Московская государственная академия водного транспорта стандартизация, метрология и сертификация в строительстве (конспект лекций)
| Вид материала | Конспект |
- Стандартизация, сертификация, 974.5kb.
- Методические указания «Выполнение практических заданий по дисциплине «Метрология, стандартизация, 636.89kb.
- Примерная программа учебной дисциплины "Метрология, стандартизация и сертификация", 233.62kb.
- Учебно-методический комплекс дисциплина опд. Ф. 06 «Метрология, стандартизация и сертификация», 433.68kb.
- Научно-образовательный комплекс по специальности «Стандартизация, метрология и сертификация», 195.9kb.
- Метрология, стандартизация и сертификация (конспект лекций), 455.4kb.
- Рабочей программы дисциплины Метрология, стандартизация и сертификация (наименование), 31.06kb.
- Рабочая программа дисциплины опд. Ф. 06 Метрология, стандартизация и сертификация (код, 408.12kb.
- Рабочая программа дисциплины опд. Ф. 06 Метрология, стандартизация и сертификация (код, 267.94kb.
- М. В. Ломоносова Кафедра стандартизации и сертификации Федорина Л. И., Хомутова, 1360.41kb.
Общетехнические и организационно-технические комплексы стандартов
К общетехническим и организационно-техническим комплексам стандартов относятся следующие комплексы: государственная система стандартизации (ГСС}, единая система конструкторской стандартизации (ЕСКД), система автоматизированного проектирования (САПР), единая система разработки и постановки продукции на производство (ЕСРПП), единая система технологической подготовки производства (ЕСТПП), единая система технологической документации (ЕСТД), система проектной документации для строительства (СПДС), система стандартов безопасности труда (ССЕТ), система стандартов в области охраны природы и улучшения использования природных ресурсов.
Комплекс стандартов ГСС был рассмотрен выше.
Единая система конструкторской документации (ЕСКД, ГОСТ 2.ХХХ –ХХ) представляет собой комплекс государственных стандартов, которые устанавливают единые взаимосвязанные правила и положения по разработке, оформлению к обращению конструкторской документации в нашей стране. Требования этих стандартов распространяются на все виды конструкторских документов, на нормативно-технические и технологические документы, а также на научную и научно-техническую литературу.
Целью стандартов ЕСКД являются:
1} создание возможности расширения унификации конструкторских документов и использования их при обмене без переоформления;
2) упрощение форм КД и графических изображений, снижающих трудоемкость проектно-конструкторских работ;
3) механизация и автоматизация обработки документов и содержащихся в них данных.
ЕСКД содержит 150 ГОСТов, распределенных по 9 группам:
1) общие положения;
2) основные положения;
3) обозначение изделий и конструкторских документов;
4) общие правила выполнения чертежей различных изделий;
5) правила обращения документации;
6) правила выполнения эксплуатационной и ремонтной документации;
7) правила выполнения схем;
8) правила строительных и горно-графических документов:
9) прочие стандарты.
Система автоматического проектирования (САПР) - это организационно-техническая система, выполняющая автоматическое проектирование объектов и состоящая из комплекса средств автоматизации проектирования, взаимосвязанного с подразделениями (пользователями) проектной организации.
Структурно САПР состоит из двух подсистем:
1) проектирующей - подсистемы, выполняющей проектные процедуры, например, проектирование деталей и сборочных единиц, проектирование частей зданий и сооружений;
2} обслуживающей - подсистемы, предназначенной для поддержания работоспособности проектирующих подсистем, например подсистема документации, информации, графического выполнения.
Мат.-тех. базой САПР является комплекс средств автоматизации проектирования, в который входят средства обеспечения:
математического - методы, математические модели, алгоритмы:
лингвистического - языки проектирования, терминология;
программного - программы и пакеты прикладных программ;
информационного - массивы данных, содержащие на машинных носителях описание стандартных проектных процедур, типовых проектных решений, типовых элементов, комплектующих изделий, материалов;
методического - документы, определяющие методические вопросы автоматического проектирования:
технического - устройства вычислительной и организационной техники, средства передачи данных, измерительные и другие устройства или их комплекты;
организационного - положения, приказы, инструкции, квалификационные требования и другие документы, состав и структуру проектной организации, ее подразделений, их функции и связи в условиях функционирования САПР.
Единая система разработки и постановки продукции на производство (ЕСРПП. ГОCT 15. ХХХ - XX), устанавливает порядок разработки, согласования и утверждения 73, проведения экспертизы технической документации, испытания опытных образцов копытных партий), Выдачу разрешений на постановку на производство новой и модернизированной продукции.
