§ 4. Шероховатость поверхности, ее параметры и простановка их на чертежах

Шероховатостью поверхности называют совокупность неровно­стей профилей поверхности с относительно малыми шагами, рас­сматриваемых в пределах участка, длина которого равна базовой длине. Утвержден ГОСТ 2789—73 «Шероховатость поверхности, параметры и характеристики».

Базовая длина, обозначаемая l, — это длина базовой линии, используемая для выделения неровностей, характеризующих шеро­ховатость поверхности. Параметры шероховатости определяются в пределах базовой длины. Величина l назначается при конструиро­вании из ряда чисел: 0,01; 0,03; 0,08; 0,25; 0,80; 2,5; 8; 25 мм.

Классы шероховатости поверхности сохраняются до 1980 года. ГОСТ 2789—71 включает таблицу значений параметров шерохова­тости R_a и R_z и соответствующие каждому классу значения l.

Установлено 14 классов шероховатости, а в классах с 6-го по 14-й установлены разряды а, б, в с более мелкой градацией пара­метров. Параметры шероховатости выбирают (один или несколько) из следующей номенклатуры: R_a — среднее арифметическое откло­нение профиля; R_z — высота неровностей профиля по десяти точ­кам; R_max — наибольшая высота неровностей профиля; S_m — сред­ний шаг неровностей; S — средний шаг по вершинам; t_p — относи­тельная опорная длина профиля, где р — числовое значение уровня сечения.

Количество выбираемых параметров назначается при конструи­ровании. ГОСТ 2789—73 содержит таблицы рекомендуемых значе­ний параметров R_a, R_z, S_m, S и t_v. Параметр t_P определяют в про­центах к базовой длине l и выбирают из ряда: 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90. Числовое значение р выбирают из этого же ряда, но начинающегося с цифры 5, оно выражается в процентах к R_max. При использовании для нормирования шероховатостей номиналь­ных числовых значений параметров допустимые отклонения в про­центах от номинальных величин параметров берут из рядов 10, 20 или 40. Отклонения можно назначать как односторонние, т.е. в + или -, так и симметричные.

При использовании классов значения параметров R_a и R_z вы­бирают из таблицы ГОСТа и указанные на чертеже величины R_a или R_z являются верхними предельными значениями этих парамет­ров для данного класса шероховатости.

Величины, определяющие значения параметров, показаны на рис. 1-8. Средняя линия профиля (обозначенная mm), базовая ли­ния имеющая форму номинального профиля и делящая его так, что в пределах базовой длины среднее квадратичное отклонение профиля от этой линии минимально, т. е.

,

где

или .

Определение параметров производится по формулам:

,

где l – базовая длина,

,

если R_z определяется как среднее значение абсолютных высот пяти наибольших выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины.

Если средняя линия является отрезком прямой, то применяется Формула:

,

где h_i — расстояния от линии, параллельной средней линии до выс­ших точек наибольших выступов h_{i max} и низших точек наибольших впадин h_{i min}:

; ,

где n – число шагов в пределах базовой длины.

,

где п — число выступов, пересекаемых линией, эквидистантной средней линии и проведенной на расстоянии р от нее.

ГОСТ 2789—73 устанавливает типы направлений рисок неров­ностей по отношению к линии, изображающей на чертеже поверх­ность. При выборе типа направления следует учитывать направле­ния сил трения.

Таким образом, ГОСТ 2789—73 сравнительно с ГОСТ 2789—59 устанавливает значительно большее количество параметров, разре­шает назначение базовой длины l, не обязательно совпадающей с базовой длиной, указанной в ГОСТе для заданного класса шерохо­ватости и предлагает в случае необходимости указывать на чертеже направление рисок неровностей.

По ГОСТ 2789—59 разрешалось проставлять для любого клас­са как R_z, так и R_a. По ГОСТ 2789—73 параметр R_a устанавлива­ется для классов шероховатости от 6-го до 12-го включительно, а параметр R_z — для классов с 1-го по 5-й включительно и для клас­сов 13-го и 14-го.

Простановка допустимой шероховатости на чертежах. Допусти­мые величины всех параметров шероховатости, за исключением тех, которые выражены в процентах, должны проставляться в мик­рометрах (мкм).

Базовая длина проставляется в миллиметрах (мм). Для обозначения шероховатости по ГОСТ 2309—73 применяет­ся один из трех знаков: — для обозначения шероховатости поверхности, вид обработки которой не устанавливается, а назна­чаются лишь предельные величины параметров шероховатости;

— для обозначения шероховатости, образуемой удалением слоя материала, например, точением, сверлением, травлением и т. п.; — для обозначения шероховатости поверхности, образуемой без удаления слоя материала, например, литьем ковкой и т. п.

Этот же знак проставляют на поверхностях, не обрабатываемых по данному чертежу (в состоянии поставки).

Знак проставляют без полки, если не требуется указания вида обработки. Знак должен иметь полку, на которой указывают вид обработки, если этот вид является единственным, применимым для получения требуемого качества поверхности. Схема простанов­ки знаков шероховатости поверхности показана на рис. 1-9, а. Зна­чения параметра шероховатости указывают: для параметра R_a без символа, для остальных параметров — после символа, например:

.

Для указания диапазона значений любого параметра шерохо­ватости предельные значения указывают в двух строчках: в верх­ней - значение, соответствующее более грубой шероховатости, в нижней - более высокой, например,

.

