ряд машин, каждая из которых имеет умеренную степень универсализации. В целом ряд охватывает всю необходимую номенклатуру.

В других случаях универсальные машины можно дополнить двумя-тремя специализированными машинами, предназначенными для изделий, резко отличающихся по габаритам или конфигурации от основного типа изделий.

Последовательное развитие машин

Придание машине резервов развития позволяет систематически совершенствовать машину и поддерживать ее показатели на уровне возрастающих требований техники. Метод развития избавляет от необходимости периодической замены устаревающих моделей, обеспечивает на долгие годы стабильный выпуск одной конструкции, дает большой экономический эффект и является одним из главных способов снижения стоимости машиностроительной продукции.

Резервы, закладываемые в конструкцию, зависят от назначения машины. У тепловых машин исходная модель должна обладать резервом рабочего объема, ресурсами увеличения частоты вращения и улучшения теплового процесса. Машины-орудия, для которых на первом плане стоит производительность, должны иметь ресурсы повышения быстроходности, увеличения объема и диапазона выполняемых операций.

Во всех случаях следует обеспечить запасы прочности и жесткости исходной модели. Это не значит, что базовая модель должна иметь большую массу. Важно усилить наиболее напряженные детали и узлы.

Огромное значение имеет рациональность силовой схемы машины, определяющая общую, присущую конструкции способность к форсированию.

Совершенствование машин нередко требует последующего введения дополнительных агрегатов (редукторов, коробок скоростей, средств автоматизации). Необходимо обеспечить их установку без ломки конструкции машины, оставляя для них место и в некоторых случаях заранее предусматривая привалочные поверхности и крепежные точки.

Наряду с использованием исходных резервов следует непрерывно совершенствовать машину, пользуясь появляющимися с течением времени технологическим и конструктивными приемами и добиваясь снижения массы, энергоемкости, повышения надежности, степени автоматизации, увеличения удобства обслуживания.

Примером описываемого направления является отечественный авиационный двигатель АМ-34, ко-

торый просуществовал в общей сложности 15 лет и благодаря непрерывной модернизации оставался на каждом этапе лучшим в мире авиационным двигателем своего класса. За это время мощность его была повышена с 800 до 1800 л. с. за счет применения наддува, повышения частоты вращения, использования высокооктанового, устойчивого против детонации топлива. Срок службы возрос с 200 до 1000 ч. В результате совершенствования двигатель последней модели сохранял мощность на высотах до 6000 м. КПД винтомоторной установки был повышен в результате применения редуктора частоты вращения и винта с изменяемым шагом. Масса двигателя вследствие введения дополнительных агрегатов (нагнетателя и редуктора) несколько увеличилась; однако удельная масса снизилась почти вдвое (с 0,9 до 0.5 кг/э. л. с). Это было достигнуто за счет запасов рабочего объема, заложенных в исходную модель, и систематической модернизации двигателя без изменения основной конструкции и исходных геометрических параметров.

Наряду с модернизацией, осуществляемой заводом-изготовителем, возможно использование резервов, заложенных в машину, а также в промышленности, эксплуатирующей данные машины.

Металлорежущие станки с повышенной прочностью, жесткостью и вибростойкостью оказалось возможным без переделок использовать для новых методов скоростного и силового резания. Станки малой жесткости в новых ус ловиях пришлось реконструировать.

Метод резервов и последовательного развития машины, в отличие от других рассмотренных выше методов снижения стоимости машиностроительной продукции, универсален и применим ко всем категориям и классам машин, в том числе и уникальным.

РЯДЫ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ЧИСЕЛ

Основой стандартизации являются ряды чисел, подчиняющихся определенным закономерностям. В арифметических рядах каждый член образуется прибавлением к предыдущему члену постоянного числа (разность прогрессии) т.

Величина любого члена ряда = из + кх, где к - порядковый номер члена; oq - первый член ряда, которому присваивается нулевой номер.

На рис. 11, а показаны арифметические ряды с оо = 10, т = 10 1 в диапазоне /с = О 30. При т = 5 арифметический ряд в диапазоне наиболее употребительных в машиностроении диаметров D=10-i-100MM следующий: 10; 15; 20; 25; 30; 35; 40; 45; 50; 55; 60; 65; 70; 100.