ЕСРПП определяет обязанности заказчика, разработчика и изготовителя продукции.
Заказчик на основании изучения потребностей, современных достижений науки и техники, предъявляет разработчику заявку, содержащую обоснованные технико-экономические требования к продукции, объем потребности е продукции, лимитную цену с ее обоснованием. Заказчик активно участвует на всех стадиях разработки, подготовки производства и проводимых испытаниях на всех их этапах.
Разработчик разрабатывает ТЗ, согласовывает его с заинтересованными организациями, разрабатывает весь комплекс тех. документации с осуществлением заданного уровня унификации, отвечает за правильный выбор аналогов, включенных в карту технического уровня. Разработчик, как правило, организует испытания опытных образцов или опытных партий.
Важнейшей функцией разработчика является авторский надзор над освоением и изготовлением, особенно первых серий, продукции в строгом соответствии с технической документацией, требованиями стандартов и технических условий.
Изготовитель согласовывает ТЗ, принимает участие в рассмотрении тех. документации, обеспечивает разработку и отладку технологических процессов, обеспечивает освоение производства и стабильное качество выпускаемой продукции в заданных планом продукции. Организует контроль и периодические испытания серийно выпускаемой продукции, обеспечивает своевременное снятие с производства устаревшей продукции.
Стандарты ЕСРПП устанавливают следующие стадии разработки продукции и постановки ее на производство:
1. Разработка ТЗ.
2. Экспертиза тех. документации.
3. Испытания опытного образца.
4. Контрольные испытания серийно выпускаемой продукции.
В ТЗ устанавливаются следующие показатели и требования:
1) показатели назначения (основные технические параметры продукции. определяющие ее целевое назначение: мощность, производительность, расход материалов, топлива, энергии, КПД и др.);
2) требования к надежности;
3) требования к технологичности:
4) показатель уровня унификации;
5) требования к метрологическому обеспечению, разработки, производства и эксплуатации:
6) требования безопасности и охраны природы;
7) эстетические и эргонометрические требования;
8) требования к патентной чистоте;
9) условия эксплуатации;
10) требования к техническому обслуживанию и ремонту;
11) требования к упаковке, маркировке, транспортированию и хранению и др.
Единая система технологической подготовки производства (ЕСТПП, ГОСТ 14. XХX-XX) - система организации и управления процессом технологической подготовки производства, предусматривающая широкое применение прогрессивных типовых технологических процессов, стандартной технологической оснастки и оборудования, средств автоматизации производственных процессов, инженерно-технических и управленческих работ.
Функционирование ЕСТПП в соответствии с ее назначением обеспечивается комплексным применением и стандартов ЕСТПП совместно с ЕСКД, ЕСТД, единой системой классификации и кодирования технико-экономической информации, государственной системой обеспечения единства измерений. Стандарты ЕСТПП содержат следующие группы:
1 - Общие положения;
2 - Правила организации и управления процессом ТИП;
3 - Правила обеспечения технологичности конструкции изделий;
4 - Правила разработки и применения технологических процессов и
средств технологического оснащения;
4 - Правила применения технических средств механизации и автоматизации инженерно-технических работ;
5 - прочие стандарты.
ЕСТПП основана на системно-структурном анализе цикла, широком применении типовых и групповых технологических процессов, стандартной оснастке и модульном оборудовании, экономико-математических методах и вычислительной технике. ЕСТПП является связующим звеном между конструированием и производством, определяя качество, экономичность и конкурентноспособность продукции.
ЕСТПП предполагает:
технологическую классификацию легшей машин и приборов, для чего создан технологический классификатор, являющийся частью Общероссийского классификатора продукции;
типизацию технологических процессов, которая осуществляется в двух взаимосвязанных направлениях: 1) типизация и стандартизация процессов изготовления деталей и узлов и 2) типизация и стандартизация выполнения отдельных операций;
стандартизацию технологической оснастки, под которой понимают разработку универсальных приспособлений для фиксации деталей при их обработке, штампов для горячей и холодной штамповки., литейной оснастки, сварочных и сборочных приспособлений;
стандартизацию технологической документации.
