Теоретическая база современной стандартизации

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

В упрощенном виде предпочтительные числа получают на основе геометрической прогрессии А = А₀ ´ В^N, где N – любое целое число, положительное, отрицательное или ноль. Параметр R показывает, сколько членов ряда располагается в каждом десятичном интервале (от 1 до 10, от 10 до 100, от 100 до 1000 и т.д., а также от 0,1 до 1, от 0,01 до 0,1 и т.д.). Следовательно, B^R = 10, откуда получаем знаменатель геометрической прогрессии B = . Начальный член ряда А₀ выбирается из практических соображений. Часто А₀ = 1.

Если придерживаться строго обоснованного ряда предпочтительных чисел, то параметры и размеры отдельного изделия или группы изделий наилучшим образом будут согласованы со всеми соответствующими видами продукции: электродвигателей – с технологическим оборудованием, грузоподъемными устройствами, предохранительных клапанов – с паровыми котлами, комплектующих изделий – с присоединительными и посадочными местами в машине. Несоблюдение этого условия вызывает излишние затраты материалов, электрической и других видов энергии, неполное использование оборудования, снижение производительности труда, рост себестоимости продукции.

Предпочтительные числа и их ряды служат основой упорядочения выбора величин и градаций параметров производственных процессов, оборудования, приспособлений, режущего и измерительного инструмента, штампов, 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.

В машиностроении и приборостроении предпочтительные числа, принятые за основу при назначении классов точности, размеров, углов, радиусов, канавок, уступов, линейных размеров, сокращают номенклатуру режущего и измерительного инструмента, кулачков для автоматов, штампов, пресс-форм, приспособлений. Это способствует росту уровня взаимозаменяемости, 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.

Существует ряд, включающий предпочтительные числа 375, 750, 1500, 3000, имеющие особое значение в электротехнике, так как они представляют собой синхронные частоты вращения валов электродвигателей, измеряемые оборотами в минуту.

Верхний предел измерения манометров в единицах кгс/см² образует ряд

1´10^N, 1.6´10^N, 2.5´10^N, 4´10^N, 6´10^N, где N – любое целое число.

Ряды предпочтительных чисел должны удовлетворять следующим требованиям:

- представлять рациональную систему градаций, отвечающую потребностям производства и эксплуатации;

- быть бесконечными в направлениях уменьшения и увеличения чисел;

- включать все последовательные десятикратные или дробные значения каждого числа ряда;

- быть простыми и легко запоминаемыми.

Преимущество геометрической прогрессии для описания системы предпочтительных чисел состоит в том, что в любом интервале процент увеличения величины числа является неизменным, недостатком является обязательное округление всех ее членов. Параметры геометрической прогрессии должны быть подобраны таким образом, чтобы

- произведение или частное двух предпочтительных чисел, а также положительные или отрицательные степени чисел ряда давали также предпочтительное число этого же ряда с относительной ошибкой в пределах от —1,01 до +1,26%;

- куб любого числа ряда в 2 раза больше куба предыдущего числа, а квадрат в 1,6 раза больше квадрата предыдущего числа (с относительной ошибкой до 0,1%);

- количество членов в каждом десятичном интервале (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.), обозначаемое символом R, на протяжении всей прогрессии оставалось постоянным.

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

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

- округление до предпочтительного числа выходит за пределы допускаемой погрешности;

- значения параметров технических объектов следуют закономерности, отличной от геометрической прогрессии.

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

R 5/2 (1... 1 000 000) – выборочный ряд, составленный из каждого второго члена основного ряда R 5, ограниченный членами 1 и 1 000 000;

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

Допускается использовать производные предпочтительные ряды чисел, которые устанавливаются для случаев, когда 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 рядов предпочтительных чисел и соответственно делят на основные и дополнительные.

Убывающие ряды положительных предпочтительных чисел получают на основе убывающей геометрической прогрессии. Обозначение убывающего ряда положительных предпочтительных чисел получают добавлением к обозначению каждого основного и дополнительного ряда предпочтительных чисел особого знака.

Комплементарные, арифметические и специальные предпочтительные ряды чисел описаны в ГОСТ 8032-84.