При указании номинального значения параметра шероховато­сти указывают предельные отклонения в процентах, например,

Базовую длину l не указывают, если шероховатость нормиру­ется только параметром R_a или R_z и значение l совпадает со зна­чениями, приведенными в таблице ГОСТ 2789—73.

При указании нескольких параметров значения их располагают в следующем порядке (сверху вниз): параметры высоты профиля, параметр шага, относительная опорная длина профиля (рис. 1-9,б).

Условные обозначения направления неровностей приводят на чертеже при необходимости.

Приведем знаки, указывающие направления рисок неровностей по отношению линии, изображающей на чертеже поверхность, или к точке, изображающей центр сечения: = - параллельно; ┴ - перпендикулярно; X - риски перекрещиваются в двух наклонных направлениях; М - произвольное; С - кругообразное (при­ближенно); R - радиальное (приближенно).

Допускается упрощенное обозначение шероховатости внутри знака при помощи строчных букв русского алфавита (рис. 1-9, в) с разъяснением его в технических условиях.

Если шероховатость одной и той же поверхности различна на отдельных участках, то эти участки разграничивают сплошной тонкой линией, проставляя обозначения шероховатости на каждом участке.

Обозначение параметров шероховатости на чертеже должно быть таким, чтобы его легко прочитать и чтобы оно не вызвало различных толкований. ГОСТ 2309—73 устанавливает схему рас­положения знаков па поверхностях при всех возможных положе­ниях контуров этих поверхностей в плоскости чертежа. На рис. 1-10, а и б показано расположение знака, имеющего полку, на рис. 1-11— знака, не имеющего полку, для параметра R_a = 3,2 мкм.

Знак в верхнем правом углу чертежа показывает преобладаю­щую шероховатость или шероховатость в состоянии поставки. Знак в скобках показывает, что кроме указанной перед скобкой шерохо­ватости имеются поверхности с другой, обозначенной на них шероховатостью. Если все поверхности должны иметь одинаковую ше­роховатость, скобку не ставят. Знак перед скобкой должен быть в 1,5 раза больше, чем знаки на детали; знак в скобках — такой, как на детали.

Шероховатость поверхностей повторяющихся элементов детали, например зубьев, если она одинакова, указывают один раз.

Цифрами 5... 10 мм показано расстояние знаков от границ чертежа (рис. 1-12).

Пример 10. Проставить на эскизах деталей обозначение шеро­ховатостей поверхностей:

а) боковые и нижняя грань детали должны иметь шероховатость не грубее R_z40; базовая длина — по таблице ГОСТ 2783—73. Верхняя грань должна иметь шероховатость не грубее R_а0,4 и не выше 0,02. На полке указан вид обработ­ки; базовая . длина 0,2 мм, направление рисок — произ­вольное;

б) шероховатость поверх­ностей отверстий — не грубее R_z40, торцов — не грубее R_z80, базовая длина по таб­лице ГОСТ 2789—73. Осталь­ные поверхности в состоя­нии поставки;

в) наружная цилиндриче­ская поверхность детали должна иметь шероховатость в состоянии поставки. Для поверхно­сти отверстий, дна и боковых поверхностей паза шероховатость R_а0,63. Базовая длина для этих поверхностей по ГОСТ 2789—73. Шероховатость остальных поверхностей деталей — по R_z20, базо­вая длина — по ГОСТ 2789—73.

Решение. Простановка показана на рис. 1-12. Буквенные обозначения решений а), б) и в) совпадают с обозначениями за­дания.

Задачи.

1. Для сопряжения :

а) подсчитать наибольший, наименьший и средний зазоры;

б) определить возможную несоосность вала и отверстия;

в) определить возможную овальность в поперечном сечении и конусообразность в продольном сечении вала (или отверстия);

г) определить наибольшую возможную величину радиального биения вала при проверке его в центрах, учитывая наличие только овальности.

2. Определить, будут ли годны валы, на чертеже которых указана допусти­мая нецилиндричность, равная 0,02 мм, если при проверке их обнаружена: оваль­ность 0,03 мм, огранка 0,03 мм и конусообразность 0,03 мм.

3. На чертеже трехступенчатого валика указана допустимая несоосность двух крайних ступеней относительно средней ступени, равная 0,04 мм. Возможен контроль только радиального биения с базированием в центрах крайних ступеней (шеек вала). Каким значком следует заменить на чертеже значок несоосности и какую следует назначить предельную величину радиального биения?

Для составления задач по разделу «Указание на чертежах допустимых от­клонений формы и расположения» рекомендуется использовать сборник стандар­тов ЕСКД, содержащий большое количество эскизов и примеров. Можно соста­вить задачи следующих типов:

4. Обозначить на чертеже условными значками (должен быть приведен текст из табл. 3 ГОСТ 2308—68 и сделан эскиз без обозначений отклонений).

5. Расшифровать текстом обозначения отклонений по выданному эскизу с условными обозначениями.

Задачами по разделу «Шероховатость поверхности» могут быть примеры простановки на чертежах параметров шероховатости. Кроме того, могут быть предложены задачи следующих типов:

6. Можно ли при указании предельных отклонений толщины плоской пласти­ны, равных ±0,2 мм, указать допустимую величину R_z соответствующую 1-му классу шероховатости поверхности.

7. Можно ли указать на чертеже плоской детали величину R_z, соответству­ющую 12-му классу шероховатости, если деталь толщиной s = 80 мм должна об­рабатываться по 12-му квалитету (см. СТ СЭВ 145—75).

8. Определить по профилограмме (при наличии снятых в лаборатории профилограмм) параметры шероховатости.