Единая система технологической документации (ЕСТД, ГОСТ З.ХХХХ-XX) - комплекс стандартов, устанавливающих взаимосвязанные правила разработки, комплектации, оформления и обращения технологической документации, применяемой при изготовлении и ремонте изделий. ЕСТД состоит из следующих групп стандартов:
- общие положения;
- основополагающие стандарты;
- классификация и обозначения технологических документов;
- учет применяемости деталей и сборочных единиц в изделиях и
средств технологического оснащения;
- основное производство. Формы технологических документов и правила их оформления на процессы, специализированные по видам работ;
- основное производство. Формы технологических документов и правила их оформления на испытания и контроль;
- вспомогательное производство. Формы технологических документов и правила их оформления;
- правила заполнения их оформления;
- резервная
- информационная база
Система проектной документации для строительства (СПДС, ГОСТ 21. ХХХ-ХХ) комплекс взаимоувязанных стандартов устанавливающих правила оформления проектных документов е строительстве. Она включает -3 группы стандартов:
0 - общие положения;
1 - правила оформление чертежей и других графических документов;
2 - правила оформления внесения изменений в рабочую документацию.
Тема 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СТАНДАРТИЗАЦИИ
1 Научно-технические принципы стандартизации.
2 Системы предпочтительных чисел.
3 Параметры и параметрические ряды.
4 Методы стандартизации
5 Определение оптимального уровня стандартизации.
2.1 Научно-технические принципы стандартизации
Стандартизация всегда должна быть направлена на решение важнейших практических задач и способствовать научно-техническому прогрессу. Опыт отечественной и зарубежной стандартизации показывает, что для достижения этой цели стандартизацию следует проводить, руководствуясь определенными принципами, а именно:
- принцип системности;
- принцип предпочтительности;
- принцип прогрессивности и оптимизации стандартов;
- принцип функциональной взаимозаменяемости;
- принцип взаимоувязки стандартов;
- научно-исследовательский принцип;
- принцип минимального удельного расхода материалов;
- принцип патентной чистоты стандартов.
Принцип системности. Технический прогресс и повышение качества продукции требуют системного подхода к процессу производства и, в частности, к проведению стандартизации. Необходимо, чтобы стандартизация охватывала все этапы производства и эксплуатации сырья, материалов комплектующих изделий и конечной продукции. На принципе системности базируется осуществление комплексной и опережающей стандартизации, разработка и внедрение комплексных систем управления качеством продукции.
При рассмотрении принципа системности основное внимание следует уделить системному анализу в решении проблем стандартизации.
Системный анализ проводится в несколько этапов:
1) постановка задачи, включающая определение конечных целей и круга вопросов, требующих решения; анализ условий, в которых функционирует система, а также определение ограничений, накладываемых на условия функционирования системы; определение, анализ и обобщение данных, необходимых для решения проблемы, изучение структуры анализируемой системы (проблемы), установление связей, разработка различных программ, обеспечивающих решение задачи;
2) построение модели, идентификация системы, выбор критериев для предсказания последствий выбора решений, сравнение различных вариантов решений с точки зрения их последствий;
3) разработка рекомендаций с точки зрения разработки проекта стандарта;
4) подтверждение (экспериментальная проверка) принятых решений;
5) окончательный выбор оптимального решения задачи на основе экспериментальной проверки принятого решения;
6) реализация принятого решения (утверждение стандарта).
Принцип предпочтительности. Стандарты устанавливают на продукцию, применяемую во многих отраслях народного хозяйства. Они распространяются на большие диапазоны параметров и поэтому при разработке стандартов применяют принцип предпочтительности, который обеспечивает:
1) ограничение разнообразия номенклатуры и типоразмеров различных одноименных изделий (болтов, подшипников качения и т.д.);
2) расширение областей применения или уровня взаимозаменяемости отдельных типоразмеров изделий ( например, шариковых подшипников средней серии с наиболее распространенными внутренними диаметрами);
3) увеличение серийности и удешевление продукции;
4) развитие специализации и кооперирование предприятий.
Особое значение принцип предпочтительности имеет как принцип систематизации параметров машин, их частей и деталей, проводимой при стандартизации и унификации. Это обеспечивается применением рядов предпочтительных чисел и для построения параметрических рядов.
Принцип прогрессивности и оптимизации стандартов является сущностью стандартизации и отражен в определениях, принятых для стандартизации и стандарта. Новые стандарты должны отвечать современным требованиям науки и техники. От внедрения новых стандартов должна быть получена максимально возможная экономия при минимальных затратах. Осуществление этого принципа способствует опережающая и комплексная стандартизации, основанные на принципах системности, прогрессивности и оптимизации стандартов.
Принцип функциональной взаимозависимости стандартных изделий обеспечивает взаимозаменяемость изделий по эксплуатационным показателям и поэтому является главным принципом при комплексной и опережающей стандартизации.
