Принципы предпочтительности

Стандартизация развивается с учетом объединенных достижений науки, техники, отечественного и зарубежного передового опыта и определяет основу не только настоящего, но и будущего развития и должна осуще­ствляться неразрывно и в соответствии с научно-техническим прогрессом.

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

Предпочтительные числа получают на основе геометрической прогрессии, i-й член, который равен ±10^1./R знаменатель прогрессии Q= , 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 одного ряда могут быть либо только положительными, либо только отрицательными.

Если придерживаться строго обоснованного ряда предпочтительных чисел, то наилучшим образом будет осуществлено согласование парамет­ров и размеров отдельного изделия или группы изделий со всеми связан­ными с ними видами продукции: электродвигателей — с технологическим оборудованием, грузоподъемными устройствами; предохранительных кла­панов — с паровыми котлами, комплектующих изделий — с присоедини­тельными и посадочными местами в машинею Несоблюдение этого усло­вия приводит к излишним затратам материалов, электро- и других видов энергии, низкому показателю использования оборудования, снижению производительности труда, росту 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. Нужно было иметь значительно больше оборудования, что приводило к нерациональному использованию производ­ственных площадей.

Предпочтительные числа и их ряды служат основой упорядочения выбора величин и градаций параметров производственных процессов, оборудования, приспособлений, режущего и измерительного инструмен­та, щтампов, 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: 1) представлять рациональную систему градаций, отвечаю­щую потребностям производства и эксплуатации; 2) быть бесконечными в направлениях уменьшения и увеличения чисел; 3) включать все после­довательные десятикратные или дробные значения каждого числа ряда; 4) быть простыми и легко запоминаемыми.

Удобными и отвечающими этим требованиям являются числа, пред­ставляющие собой геометрическую прогрессию. Геометрическая прогрес­сия - это ряд чисел (4; 6; 9; 13; 5; 20; 25), в котором каждое последу­ющее число получается умножением 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, недостаток — все ее члены обязательно округляются. Геометри­ческие ряды обеспечивают одинаковую относительную разницу междулюбыми смежными числами, включают целые степени десяти и имеют знаменатели прогрессии, равные ; ; ; ; , .Предпочтительными числами этих рядов соответственно будут округленные числа 1,6( = 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 R 10в 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 данных прогрессий (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.) постоянно на протяжении всей прогрессии 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 3 члена, со знаменателем прогрессии — через каждые 6 членов, со знаменателем прогрессии — через каждые 12 чле­нов, со знаменателем прогрессии — через каждые 24 члена, а со знаме­нателем прогрессии — через каждые 48 членов. В рядах со знаменате- лем прогрессии ; ; ; ; содержится число 3, 15, приблизительно равное я, 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, которые имеют особое значе­ние в электротехнике, так как они представляют собой синхронные часто­ты вращения валов электродвигателей в об/мин.

Многие промьшленно развитые страны приняли национальные стан­дарты на нормальные линейные размеры. ГОСТ 8032- 84, составленный с учетом рекомендаций Международной организации по стандартизации (ИСО), устанавливает 4 основных ряда предпочтительных чисел R 5,R 10, R 20, R 40 и 2 дополнительных R 80 и R 160.

В эти ряды входят предпочтительные числа, представляющие собой округленные значения иррациональных чисел. Практически 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 когда:1) округление до предпочтительного числа выходит за пределы допускаемой погрешности;2) 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 R80 и R160.

Обозначения и знаменатели дополнительных рядов предпочтительных чисел установлены в табл. 3, а члены в интервале от1до10 — 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 40.

Допускается применять производные ряды. Их получают из основ­ных рядов путем отбора каждого 2, 3, 4-го или n-го члена основного или дополнительного ряда, начиная с любого числа ряда.

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 число 2, 3, 4, n соответственно. Если ряд ограничен, обозначение должно содержать члены, ограничивающие ряд; если ряд не ограничен, должен быть указан хотя бы один его член, например :

R 5/2 (1 ...1000000) — выборочный ряд, составленный из каждого вто­рого члена основного ряда R5, ограниченный членами 1 и 1000000;

R 10/3 (... 80 ...) — выборочный ряд, составленный из каждого третьего члена основного ряда R10, 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.).

Производные предпочтительные ряды чисел устанавливаются для случаев , в которых 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 радов предпочтительных чисел, и соответствен­но делятся на основные и дополнительные.

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

Q_i=1/ =10

Обозначение убывающего ряда положительных предпочтительных чисел получают добавлением к обозначению каждого основного и до­полнительного ряда предпочтительных чисел знака «I», например: R5.R1О (... 1,25),R20 (45 ...), R 40 (300 ... 75).

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

Производные ряды можно применять тогда, когда ни один из основных рядов не удовлетворяет предъявляемым требованиям и когда устанавли­ваются градации числовых характеристик, зависящих от параметров и раз-

еров, 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 7 типо­размеров двигателей (минимальная мощность первого типоразмера 10кВт), то по нормальному ряду чисел со знаменателем прогрессии \ДсГ 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, приборостроении предпочтительные числа, приня­тые в основу назначения классов точности, размеров, углов, радиусов, канавок, уступов, линейных размеров, сокращают номенклатуру режуще­го и измерительного инструмента, кулачков для автоматов, штампов, пресс-форм, приспособлений. Это приводит к росту уровня взаимозаменя­емости, способствует 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.