Арифметические ряды отличаются относительной неравномерностью. Их верхние области больше насыщены градациями размеров.

Рис. 11. Арифметические (о) и геометрические (б) ряды (А; - порядковый номер членов ряда)

а нижние - меньше. Отношение каждого члена ряда к предьшущему имеет большое значение для первых членов ряда и резко уменьшается в верхних областях ряда.

Неравномерность можно отчасти исправить изменением величины т для различных областей ряда. Так, для приведенного выше ряда в диапазонах D < 20, D = 20 50 и D = = 50 -i- 100 мм можно принять соответственно т = 2,5; 5 и 10. Тогда получается ряд 10; 12,5; 15; 17,5; 20; 25; 30; 35; 40; 45; 50; 60; 70; 80; 90; 100 с более равномерной градацией размеров.

В рядах, построенных по принципу геометрической прогрессии, каждый член ряда получается умножением предыдущего члена на постоянную величину ф (знаменатель прогрессии).

Основные ряды. ГОСТ 8032 - 84 устанавливает пять рядов предпочтительных

чисел со знаменателем прогрессии ф=)/10. Степени п корня приняты равными 5, 10, 20, 40 и 80. Эти числа вместе с буквой R составляют обозначение ряда:

Любой член ряда а/, = ооФ*, где к - порядковый номер члена; - первый член ряда, которому присваивают нулевой номер.

С уменьшением ф интервалы между членами ряда уменьшаются, число членов ряда возрастает; ряд получается более дробным (рис. 11,6).

Основные ряды предпочтительных чисел в диапазоне 1 - 10: R 5: 1; 1,6; 2,5; 4; 6,3; 10.

R 10: 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; 8; 10. R 20: 1; 1,12; 1,25; 1,4; 1,6; 1,8; 2; 2,24; 2,5; 2,8; 3,15;

3,55; 4; 4,5; 5; 5,6; 6,3; 7,1; 8; 9; 10. R 40: 1; 1,06; 1,12; 1,18; 1,25; 1,32; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7;

1,8; 1,9; 2; 2,12; 2Д4; 2,36; 2,5; 2,65; 2,8; 3; 3,15;

3,35; 3,55; 3,75; 4; 4,25; 4,5; 4,75; 5; 5,3; 5,6; 6;

6,3; 6,7; 7,1; 7,5; 8; 8,5; 9; 9,5; 10. R 80: 1; 1,03; 1,06; 1,08: 1,12; 1,15; 1,18: 1,2; 1,25;

1,28; 1,36; 1,4 и т. д.

Численные значения членов всех рядов округлены с погрешностью не более +1 %. Каждый более низкий ряд получается изъятием членов через один из ближайшего более высокого ряда.

" Правильнее был бы термин «предпочтительные ряды чисел».

Производные ряды. Из основных рядов можно получить геометрические ряды для любого

диапазона чисел, т. е. с любым значением начального и конечного членов. В соответствии с основным законом образования геометрических прогрессий производные ряды получают умножением первого члена нового ряда на числа любого из основного ряда (R5, Л10 и т. д.) вплоть до получения значения 10а, которое, в свою очередь, умножают на числа того же основного ряда и т. д.

Для примера приводим производный ряд с диапазоном 1 - 1000 на основе ряда R5: 1; 1,6; 2,5; 4; 6,3; 10; 16; 25; 40; 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1000.

Ряды на основе геометрической прогрессии можно разделить путем отбора т-х членов (т - порядковый номер, кратный любому целому числу). В результате образуется новый ряд со знаменателем ф". Примером такого разрежения являются основные ряды предпочтительных чисел.

Ряды R20 (ф"" = 1,06 = 1,12), R10 (9""= 1,06* = = 1,25), R5 (ф"" = 1,06* = 1,6) получают отбором из ряда R40 (ф = 1,06) всех членов с порядковыми номерами, кратными соответственно 2, 4, 8. Отбором из ряда R40 членов с порядковыми номерами, кратными 3, 6, 9, можно получить соответственно ряды со знаменателями:

ф"" = 1,06 = 1,19; ф"" = 1,06* = 1,41; ф"" = 1,0б = 1,68.