Принцип взаимоувязки стандартов. Без осуществления этого принципа невозможна разработка новых общетехнических и межотраслевых стандартов, а также развитие комплексной стандартизации.
Научно-исследовательский принцип. Разработка всех видов стандартов должна сопровождаться проведением НИР, а при необходимости и ОКР.
Принцип минимального удельного расхода материалов. Стоимость сырья, материалов и полуфабрикатов в изделиях машиностроения и промышленного строительства составляет от 40 до 80 % стоимости готовых продукции и объектов. С учетом объемов производства (строительства) снижения расхода материалов дает большой экономический эффект. Поэтому при разработке стандартов необходимо выбирать рациональную конструкцию, пользоваться новейшими методами расчетов, применять прогрессивные технологические процессы и т.д.
Принцип патентной чистоты стандартов. Недопустимо использовать при проектировании новых машин, механизмов, приборов, строительных конструкций и их составных частей и в других случаях оригинальные конструкции, технологические процессы, методы испытаний и измерений и прочие объекты, запатентованные в других государствах. Нарушение этого правила вызывает применение международных санкций.
2.2 Системы предпочтительных чисел.
Все однотипные изделия массового потребления (сортовой прокат, крепежные детали, подшипники качения, электродвигатели и т.д.) по отношению к конечной продукции (станки, экскаваторы и пр.) являются комплектующими изделиями и применяются во многих отраслях машиностроения и строительстве при самых разнообразных условиях работы. Широкие потребности в подобных изделиях требуют увеличения их типоразмеров.
Большое разнообразие одноименных комплектующих изделий крайне невыгодно, т.к. сопровождается увеличением ассортимента специального режущего и мерительного инструмента, приспособлений, заготовок; усложнением технологических процессов изготовления комплектующих изделий и готовой продукции; повышением стоимости ремонта. Кроме того это разнообразие противоречит принципу предпочтительности.
Допустим, что для сборки какого-либо сооружения желательно применить болты семи диаметров: 24, 25, 26, 27, 28, 29 и 30 мм. В этом случае для нарезки резьбы на болтах и гайках, а также для сверления отверстий под болты потребуется семь комплектов нарезного инструмента и сверл. Если применить болты и гайки только трех диаметров (24, 27 и20 мм) , то понадобится всего лишь три комплекта, сократится число переналадок оборудования для сверления отверстий под болты, изготовления болтов и гаек; уменьшится разнообразие запасных деталей, упростится ремонт сооружения. В данном примере один ряд размеров заменен другим, более рациональным. Т.к. числа второго ряда создают более благоприятные условия для проектирования, изготовления и эксплуатации продукции, то они являются предпочтительными.
Предпочтительные числа образуют ряды чисел, построенные по определенным закономерностям. Наиболее целесообразными рядами предпочтительных чисел являются ряды, построенные по арифметическим или геометрическим прогрессиям.
Ряды, построенные по арифметическим прогрессиям, представляют собой последовательность чисел, в которой разность d между любыми соседними числами аi и аi-1 остается постоянной, т.е. d = аi - аi-1 = const. Например, по существующим стандартам внутренние диаметры подшипников средней серии в интервале от 20 до 110 мм имеют следующие значения: 20, 25,…, 105, 110 мм, т.е. образуют арифметическую прогрессию с разностью d = 5. По принципу арифметической прогрессии построены ряды размеров основного проката. Например, высота двутавра (ГОСТ 8239-86) и швеллера (ГОСТ8240-86) в интервале от 80 до 240 мм образуют арифметическую прогрессию с разностью 20 мм.
Существенным недостатком рядов, построенных по арифметическим прогрессиям, является неравномерное распределение членов ряда в заданных пределах. Это объясняется тем, что отношение q последующих членов ряда аi к предыдущим аi-1 уменьшается с возрастанием численных значений членов ряда. В наших примерах (подшипники) для первых членов q = 25/20 = 1,25, а для последних q = 110/105 = 1,047; (двутавры и швеллеры) для первых членов q = 100/80 = 1,25 и для последних q = 240/220 = 1,09. В арифметических прогрессиях наблюдается разреженность членов в зоне малых величин и сгущенность – в зоне больших.
Ряды предпочтительных чисел, построенные по геометрическим прогрессиям, имеют постоянное отношение каждого последующего члена к предыдущему. Это отношение называется знаменателем прогрессии q = аi/ аi-1 . Например, ряд чисел 0,63, 1, 1,6, 2,5, 4, 6,3, … образуют геометрическую прогрессию со знаменателем q = 1,6.
