Шероховатость поверхности и ее нормирование допусками

Поверхности деталей после обработки не являются идеально гладкими, так как режущие кромки инструментов и зерна шлифовальных кругов оставляют на поверхности следы в виде неровностей и гребешков, близко расположенных друг к другу (рис. 9). Совокупность всех неровностей на рассматриваемой поверхности называется шероховатостью.

Рис. 9. Обозначение шероховатости поверхности:

а – профилограмма шероховатости поверхности, б – структура обозначения шероховатости поверхности, в – пример обозначения

Шероховатость поверхностей ухудшает качественные показатели работы деталей. В подвижных посадках шероховатость приводит к преждевременному износу поверхностей, так как при работе деталей металлические гребешки стираются, смешиваются с маслом и ускоряют процесс износа поверхностей. При неподвижных посадках шероховатость ослабляет прочность соединения, так как при измерении размер у вала получается завышенный, а у отверстия заниженный и при смятии гребешков натяги в соединении станут меньше. Шероховатость поверхностей ухудшает герметичность соединений и антикоррозионную стойкость их.

Если провести среднюю линию в сечении гребешков (линия ОХ на рис. 9) и опустить перпендикуляры от отдельных точек профиля к этой средней линии, то сумма расстояний у₁, у₂ и т. д., деленная на количество n будет средним арифметическим отклонением профиля поверхности от средней линии, она обозначается R_а:

Пять высших точек выступов и пять низших точек| впадин (см. рис. 9) берутся в пределах так называемой, базовой длины l, под которой понимается длина участка, поверхности, принимаемая для измерения шероховатости.

Числовое значение параметра R_a в мкм используется для оценки шероховатости. Но для оценки шероховатости пользуются еще вторым показателем - средней высотой неровности по 10 точкам (обозначается R_z). Для определения величины R_z параллельно средней линии ОХ ниже профиля поверхности проводят линию и на нее опускают перпендикуляр из высших точек выступов и низших точек впадин (расстояние , , и т. д. на рис.9).

За величину неровностей R_z принимают среднее расстояние между пятью высшими точками выступов и пятью низшими точками впадин:

СТ СЭВ 638-77 предусматривает шесть параметров, из них: три высотных (R_а, R_z, R_max), два шаговых (S и S_m) и один по опорной длине профиля (t_p). К известным параметрам R_a и R_z в виде среднего арифметического отклонения профиля и высоты неровностей профиля по десяти точкам введена еще оценка наибольшей высоты профиля R_max.По физическому смыслу R_а характеризует высоту всех неровностей профиля, R_z - наибольших, a R_max - полную высоту профиля.

Шаговый параметр S характеризует средний шаг неровностей профиля по вершинам, S_m - средний шаг неровностей профиля по средней линии в пределах базовой длины l. Шаговые параметры характеризуют взаимное расположение точек неровностей - вершин (максимумов) профиля и точек пересечения профиля со средней линией (нулей профиля). Их значения показываются в чертежах, когда требуется обеспечить прочность деталей при циклических нагрузках или виброустойчивость.

Относительная опорная длина профиля t_p характеризует в продольном направлении фактическую площадь контакта на заданном уровне сечения профиля и определяется как отношение опорной длины профиля к базовой длине:

.

Числовые значения приводятся в стандарте в процентах и выбираются из ряда: 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 %. Параметр t_p рекомендуется задавать в чертежах при износе трущихся поверхностей, контактной жесткости и герметичности.

При выборе числовых значений параметров для отражения их в чертежах учитываются эксплуатационные условия работы деталей машин и приборов, например: трение, жидкостное трение и износ, вибрация и износ при качении, трение и износ при скольжении, контактная жесткость, сопротивление переменным нагрузкам, прочность прессовых соединений, отражательная способность и затухание в волноводах, прочность сцепления при притирании и склеивании, коррозионная стойкость, качество лакокрасочных и гальванических покрытий. Кроме этого, при нормировании шероховатости поверхности могут еще учитываться требования к точности измерений, соотношения между допусками размера и шероховатостью и т. д.

Параметры оценки шероховатости поверхностей распространяются на все виды материалов, кроме древесины, войлока, фетра и других, имеющих ворсистую поверхность.