Шероховатость поверхности

ЛЕКЦИЯ №13

Шероховатостью поверхности согласно ГОСТ 25142-82 называют совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами, выделенную с помо­щью базовой длины. Базовая длила l - длина базовой линии, используемой для выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверхности. Базовая линия (поверхность) - линия (поверхность) заданной геометрической формы, определенным образом проведенная относительно профиля (поверхности) и слу­жащая для оценки геометрических параметров поверхности.

Шероховатость поверхности оказывает существенное влияние на эксплуатаци­онные свойства поверхностного слоя, следовательно, детали в целом. К показате­лям, характеризующим эксплуатационные свойства поверхностного слоя, отно­сятся:

- действительное напряжение на поверхности двух взаимодействующих тел и, как следствие, контактная жесткость;

- прочность деталей из-за концентрации напряжений в отдельных рисках на поверхности;

- характер процесса трения меж­ду сопрягаемыми поверхностями в паре трения;

- изменение посадки в процессе сборки (с натягом) или при эксплуатации (с зазором);

- антикоррозионная стойкость поверхностей;

- плотность и герметичность соединений;

- адгезионная способ­ность к гальваническим и лакокрасочным покрытиям;

- декоративные свойства;

- удобство содержания поверхностей в чистоте и т. п.

Числовые значения шероховатости поверхности определяют от единой базы, за которую принята средняя линия профиля т, то есть базовая линия, имеющая форму номинального профиля и проведенная так, что в пределах базовой длины среднее квадратичное отклонение профиля до этой линии минимально. Систему отсчета шероховатости от средней линии профиля называют системой средней линии.

Если для определения шероховатости выбран участок поверхности длиной l, дру­гие неровности (например, волнистость), имеющие шаг больше l, не учитывают.

Длина оценки L - длина, на которой оценивают шероховатость. Она может со­держать одну или несколько базовых длин l. Числовые значения базовой длины выбирают из ряда: 0,01; 0,03; 0,08; 0,25; 0,80; 2,5; 8; 25 мм.

Параметры шероховатости. Согласно ГОСТ 2789-73 шероховатость поверх­ности изделий независимо от материала и способа изготовления можно оцени­вать следующими параметрами (рис. 1):

Рис. 1.Профилограмма поверхности

 

1. Среднее арифметическое отклонение профиля Rа - среднее арифметическое из абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины:

где l - базовая длина;

п - число выбранных точек профиля на базовой длине;

у - расстояние между любой точкой профиля и средней линией (отклонение профиля).

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

 

или ,

где H_imax,, H_jmin - определяются относительно средней линии;

h_imax, h_jmin - относительно произвольной прямой, параллельной средней ли­нии и не пересекающей профиль.

3. Наибольшая высота неровностей профиля R_max - расстояние между линией выступов профиля и линией впадин профиля в пределах базовой длины.

4. Средний шаг неровностей профиля S_т - среднее арифметическое значение шага неровностей профиля в пределах базовой длины:

,

где S_mi - шаг неровностей профиля, равный длине отрезка средней линии, за­ключенного между точками пересечения смежных выступов и впадин профи­ля со средней линией.

5. Средний шаг неровностей профиля по вершинам S - среднее арифметическое значение шага неровностей профиля по вершинам в пределах базовой длины:

,

где S_i - шаг неровностей профиля, равный длине отрезка средней линии, за­ключенного между проекциями на нее наивысших точек двух соседних мест­ных выступов профиля.

6. Относительная опорная длина профиля t_p - отношение опорной длины про­филя к базовой длине:

,

где η_p - опорная длина профиля — сумма длин отрезков b_i , отсекаемых на за­данном уровне р в материале профиля линией, эквидистантной средней ли­нии т в пределах базовой длины (рис. 2):

.

Рис. 2Кривая относительной опорной длины профиля.

 

Опорную длину профиля определяют на уровне сечения профиля р, то есть на заданном расстоянии между линией выступов профиля и линией, пересекающей профиль эквидистантно линии выступов профиля, и строят кривую изменения опорной длины профили (рис. 2). Значение уровня сечения профиля p отсчитывают по линии выступов и выбирают из ряда: 5; 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90% от R_max.

Числовые значения параметров шероховатости Ra, Rz, R_max , S_т, S и t_p приведены в ГОСТ 2789-73.

Обозначение шероховатости на чертежах. ГОСТ 2.309-73 устанавливает обо­значения шероховатости поверхностей и правила нанесения их на чертежах из­делий.

На рис. 3 приведена структура обозначения шероховатости. При обозначении шероховатости только по параметру применяют знак без полки.

Рис. 3.Структура обозначения шероховатости поверхности

 

Примеры обозначения шероховатости па чертежах приведены на рис. 4. В обозначении числового значения параметра Rа символ не указывается.

Рис. 4.Примеры обозначения шероховатости на чертежах

Если параметры Rа, Rz, R_max определены на базовой длине в соответствии с ГОСТ 2789-73, то эти базовые длины не указываются в требованиях к шероховатости (рис. 4, б).

При необходимости дополнительно к параметрам шероховатости поверхности уста­навливаются требования по направлению неровностей поверхности (табл. 1), а также по способу или последовательности способов получения (обработки) по­верхности. При этом способ обработки указывают только в случаях, когда он явля­ется единственно приемлемым для получения требуемой) качества поверхности.

При указании двух и более параметров шероховатости поверхности значения па­раметров записывают сверху вниз в следующем порядке: высота неровностей профиля, шаг неровностей профиля, относительная опорная длина профиля (рис. 4, а).

Допускается применять упрощенное обозначение шероховатости поверхностей с разъяснением его в технических требованиях чертежа (рис.4, в).

Таблица 1.Направления неровностей поверхности по ГОСТ 2789-73

Допускаемые значения Rа и Rz в зависимости от допуска размера и формы установлены по четырем уровням относительной геометрической точности, определяемых соотношением допусков геометрии и размера соответственно: А = 60)%, В = 40%, С=25% и D< 25% (табл. 2).

Таблица 2.Параметры шероховатости в зависимости от допусков размера IT и формы Т_ф