Свойства этих прогрессий:
- равномерное распределение членов в пределах ряда;
2) произведение или частное членов ряда является членом этой же прогрессии (1,6 х 2,5 = 4; 10 : 2,5 = 4 и т.д.);
3) любой член ряда, возведенный в любую степень, дает число, являющееся членом этого же ряда (1,63 = 4;
= 4; 0,63 -2 = 2,5 и т.д.).Первое и второе свойства имеют важное практическое значение, Например, площади фигур и объемы тел, стороны которых являются членами геометрической прогрессии, являются членами этой же прогрессии.
В настоящее время для построения рядов предпочтительных чисел используются обе системы, но чаще всего применяют ряды: построенные по геометрическим прогрессиям. Многолетним опытом установлено: что требования всех отраслей промышленности и строительства наиболее полно удовлетворяют ряды предпочтительных чисел, соответствующие геометрическим прогрессиям со знаменателями q = 10 1/Х, где Х – показатель степени, равный 5, 10, 20, 40 или 80. В РФ действует система предпочтительных чисел и их рядов, построенная на этом принципе (ГОСТ 6636-69). На базе этих рядов построены ряды нормальных линейных размеров (диаметров, длин, высот) с некоторым округлением. Этот стандарт устанавливает четыре основных и один дополнительный ряд предпочтительных чисел.
Степень корня Х входит в условное обозначение рядов: 5-й ряд - R5, 10-й ряд - R10 и т.д.
Ряды предпочтительных чисел безграничны в ту и другую сторону. Числа свыше 10 в каждом десятичном интервале (от 10 до 100, от 100 до 1000 и т.д.) получают умножением содержащихся в интервале от 1 до 10 на 10, 100 и т.д., числа менее 1 получают умножением в том же интервале на 0,1, 0,01 и т.д. В общем случае следует отдавать предпочтение ряду с меньшим порядковым номером, т.е. ряд R5 предпочтительнее ряда R10 и т.д. При необходимости можно использовать производные ряды, образованные путем отбора каждого второго, третьего или иных членов ряда. Применяют составные ряды, имеющие в разных диапазонах разные знаменатели прогрессии. В особых случаях допускается округлять предпочтительные числа.
Таблица 2.1
Ряды предпочтительных чисел
| Ряд | Обозначение | Знаменатель | Число членов | Значения членов |
| Основной | R5 |  =1,6 | 5 | 1, 1,6, 2,5, 4, 6,3 |
| R10 |  =1,25 | 10 | 1, 1,2, 1,6, 2, 2,5, 3,2, 4, 5, 6,3, 8 | |
| R20 |  =1,12 | 20 | 1, 1,1, 1,2, 1,4, 1,6, 1,8, 2, 2,2, 2,5, 2, 8, 3,2, 3,6, 4, 4,5, 5, 5,6, 6,3, 7,1, 8, 9 | |
| R40 |  =1,06 | 40 | 1, 1,06, 1,1, 1,15, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, 2, 2,1, 2,2, 2,4, 2,5, 2,6, 2, 8, 3, 3,2, 3,4, 3,6, 3,8, 4, 4,2, 4,5, 4,8, 5, 5,3, 5,6, 6,0, 6,3, 6,7, 7,1, 7,5, 8, 8,5, 9, 9,5 | |
| Дополнительный | R80 |  =1,03 | 80 | |
2.3 Параметры и параметрические ряды
Одной из основных задач стандартизации является оптимальное сокращение номенклатуры изделий, выпускаемых и потребляемых народным хозяйством страны. Для этого необходимо решить следующие вопросы, связанные с разработкой стандартов:
- выбор параметров, соответствующих данному изделию;
- определение диапазона изменения стандартизуемых параметров;
- выбор градации параметрического ряда в принятом диапазоне.
Параметры изделий подразделяются на главные, основные, и вспомогательные. Главным параметром называют такой параметр из числа основных, который наиболее полно характеризует изделие, остается неизменным длительное время и может измениться при внедрении более совершенных изделий. Например, для подъемных кранов главным параметром является грузоподъемность; основными параметрами являются максимальный вылет стрелы, максимальная высота подъема крюка, размеры, определяющие использование кранов в определенных производственных условиях, конструктивный вес скорость движения и пр. Число стандартизуемых параметров должно быть минимальным, но достаточным для полного представления о данном изделии. Вспомогательные параметры зависят от различных усовершенствований, отличаются нестабильностью и поэтому их в стандарты не включают.
