Теоретическая база современной стандартизации

Теоретические основы и перспективные направления стандартизации

По стандартизации

Деятельность

Глава 1

Стандартизация определяет основу не только настоящего, но и будущего развития хозяйственно-экономической деятельности общества и должна осуществляться в полном соответствии с научно-техническим прогрессом.

Теоретической базой современной стандартизации является система предпочтительных чисел. Предпочтительными числами называются числа, которые рекомендуется выбирать как преимущественные перед всеми другими при назначении величин параметров для вновь создаваемых изделий (производительности, грузоподъемности, габаритов, чисел оборотов, давлений, температур, напряжений электрического тока, чисел циклов работы и других характеристик проектируемых машин и приборов).

Предпочтительные числа получают на основе геометрической прогрессии, і-й член которой равен . Знаменатель прогрессии выражается как Q = , где R = 5, 10, 20, 40, 80 и 160, а і принимает целые значения в интервале от 0 до R. Значение R определяет число членов прогрессии в одном десятичном интервале. Предпочтительные числа одного ряда могут быть либо только положительными, либо только отрицательными.

Если придерживаться строго обоснованного ряда предпочтительных чисел, то параметры и размеры отдельного изделия или группы изделий наилучшим образом будут согласованы со всеми соответствующими видами продукции: электродвигателей — с технологическим оборудованием, грузоподъемными устройствами, предохранительных клапанов — с паровыми котлами, комплектующих изделий — с присоединительными и посадочными местами в машине. Несоблюдение этого условия вызывает излишние затраты материалов, электрической и других видов энергии, неполное использование оборудования, снижение производительности труда, рост себестоимости продукции. Например, несоответствие сортамента круглого проката, выпускавшегося ранее металлургическими заводами, и нормального ряда диаметров в машиностроении приводило к излишнему стружкообразованию, снижению коэффициента использования металла, дополнительной непроизводительной загрузке металлорежущих станков. В результате требовалось больше оборудования, а следовательно, нерационально использовались производственные площади.

Предпочтительные числа и их ряды служат основой упорядочения выбора величин и градаций параметров производственных процессов, оборудования, приспособлений, режущего и измерительного инструмента, штампов, материалов, полуфабрикатов, транспортных средств и т.п. Создают предпосылки для сокращения номенклатуры изделий, их унификации, сокращения длительности цикла технологической подготовки производства, организации массового изготовления продукции.

Ряды предпочтительных чисел должны удовлетворять следующим требованиям:

· представлять рациональную систему градаций, отвечающую потребностям производства и эксплуатации;

· быть бесконечными в направлениях уменьшения и увеличения чисел;

· включать все последовательные десятикратные или дробные значения каждого числа ряда;

· быть простыми и легко запоминаемыми.

Удобными и отвечающими этим требованиям являются числа, представляющие собой геометрические ряды, например геометрическую прогрессию. Геометрическая прогрессия — это ряд чисел (4; 6; 9; 13; 5; 20; 25), в котором каждое последующее число получается путем умножения предыдущего на одно и то же число, называемое знаменателем прогрессии. В данном случае знаменатель прогрессии 1,5. Преимущество геометрической прогрессии состоит в том, что в любом интервале процент увеличения величины числа является неизменным, недостатком является обязательное округление всех ее членов. Геометрические ряды обеспечивают одинаковую относительную разницу между любыми смежными числами, включают целые степени десяти и имеют знаменатели прогрессии, равные; ; ; ; ; ; . Предпочтительными числами этих рядов соответственно будут округленные числа: 1,6 (т.е. = 1,5849 = 1,6); 1,25; 1,12; 1,06; 1,03; 1,015.

Произведение или частное двух предпочтительных чисел, а также положительные или отрицательные степени чисел ряда дают предпочтительное число этого же ряда с относительной ошибкой в пределах от — 1,01 до +1,26%. Куб любого числа ряда R10 в 2 раза больше куба предыдущего числа, а квадрат в 1,6 раза больше квадрата предыдущего числа (с относительной ошибкой до 0,1%).

Положительные свойства приведенных прогрессий заключаются в том, что количество членов в каждом десятичном интервале (1 — 10; 10 — 100; 100 — 1000 и т.д., а также 1 — 0,1; 0,1 — 0,01; 0,01 — 0,001 и т.д.) на протяжении всей прогрессии постоянно и равно 5, 10, 20, 40, 80 и 160 для названных знаменателей прогрессий. Произведение или частное двух любых членов прогрессии является членом этой прогрессии. Целые положительные или отрицательные степени любого члена прогрессии всегда являются ее членами. Члены ряда со знаменателем прогрессии удваиваются через каждые три члена, со знаменателем — через каждые шесть, со знаменателем прогрессии — через каждые 12, со знаменателем — через каждые 24, а со знаменателем — через каждые 48 членов. В рядах со знаменателями ; ; ; ; содержится число 3,15, приблизительно равное π. Благодаря этому длины окружности и площади круга, диаметр которого — предпочтительное число, примерно равны предпочтительным числам. Ряд со знаменателем прогрессии включает предпочтительные числа 375, 750, 1500, 3000, имеющие особое значение в электротехнике, так как они представляют собой синхронные частоты вращения валов электродвигателей, измеряемые оборотами в минуту.

Многие промышленно развитые страны приняли национальные стандарты на нормальные линейные размеры. ГОСТ 8032—84, составленный с учетом рекомендаций Международной организации по стандартизации (ИСО), устанавливает четыре основных ряда предпочтительных чисел (R 5, R 10, R 20, R 40) и два дополнительных (R 80 и R 160).

