Научно-исследовательский принцип

Научно-исследовательский принцип разработки стандарта. Для подготовки проектов стандартов, их успешного внедрения необходимо не только широкое обобщение практического опыта, но и проведение специальных теоретических, экспериментальных и опытно-конструкторских работ. При научно-исследовательской работе выбираются все параметры, которые закладываются в стандарт, обрабатываются результаты собственного эксперимента и данные, запрашиваемые с предприятий, выбираются условия испытаний продукции, создаются новые приборы для проведения испытаний и контроля качества продукции. Эти работы проводятся предварительно, до разработки стандарта.

Принцип предпочтительности

Обычно типоразмеры деталей и типовых соединений, ряды допусков и посадок деталей и другие параметры стандартизуют одновременно для многих отраслей промышленности, поэтому такие стандарты охватывают большой диапазон значений параметров. Чтобы повысить уровень взаимозаменяемости и уменьшить номенклатуру изделий и типоразмеров, используют принцип предпочтительности, который является теоретической базой современной стандартизации. Согласно этому принципу устанавливают несколько рядов значений стандартизуемых параметров, при этом при их выборе первый ряд предпочитают второму, второй - третьему, и т.д.

Ряды предпочтительности чисел должны удовлетворять следующим требованиям:

1. представлять собой рациональную систему градаций, отвечающую потребностям производства и эксплуатации;

2. быть бесконечными в увеличении и уменьшении чисел;

3. включать все последовательные десятикратные или дробные значения каждого числа ряда;

4. быть простыми, легко запоминающимися.

Ряды чисел могут быть построены на основе арифметической или геометри­ческой прогрессии.

Ряд размеров одежды построен по принципу арифметической прогрессии , так, размеры одежды приняты равными:.. .40, 42, 44, 46, 48, ...; отметим, что шаг прогрессии равен

При арифметической прогрессии разность между соседними членами постоянна. Ряд, построенный на основе арифметической прогрессии, имеет недостаток, заключающийся в неравномерности ряда: в зоне малых значений ряд разрежен, а в зоне больших значений – слишком сгущен, и это приводит к увеличению количества больших размеров по отношению к малым размерам. Поэтому ряды на основе арифметической прогрессии применяют в ограниченном диапазоне размеров.

Несколько чаще применяют ступенчато-арифметические ряды, в которых разность значений является постоянной только для определенной части ряда. Например, денежные ряды : 1 коп, 5 коп, 10 коп, 1 руб., 5 руб., 10 руб., 50 руб. и т.д.

Чаще всего предпочтительные числа получают на основе геометрической прогрессии.

В РФ утвержден ГОСТ 8032-84 «Предпочтительные числа и ряды предпочтительных чисел», разработанный с учетом рекомендаций ИСО. Данный стандарт устанавливает 4 основных ряда предпочтительных чисел: R5, R10, R20, R40, и два дополнительных ряда R80, R 160 (табл. 4). Обозначения и знаменатели основных рядов устанавливаются по табл.2., а члены ряда в интервале от 1,0 до 10, 0 - по табл. 3.

Таблица 3

Обозначение основного ряда	Знаменатель ряда
	Округленное значение А	Точное значение А
R5	1,6
R10	1,25
R20	1,12
R40	1,06

Ряды получены на основе геометрической прогрессии, i –ый член которой равен

g _i =± 10^1/R

где R=5, 10, 20, 40, 80 и 160, а i принимает целые значения от 0 до R.

Значение R определяет число членов прогрессии в одном десятичном интервале. Члены прогрессии, расположенные от 1,0 до 10,0, составляют исходный ряд.

Прогрессия представляет собой ряд чисел с постоянным отношением двух соседних чисел, то есть со знаменателем прогрессии А.

Например, ряд построенный со знаменателем прогрессии А=2 имеет вид: 1,2,4,8,16,32,64, и т.д.

Каждый член прогрессии является произведением предыдущего члена на А. Произведение или частное любых двух членов геометрической прогрессии всегда является её членом: 2х^.4 = 8; 8х^.4 = 32; 8:2 = 4 и т.д.

Любой член такой прогрессии, возведенный в степень, также является чле­ном этой прогрессии: 2² = 4; 2³ = 8; 4^1/2 = 2 и т.д.

Наиболее удобны геометрические прогрессии, включающие число 1 и имеющие знаменатель A_n = . В соответствии со стандартами ИСО и ГОСТ 8032-84 установленные ряды предпочтительных чисел имеют знаменатель А: =1,06; = 1,25; = 1,12; = 1,06; = 1,03; = 1,015.

Таблица 4.

Основные ряды предпочтительных чисел (выписка из ГОСТ 8032)

	Основные ряды			Номер	Расчетные
				предпоч-	величины
R5	R10	R20	R40	тительного числа	числа
1,00	1,00	1,00	1,00	0	1,000
			1,06	1	1,0593
		1,12	1,12	2	1,1220
			1,18	3	1,1885
	1,25	1,25	1,25	4	1,2589
			1,32	5	1,3335
		1,40	1,40	6	1,4125
			1,50	7	…
1,60	1,60	1,60	1,60	8
			1,70	9
		1,80	1,80	10
			1,90	11
	2,00	2,00	2,00	12
			2,12	13
		2,24	2,24	14
			2,36	15
2,50	2,50	2,50	2,50	16
			2,65	17
		2,80	2,80	18
			3,00	19
4,00	3,15	3,15	3,15	20
6,30			3.35	21
10,00 16 25 и т.д.	...	...	...	... ...