При выборе номенклатуры главного и основных параметров изделий исходят из следующих положений:
1 Главный и основные параметры должны характеризовать достаточно полно технические и эксплуатационные (потребительские) свойства или возможности изделия.
2 Номенклатура стандартизуемых параметров (главного и основных) должна быть оптимальной, чтобы не ограничивать возможность совершенствования конструкции и технологии ее изготовления.
3 Главный и основные параметры должны быть по возможности стабильными, т.е. сохраняться неизменными при модификации и совершенствовании изделий, а также не зависеть от часто изменяющихся факторов, как технология изготовления, применяемые материалы и т.п.
4 Номенклатура главного и основных параметров машин родственных типов, групп должна быть, по возможности, унифицированной, а также не должна дублироваться ни в целом ни в какой-либо основной части.
5. В случае выбора для построения параметрического ряда совокупности нескольких главного и основных параметров все они должны быть функционально независимы ( т.е. зависимость между ними не может быть выражена математической формулой).
6 Величины главных параметров должны соответствовать, как правило, предпочтительным числам.
После установления номенклатуры главного и основных параметров изделий определятся диапазон и градация параметрического ряда.
Диапазон параметрического ряда ограничивается наибольшим и наименьшим значением данного параметра. Например, для асинхронных электрических двигателей серии «А2» и «А02» диапазон изменения мощностей 0,4 – 125 кВт, а для подъемных кранов на автомобильном ходу серии «КС» диапазон изменения грузоподъемности 6,3 – 25 т. Крайние значения параметров определяют, исходя из потребностей всех отраслей народного хозяйства в течение срока действия стандарта, но без учета ограниченного применения.
Под градацией или построением параметрического ряда понимают закономерность изменения интервала между соседними членами. Принцип построения параметрического ряда относится к основным факторам, определяющих технико-экономическую эффективность стандартов. При малых интервалах между соседними значениями стандартизуемых параметров (диаметры болтов, мощность электродвигателя и т.д.) облегчается подбор изделий по расчетным значениям, однако уменьшается серийность изделий одинаковых типов и размеров и, следовательно, усложняется технологическая подготовка производства, повышается стоимость изготовления и эксплуатации конечной продукции. Увеличение интервалов укрупняет серийность, но при этом иногда приходится применять изделия, имеющие завышенные параметры (двигатели с большей мощностью, чем требуется по расчету, краны с большей грузоподъемностью и т.д.). Это вызывает увеличение стоимости комплектующих изделий, эксплуатационные расходы, массы и габаритов конечной продукции. Поэтому устанавливая градацию ряда, исходят из того, что рациональный ряд должен содержать наивыгоднейшее число типоразмеров изделий, обеспечивающих оптимальное соотношение между расходом материалов, стоимостью изготовления и эксплуатации.
Во многих отраслях машиностроения (металлорежущие станки, дизельные двигатели, строительно-дорожные машины, подъемные краны и др.) преимущественно применяют параметрические ряды, основанные на рядах предпочтительных чисел R10. Параметрические ряды узлов, комплектующих изделий и деталей экономичнее строить по более высоким рядам, например R20. Арифметические прогрессии применяют для стандартизации крепежных изделий, подшипников качения, сортового проката, других деталей и узлов массового потребления. При построении параметрических рядов могут использоваться не все числа соответствующей прогрессии, а некоторые из них. Так, например, построен параметрический ряд экскаваторов.
Примеры параметрических рядов строительно-дорожной техники:
R10 - экскаваторы серии «Э»: вместимость ковша 0,4, (0,5), 0,65, (0,8), (1,0), 1,25, (1,6), (2,0), 2,5 м3. В скобках приведены параметры образцов, снятых с производства или не производимых.
R5 – подъемные краны на автомобильном ходу серии «КС»: максимальная грузоподъемность 6,3, 10, 16, 26 т.
Градация параметрических рядов на различных участках может быть различной. Особенно это характерно для крепежных изделий , сортового проката и фасонного проката. Например, весь диапазон параметрических рядов высот профиля двутавра и швеллеров, изменяющийся от 50 до 400 мм, разбит на пять поддиапазонов: от 50 до 70 мм с интервалом 5 мм, от 70 до 100 мм с интервалом 10 мм, от 100 до 240 мм с интервалом 20 мм, от 240 до 360 мм с интервалом 30 мм и между 360 и 400 мм интервал 40 мм.
2.4 Методы стандартизации
Основными методами стандартизации в машиностроении и строительстве являются унификация и агрегатирование.