В эти ряды входят предпочтительные числа, представляющие собой округленные значения иррациональных чисел. Почти во всех случаях необходимо использовать 40 основных предпочтительных чисел, входящих в четыре ряда: 1,0; (1,06); 1,12; (1,18); 1,25; (1,32); 1,40; (1,50); 1,60; (1,70); 1,80; (1,90); 2,00; (2,12); 2,24; (2,36); 2,50; (2,65); 2,80; (3,00); 3,15; (3,35); 3,55; (3,75); 4,00; (4,25); 4,50; (4,75); 5,00; (5,30); 5,60; (6,00); 6,30; (6,70); 7,10; (7,50); 8,00; (8,50); 9,00; (9,50).

Отступления от предпочтительных чисел и их рядов допускаются в следующих случаях:

· округление до предпочтительного числа выходит за пределы допускаемой погрешности;

· значения параметров технических объектов следуют закономерности, отличной от геометрической прогрессии.

В порядке исключения, если округление до приведенных чисел связано с потерей эффективности или невозможно по техническим причинам, можно воспользоваться предпочтительными числами дополнительных рядов — R 80 и R 160. Обозначения и знаменатели дополнительных рядов предпочтительных чисел приводятся в табл. 3, а члены в интервале от 1 до 10 — в табл. 4 ГОСТ 8032-84.

При установлении размеров, параметров и других числовых характеристик их значения следует брать из основных рядов предпочтительных чисел. При этом величины ряда R 5 необходимо предпочитать величинам ряда R 10, величины ряда R 10 — величинам R 20, последние — величинам R 40.

Выборочные ряды предпочтительных чисел получают отбором каждого 2, 3, 4,.., n -го члена основного или дополнительного ряда, начиная с любого числа. Обозначения выборочного ряда состоят из обозначения исходного основного ряда, после которого ставится косая черта и соответственно число 2, 3, 4,..., n. Если ряд ограничен, обозначение должно содержать члены, ограничивающие его; если же он не ограничен, должен быть указан хотя бы один его член, например:

R 5/2 (1... 1 000 000) — выборочный ряд, составленный из каждого второго члена основного ряда R 5, ограниченный членами 1 и 1 000 000;

R 10/3 (... 80...) — выборочный ряд, составленный из каждого третьего члена основного ряда R 10, включающий член 80 и не ограниченный в обоих направлениях;

R 20/4 (112...) — выборочный ряд, составленный из каждого четвертого члена основного ряда R 20 и ограниченный по нижнему пределу членом 112;

R 40/5 (... 60) — выборочный ряд, составленный из каждого пятого члена основного ряда R 40 и ограниченный по верхнему пределу членом 60.

Выборочные ряды предпочтительных чисел должны применяться, когда уменьшение числа градаций создает дополнительный эффект по сравнению с использованием полных рядов. При этом предпочтение следует отдавать рядам, приведенным в справочном приложении 2 ГОСТ 8032—84.

Из выборочных рядов с одинаковым знаменателем предпочтение следует отдавать ряду, содержащему единицу или число, единственной значащей цифрой которого является единица (например, 0,01; 0,1; 10; 100 и т.д.).

Допускается использовать производные предпочтительные ряды чисел, которые устанавливаются для случаев, когда из-за естественных закономерностей не могут быть применены геометрические ряды, регламентированные ГОСТ 8032 — 84 (разделы 1 — 6). Производные ряды получают путем простейшего преобразования основных и дополнительных рядов предпочтительных чисел и соответственно делят на основные и дополнительные.

Убывающие ряды положительных предпочтительных чисел получают на основе убывающей геометрической прогрессии, і-й член которой равен q_t =

Обозначение убывающего ряда положительных предпочтительных чисел получают добавлением к обозначению каждого основного и дополнительного ряда предпочтительных чисел знака «↓», например: ↓R5, ↓R 10 (... 1,25), ↓R20 (45...), ↓R40 (300... 75).

Комплементарные, арифметические и специальные предпочтительные ряды чисел в учебнике не рассматриваются. С ними можно ознакомиться в ГОСТ 8032 — 84.

Производные ряды применяются тогда, когда ни один из основных рядов не удовлетворяет предъявляемым требованиям и когда устанавливаются градации числовых характеристик, зависящих от параметров и размеров, образованных на базе основных рядов.

Введение единого порядка при переходе от одних числовых значений параметров к другим во всех отраслях промышленности уменьшает количество типоразмеров, приводит к более экономному раскрою исходных материалов, позволяет согласовать и увязать между собой различные виды изделий, материалов, полуфабрикатов, транспортных средств, производственного оборудования (по мощности, габаритам и т.п.).

Если, например, на каком-то заводе предполагается выпускать семь типоразмеров двигателей (минимальная мощность первого типоразмера 10 кВт), то по нормальному ряду чисел со знаменателем прогрессии параметрический ряд будет включать в себя двигатели следующих мощностей: 10, 16, 25, 40, 63, 100 и 160 кВт.

Установленные ГОСТ 8032 — 84 предпочтительные числа и ряды предпочтительных чисел в еще большей мере обеспечат унификацию значений параметров технических объектов и регламентацию наиболее рационального числа типоразмеров конкретных видов продукции.

В машиностроении и приборостроении предпочтительные числа, принятые за основу при назначении классов точности, размеров, углов, радиусов, канавок, уступов, линейных размеров, сокращают номенклатуру режущего и измерительного инструмента, кулачков для автоматов, штампов, пресс-форм, приспособлений. Это способствует росту уровня взаимозаменяемости, повышению серийности, технического уровня и качества выпускаемой продукции, расширению объемов ее производства, улучшению организации инструментального хозяйства на предприятиях (объединениях). В результате значительно снижается себестоимость изделий. В масштабе всей промышленности может быть получена весьма весомая экономия.

Дата добавления: 2015-04-29