Произведение или частное двух предпочтительных чисел, а также степени чисел ряда, дает предпочтительное число этого же ряда с относительной ошибкой в пределах от -1,01 % до +1,26 % .

Положительное свойство геометрической прогрессии заключается в том, что количество членов в каждом десятичном интервале, то есть от 1 - 10; 10 - 100; 100 - 1000 и т.д., а также 1 -0,1; 0,1 -0,01; 0,01 -0,001 - на протяжении всей прогрессии постоянно. Так, для названных выше знаменателей прогрессии - 1,06; 2,5; 4,0; 6,3; 10,0 – количество членов в каждом интервале соответственно равно пятизначениям, десяти, двадцати, сорока и т.д. значениям.

В рядах со знаменателями ; ; ; содержится число 3,15, приблизительно равное π, благодаря этому длина окружности и площади круга,

диаметр которого предпочтительное число, примерно равны предпочтительным

числам. Ряд со знаменателем включает предпочтительные числа 375, 750, 1500, 3000, имеющие особое значение в электротехнике, так как они представляют собой синхронные частоты вращения валов электродвигателей в мин^-1.

Порядковый номер предпочтительного числа является логарифмом предпочтительного числа и значительно облегчает умножение, деление, извлечение корня из них. Например, требуется умножить предпочтительные числа 1,12 и 4,75. По табл. 3 находим: 1,12 - 2-ой порядковый номер, 4,75 - 27-ой порядковый номер. Сумма порядковых номеров = 29, соответствует номеру предпочтительного числа 5,32 — это число и является искомым.

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

1. округление до предпочтительного числа выходит за пределы допускаемой погрешности;

1. значение параметров технических объектов следует закономерности, отличной от геометрической прогрессии.

При установлении размеров, параметров и других числовых характеристик продукции, их значения следует выбирать из основных рядов предпочтительных чисел. При этом величины ряда R5 необходимо предпочесть величинам ряда R10, величины ряда R10 - величинам ряда R20 и т.д.

Допускается применять выборочные ряды предпочтительных чисел, которые получают путем отбора каждого 2-го, 3-го, 4-го или 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 и т.д. Если ряд ограничен, обозначение должно содержать конечный результат этого ряда. Например, R5/2 (1...1000) - выборочный ряд составлен из каждого второго члена основного ряда R5, ограниченный значениями 1 и 1000. R20/4 (112...) - выборочный ряд составлен из каждого четвертого члена основного ряда R20 и ограничен по нижнему пределу значением 112.

Изготовителям целесообразно иметь более разреженный ряд, что позволяет уменьшить затраты на освоение производства, сократить номенклатуру оснастки оборудования, организовать высокопроизводительное и рациональное производство. Для потребителей более выгоден густой ряд, позволяющий рационально использовать применяемое оборудование, материалы, электроэнергию, производственные площади. Критерием для выбора сравниваемых рядов является минимум затрат на изготовление и эксплуатацию изделия.

Убывающие ряды положительных предпочтительных чисел получают на основе убывающей геометрической прогрессии. Обозначение убывающего ряда получают добавлением к обозначению числа знака ↓.

В радиотехнике применяют другие ряды чисел, так как ни один из рядов ГОСТ 8032 не подходит для радиотехнических изделий. Применяют ряды, построенные по рядам Е, установленным Международной Электротехнической Комиссией (МЭК). Используют ряд Е3 со знаменателем А = 2,2; Е6 со знаменателем А = 1,5; Е12, А=1,2; Е24,А=1,1.

Если на заводе предполагается выпускать 7 типоразмеров двигателей с минимальной мощностью первого 10 кВт, то по нормальному ряду чисел R5 двигатели будут выпускаться следующих мощностей: 10, 16, 25, 40, 63, 100, 160 кВт.

Предпочтительные числа и их ряды служат при назначении классов точности приборов, размеров, углов, радиусов, уступов, канавок, линейных размеров, характеристик продукции и др., эти ряды сокращают номенклатуру режущего и измеряющего инструмента, штампов, прессов, пресс-форм, приспособлений, а также используются для упорядочения выбора величин и градаций параметров производственных процессов, оборудования, транспортных средств. Для этих целей разрабатывают стандарты на параметрические, то есть типоразмерные и конструктивные ряды этих изделий и процессов.

Параметрическим рядом называют закономерно построенную в определенном диапазоне совокупность числовых значений главного параметра машин или других изделий. Главный параметр служит базой при определении числовых значений основных параметров, определяющих качество изделия.

Существуют 2 способа экономического обоснования параметрических и размерных рядов:

1. расчеты производят по себестоимости годовой программы изделий;

2. кроме себестоимости учитывают сроки окупаемости затрат и службы изделий, а также эксплуатационные расходы.