Унификация – разновидность или метод стандартизации, заключающийся в рациональном уменьшении типов, видов и размеров объектов одинакового назначения. Иными словами, унификация – это научно-технический метод отбора и регламентации оптимальной и сокращенной номенклатуры объектов одинакового функционального назначения.
Основными целями унификации, согласно ГОСТ 23945.0-80, являются:
ускорение научно-технического прогресса за счет сокращения сроков разработки, подготовки производства, изготовления, проведения технического обслуживания и ремонта изделий или сооружений:
создание условий на стадиях проектирования и производства (строительства) для обеспечения высокого качества изделий (сооружений) и взаимозаменяемости их составных элементов;
снижение затрат на проектирование и изготовление изделий (строительство сооружений);
обеспечение требований обороноспособности страны.
Основными направлениями унификации являются:
использование во вновь создаваемых группах изделий (сооружениях) одинакового или близкого функционального назначения ранее спроектированных, освоенных в производстве одинаковых (повторяющихся в пределах группы изделий) основных элементов (агрегатов, узлов, деталей, строительных конструкций);
разработка унифицированных составных элементов для применения во вновь создаваемых или модернизируемых изделиях (сооружениях);
разработка конструктивно-унифицированных рядов изделий (сооружений);
ограничение целесообразным минимумом номенклатуры разрешаемых к применению изделий и материалов.
В зависимости от области проведения унификация может быть межотраслевой (межведомственной), отраслевой (ведомственной, заводской (в пределах одной фирмы, акционерного общества, предприятия). К межотраслевой унификации относят унификацию изделий (сооружений) и их элементов одинакового или близкого назначения, изготавливаемых (сооружаемых) двумя и более отраслями промышленности. К отраслевой и заводской унификации относят унификацию изделий (сооружений) и их элементов одинакового или близкого назначения, изготавливаемых (сооружаемых) одной отраслью промышленности или одним предприятием.
В зависимости от методических принципов осуществления унификации она может быть внутривидовой (унификация семейств однотипных изделий или сооружений) и межвидовой или межпроектной (унификация узлов, агрегатов, деталей, строительных конструкций разнотипных изделий или сооружений)
Объектами унификации могут быть изделия массового, серийного и индивидуального производства, в т.ч.:
детали – если они взаимозаменяемы и, как правило, имеют аналогичное назначение;
агрегаты (узлы ), сборочные единицы и модули - если они выполняют близкие по характеру функции;
машины – если они состоят из сравнительно небольшого числа агрегатов и узлов одинакового назначения и выполняют близкие по характеру операции или процессы. Основные объекты унификации в строительстве – элементы зданий или сооружений, их параметры, а также строительные конструкции, являющиеся непосредственной продукцией предприятий строительного комплекса. Основой для унификации в строительстве являются:
1) унификация объемно-планировочных шагов – высот этажей, продольных и поперечных шагов (пролетов);
2) унификация расчетных нагрузок (нагрузок на несущие конструкции);
3) унификация технических требований (теплотехнических, акустических параметров ограждений), определяющих их геометрические размеры и основные свойства.
Унификация объемно-планировочных параметров заключается в таком назначении размеров зданий и сооружений, расположении и конструкции присоединительных частей, которое обеспечивает простоту их сочетаемости, т.е. соединение элементов при монтаже без подготовки или применения доборных элементов. Унификация объемно-планировочных параметров обеспечивает также взаимозаменяемость, т.е. возможность замены одного типоразмера другим, отличным по материалу, конструкции, или сочетания нескольких изделий без изменения других частей здания или сооружения. Унификация объемно-планировочных параметров осуществляется в соответствии с модульной системой, основная идея которой заключается в том, что здания или сооружения как бы рассекаются вдоль, поперек и по высоте воображаемыми модульными (координационными) плоскостями, расстояния между которыми принимаются равными принятому модулю k х M, где k – коэффициент, M – величина основного модуля, равная 100 мм. Линии пересечения модульных плоскостей называются модульными линиями, совокупность их на плоскости – модульной сеткой и, в целом, - модульной координационной системой. Все габаритные размеры помещений, конструкций и элементов (например, колонны, ригеля, панели стен и перекрытий, окна, двери) должны располагаться между соответствующими координационными плоскостями, определяющие их координационные (номинальные) размеры. Конструктивные (проектные) размеры отличаются от координационных на величину нормированного шва, зазора или напуска (нахлеста), устанавливаемую в зависимости от особенностей соединения и норм допуска на изготовление и монтаж конструкции.
