4. Шероховатость поверхности

4.1. Основные термины и определения

Термины и определения основных понятий по шероховатости поверхности установлены ГОСТом 25142-82 (СТ СЭВ 1156-78) [35].

Шероховатостью поверхности называют совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами, выделенную с помощью базовой длины.

Базовая длина l — длина базовой линии, используемой для выделе­ния неровностей, характеризующих шероховатость поверхности (рис. 4.1).

Базовая линия (поверхность) — линия (поверхность) заданной геометрической формы, определенным образом проведенная относительно профиля (поверхности) и служащая для оценки геометрических параметров поверхности.

Е сли для определения шероховатости выбран участок поверхности длиной l, другие неровности (например, волнистость), имеющие ним больше l, не учитывают.

Линия выступов профиля — линия, эквидистантная средней линии, проходящая через высшую точку профиля в пределах базовой длины.

Линия впадин профиля — линия, эквидистантная средней ли­нии, проходящая через низшую точку профиля в пределах базовой длины.

4.2.Параметры шероховатости, связанные с высотными свойствами неровностей

Среднее арифметическое отклонение профиля Ra — среднее арифметическое из абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины:

Ra = или приближенно Ra = ,

где l - базовая длина; п — число выбранных точек профиля на базовой длине; у — расстояние между любой точкой профиля и средней линией.

Высота неровностей профиля по десяти точкам Rz — сумма средних абсолютных значений высот пяти наибольших выступов профиля R_р и глубин пяти наибольших впадин профиля R_v в пределах базовой длины:

,

где у_pi — высота i-го наибольшего выступа профиля; у_vi — глубина i-й наибольшеq впадины профиля (см. рис. 4.1).

Наибольшая высота неровностей профиля Rmax — расстояние между линией выступов профиля и линией впадин профиля в пределах базовой длины.

Средний шаг неровностей профиля Sт — среднее значение шага неровностей профиля в пределах базовой длины:

,

где п — число шагов в пределах базовой длины l; Sm_{i -} шаг неровностей профиля равный длине отрезка средней линии, пересекающей профиль в трех соседних» точках и ограниченной двумя крайними точками.

Средний шаг местных выступов профиля S - среднее значение шага местных выступов профиля в пределах базовой длины:

S = ,

где п — число шагов неровностей по вершинам в пределах базовой длины l; Si - шаг неровностей профиля по вершинам, равный длине отрезка средней липни между проекциями на нее двух наивысших точек соседних выступов профиля.

Опорная длина профиля η_p, — сумма длин отрезков b_i, отсекаемых на заданном уровне р в материале профиля линией, эквидистантной средней линии т в пределах базовой длины (рис. 4.1):

.

Относительная опорная длина профиля t_р — отношение опорной длины профиля к базовой длине:

.

.

Параметры Rа и Rz характеризуют усредненную высоту неровностей, дублируя друг друга. Оба эти параметра, как и остальные. являются в определенной мере условными, и ни один из них не имеет преимуществ по сравнению с другими по выявлению эксплуатационных свойств. В ГОСТе 2789-73 (СТ СЭВ 638-77) [38] указано, что параметр Rа является предпочтительным. Но предпочтение его не в том, что он более правильно характеризует влияние поверхностных неровностей Преимущество параметра Rа по сравнению с другими высотными параметрами только в том, что он обеспечен надежными средствами измерений и поэтому он чаще используется [39].

Параметр Rа позволяет достоверно сравнивать значения поверхностных неровностей после обработки одними методами. Но очень трудно получить достоверную информацию, если сравнивают по этому параметру поверхности, обработанные разными способами. Так, одинаковые значения неровностей по параметру Rа, у поверхностей, обработанных протягиванием и растачиванием, еще не означает, что эти поверхности обладают одинаковыми свойствами.

Параметр Rz целесообразно применять при нормировании небольших неровностей и на малых по размерам поверхностях, где практиче­ски невозможно применить ощупывающие приборы, а также при формировании требований к большим поверхностным неровностям.

Параметр Rтах применяют либо когда шероховатость имеет боль­шие поверхностные неровности с регулярным профилем, либо в каче­стве дополнения к параметрам Rа и Rz, когда требуется оградить по­верхность от отдельных больших выступов и впадин. Если не вводить дополнительных указаний об этих выпадающих неровностях, то усредненные параметры Rа и Rz их «усреднят» и они не будут выявле­ны при измерении.

В дополнение к количественным параметрам в некоторых случаях целесообразно нормировать направление неровностей, например, в связи с направлением относительного перемещения трущихся сопряженных поверхностей или для обеспечения необходимой вибро­устойчивости и прочности при циклических нагрузках. Направление неровностей выбирается из табл. 4.7.

Таблица 4.7