Параметры шероховатости

    Поверхностные неровности относятся к геометрическим пара­метрам и представляют собой сложную периодическую структуру. Поскольку профиль содержит большой объем случайных значений неровностей, то для большинства нормируемых параметров при­нимают усредненные значения.

Число геометрических параметров для оценки шероховатости! поверхности достигает более 40 наименований.

    Все основные определения, параметры шероховатости и их чис­ловые значения приведены в

ГОСТ 2789—73 и ГОСТ 25142—82,

    Однако для практического нормирования в большинстве стран мира, как и в России, используют шесть параметров, которые де­лят на три группы:

•  высотные:

Ra — среднее арифметическое отклонение профиля;

Rz —- высота неровностей профиля по десяти точкам; Rmах — наибольшая высота профиля;

•  шаговые:

Sm — средний шаг неровностей профиля;

S — средний шаг местных выступов профиля;

•   параметр формы:

tp — относительная опорная длина профиля.

  Рассмотрим кратко эти нормируемые параметры.

  Среднее арифметическое отклонение профиля Ra — среднее ариф­метическое абсолютных значений отклонений профиля от средней линии в пределах базовой длины:

 

 

где   l — базовая длина;

  n — число выбранных точек профиля на базовой длине;           

y i — отклонение профиля (расстояние между точкой профиля и базовой линией).

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

где y_Pi — высоты пяти наибольших* выступов профиля;

 y_Vi — глуби­ны пяти наибольших впадин профиля.

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

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.

Средний шаг неровностей профиля Sm — среднее значение шагов неровностей профиля в пределах базовой длины:

                 Sm= i

где Smi — шаг неровностей профиля, равный длине отрезка сред­ней линии между точками пересечения ее с одноименными сто­ронами соседних неровностей;

  n — число шагов в пределах базо­вой длины.

     Средний шаг местных выступов профиля S — среднее значение шагов местных выступов профиля, находящихся в пределах базо­вой длины:

                     S = i

 

где Si — шаг неровностей профиля по вершинам, равный длине отрезка средней линии между проекциями на нее наивысших то­чек соседних местных выступов профиля;

п — число шагов неровностей по вершинам в пределах базовой длины.

  Для практического определения шаговых параметров при руч­ной обработке профилограмм рекомендуются более удобные зави­симости, ускоряющие расчет и снижающие субъективные ошибки измерения большого числа шагов:

 

                          Sm =

 

где l ' — длина отрезка средней линии, ограниченная первым и последним нечетным пересечением профиля со средней линией (l'≤ l); К — общее число пересечений профиля со средней линией на длине l ';

 

S=== ==

 =  

где l " — длина отрезка средней линии между первым и последит характерными максимумами (l " < l);

 N — общее число характер­ных максимумов в пределах базовой длины.

Числовые значения параметров Ra, Rz, Rmax, Sm, S определе­ны стандартом ГОСТ 2789—73, причем для всех трех высотные параметров выделены предпочтительные значения, которыми следует в первую очередь пользоваться. Эти числовые значения параметров шероховатости проставляют на чертежах.

     Относительная опорная длина профиля t_p — отношение опорной  длины профиля к базовой длине, %:   

                          t p =  × 100,

где 𝜼_p — опорная длина профиля, представляющая собой сумму отрезков bj (см. рис. 1), отсекаемых на заданном уровне р в мате­риале профиля линией, эквидистантной средней линии в пределах базовой длины:

 

                              𝜼_p=

 

где n — число отсекаемых отрезков;

р — заданный уровень сечения профиля, выраженный в процентах от наибольшей высоты неровностей профиля Rmax.

Значения уровня сечения профиля р отсчитывают от линий выступов и выбирают из ряда: 5; 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90 % Rmax.

Числовые значения t_р выбирают из ряда: 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90 %.

Из всех перечисленных параметров шероховатости наиболее часто применяют параметры Ra и Rz. Параметр Ra является предпочтительным, так как его определяют по значительно большему числу точек профиля, чем Rz. Использование параметра Rz в качестве контрольного в значительной степени определяется способами измерения рассматриваемых параметров. Значения Ra преимущественно измеряют с помощью приборов, снабженных датчиками с алмазной иглой. Определение Ra на грубых поверхностях связано с опасностью поломки алмазной иглы, а на очень гладких с низкой достоверностью результатов из-за того, что радиус конца иглы не может фиксировать очень малые неровности. Поэтому Rz рекомендуется использовать при значениях высоты неровностей 320... 10 и 0,1...0,025 мкм, в остальных случаях — Ra.

При расчетах ответственных подвижных и прессовых соединений необходимо учитывать параметр Rz, тогда как на чертежах в большинстве случаев заданы значения Ra.

 

 

Для трущихся поверхностей ответственных деталей назначают параметры Ra  или Rz, tp и задают направление неровностей, для поверхностей циклически нагруженных деталей— Rmах, Sm (или S) и направление неровностей, для соединений с натягом — только Ra (Rz) и т. п. Для неответственных деталей можно не указывать параметры шероховатости, в таком случае она не подлежит конт­ролю.

Некоторые специальные технологические методы окончатель­ной обработки позволяют получить на поверхностях регулярный заранее заданный микрорельеф из канавок или лунок определен­ной формы.

ГОСТ 24773—81 устанавливает характеристики таких параметров.