ресурсы, благодаря уменьшению структурного многообразия технических систем без ущерба для их функционального назначения. Здесь следует под­черкнуть прямую связь целей модульного проектирования с за­дачами унификации. Кроме того, важнейшим показателем cледующего поколения техники является новизна ее элементной (модульной базы).

В научно-технической терминологии понятие "модуль" имеет разные толкования.

Вообще под модулем понимается некоторая условная мера. Агрегат или блок могут быть модулями, если ими можно и "из­мерить", т.е. многократно повторить или, другими словами, комплектовать систему. Хорошо известен "модуль зубчатого за­цепления". Модуль зубчатых колес в сочетании с принципом предпочтительности позволил определить однозначно все геомет­рические размеры зубчатых колес и зубонарезного инструмента. В современной технике модуль перерос рамки чисто проектного понятия. Появились модули-изделия, которые характеризуются конструктивной и технологической завершенностью, обладают строго фиксированными параметрами, принадлежащими заранее установленным параметрическим и типоразмерным рядам.

Тема 3. Система нормирования точности гладких соединений изделий авиационной техники (ИАТ). – ЛК – 5,5 часов, СРС – 4 часа.

Общие положения по нормированию требований к точности в машиностроении.

Точность.