Образование производных рядов возможно и другими способами. При возведении членов геометрической прогрессии в любую степень получают новую прогрессию, но с иным знаменателем. Так, при возведении членов ряда R5 в квадрат получают прогрессию со знаменателем 2,56; 1; 2,56; 6,25; 16; 39,7; 100.

Таким образом, если линейные размеры ряда деталей образуют геометрическую прогрессию, то значения сечений, объемов, массы, моментов сопротивления и моментов инерции сечений также образуют геометрические прогрессии, но с иными знаменателями и иными первыми и последними членами.

Нормальные линейные размеры. На базе основных рядов разработаны ряды нормальных линейных размеров (ГОСТ 6636 - 69) с несколько большим округлением чисел по сравнению с основными. В отличие от основных ряды нормальных размеров обозначают буквой а:

Ra 5: 0,1; 0,16; 0,25; 0,4; 0,63; 1; 1,6; 2,5; 4; 6,3; 10;

16; 25; 40; 63; 100. Ra 10: 0,1; 0,12; 0,16; 0,2; 0,25; 0,32; 0,4; 0,5; 0,63; 0,8;

1; 1,2; 1,6; 2; 2,5; 3,2; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12; 16;

20; 25; 32; 40; 50; 80; lOtt Ra 20: 0,1; 0,11; 0,12; 0,14; 0,16; 0,18; 0,2; 0,22; 0,25;

0,28; 0,32; 0,36; 0,4; 0,45; 0,5; 0,56; 0,63; 0,71;

0,8; 0,9; 1 и т. д. с повышением цифр на один

порядок.

Ra 40: 0,1; 0,105; 0,11; 0,115; 0,12; 0,13; 0,14; 0,15; ai6; 0,17; 0,18; 0,19; 0,2; 0,21; 0,22; 0,24; 0,25;

0,26; 0,28; 0,3; 0,32; 0,34; 0,36; 0,38; 0,4; 0,42 0,45; 0,48; 0,5; 0,53; 0,56; 0,6; 0,63; 0,67; 0,71 а75; 0,8; 0,85; 0,9; 0,95; 1; 1,05; 1,1; 1,15; 1Д 1,3; 1,4; 1,5 и т. д.

ГОСТ 6636 - 69 охватывает линейные размеры в интервале 0,001-20000 мм.

Применение стандартных линейных размеров целесообразно для поверхностей, подвергаемых точной механической обработке, особенно для посадочных поверхностей, что способствует стандартизации режущего, контрольного и мерительного инструмента и облегчает настройку станков.

Главный экономический выигрыш получается при сокращении числа членов рядов, т. е. при применении в каждом отдельном случае наиболее низкого ряда, обеспечивающего нужный диапазон размеров и, следовательно, сокращение номенклатуры инструмента.

Меньшее значение имеют нормальные размеры для поверхностей, не нуждающихся в точной координации.

На основании нормальных линейных размеров устанавливают ряды диаметров проволоки, прутков, толщины листового проката, линейных размеров сечений фасонного проката.

Применять стандартные ряды для осевых размеров и для размеров необрабатываемых поверхностей (литье, штамповка) нерационально. В этих случаях даже частичная стандартизация размеров, не давая никаких реальных преимуществ, только усложняет процесс проектирования и изготовления деталей.

Ряды предпочтительных чисел при конструировании. Значение рядов предпочтительных чисел для конструирования не следует переоценивать. Некоторые конструкторы считают необходимым применять ряды предпочтительных чисел для стандартизации и для всех областей конструирования. Это неверно.

Ряды предпочтительных чисел целесообразно использовать в случаях, когда требуется создавать ряд градаций какого-либо параметра с равномерной насыщенностью градаций во всех частях ряда (например, передаточных отношений в коробках передач и подач металлорежущих станков).

Однако равномерное распределение градаций не всегда является наиболее рациональным. Правильнее при нормировании технических параметров исходить из плотности распределения применяемости данного параметра.

В качестве примера на рис. 12 приведен график применяемости модулей зубьев в общем машиностроении. Как видно, 90% всех применяемых колес имеют модуль в пределах m = 1 -5- 5 мм. Максимум применяемости приходится на колеса с модулем 2-3 мм. В данном случае целесообразно увеличить