Унификация расчетных параметров (нагрузок на несущие конструкции) производится в форме установления определенных показателей или конструктивных требований. Расчетные параметры зависят от назначения унифицированных объектов, определяются теми внешними воздействиями, которые они воспринимают, и устанавливаются так, чтобы наилучшим способом обеспечивать унификацию конструктивных элементов. Например, для унификации железобетонных перекрытий и покрытий необходимо регламентировать их несущую способность, но последняя зависит от собственного веса этих элементов, определяемого объемной массой материала и конструкцией. При одной и той же величине внешнего воздействия – нагрузки, несущая способность элементов перекрытий изменяются в зависимости от конструкции и свойств материала.
С учетом объемно-планировочных параметров, конструктивных схем и характера расчетных нагрузок общая унификация строительных изделий осуществляется в пределах следующих групп зданий.
1 Одноэтажные промышленные здания без крановых нагрузок, залы общественного назначения, сельскохозяйственные здания. Конструкция – полный несущий каркас с наружными несущими стенами. К этой же группе частично относятся промышленные здания с крановыми нагрузками. Нормами для указанных зданий установлены поперечные шаги 12, 18, 24 м и более кратно 6 м; продольные шаги 6 и 12 м. Высота зданий кратна модулю 600 мм в пределах до 6 м, модулю 1200 мм в пределах до 12 м, модулю 2400 мм – 12 м и более.
2 Многоэтажные промышленные и общественные здания. Конструкция полный каркас или продольно несущие стены (иногда в сочетании с внутренним каркасом). Сетки колонн 6 х 6 м, при технико-экономических обоснованиях возможно укрупнение до 6 х 9 м, 9 х 9 м и более с сохранением кратности 3 м. Высота этажа 3,3 м; для больших торговых и обеденных залов с площадью не менее 300 м2, а также некоторых других помещений – 4,2 м. Для зданий с продольными несущими стенами поперечные шаги – 6 м.
3 Жилые здания и подобные им здания: жилая часть гостиниц, домов отдыха, пансионатов и др. Конструкция – панельные с широким или узким шагом несущих стен; панельные с продольными несущими стенами; с несущими стенами из кирпича и блоков; в некоторых случаях – каркас.
Общая унификация конструкций в пределах каждой из перечисленных групп практически осуществляется в типовом проектировании и учитывается в действующих или разрабатываемых каталогах индустриальных строительных изделий.
Помимо общей унификации по группам зданий, возможна частичная унификация плит перекрытий, элементов лестниц при равных высотах этажей, элементов фундаментов, цоколей, карнизов. Унифицируют также размеры проемов. Унификация шагов, высот этажей, номинальных размеров элементов являются необходимым, но не единственным условием унификации зданий и сооружений. К этим необходимым условиям относятся выбор и унификация конструктивной системы здания, конструкций и сечений элементов, разработку унифицированных узлов и стыков, соблюдение установленного порядка назначения конструктивных размеров зданий с учетом швов и зазоров, соответствующих принятым допускам. Унификация параметров и конструктивных элементов обеспечивает возможность разработки каталогов изделий для отдельных отраслей строительства, а также общего сортамента стандартных изделий для зданий и сооружений различного назначения. Для количественной оценки унификации используются показатели уровня унификации: коэффициент применяемости, коэффициент повторяемости, коэффициент межпроектной (межвидовой) унификации, коэффициент унификации группы изделий.
Основным показателем является коэффициент применяемости; он используется для сопоставления уровней унификации в отраслях или по направлениям техники. Коэффициент применяемости рассчитывается по формуле:
Кпр =
где n – общее количество типоразмеров элементов (частей) изделия;
n0 - количество оригинальных типоразмеров элементов
(частей) изделия.
К оригинальным относятся составные части изделия, разработанные впервые и только для данного изделия.
Коэффициент межпроектной (межвидовой) унификации определяют как отношение количества сокращенных за счет взаимной унификации типоразмеров составных частей данной группы изделий к максимальному возможному сокращению количества типоразмеров составных частей группы совместно изготавливаемых или эксплуатируемых изделий:
где Н - общее количество рассматриваемых изделий;
n I - количество типоразмеров составных частей в i-м изделии;
Q - количество типоразмеров составных частей, из которых состоит группа из Н изделий;
nmax – максимальное количество типоразмеров составных частей одного из изделий составляющих данную группу.
Пример расчета коэффициента межпроектной унификации группы промышленных зданий 1 корпус цеха, 2 складское помещение, 3 автопарк.
| Типоразмер | 1 | 2 | 3 |
| Фундамент под колонну | у | У | У |
| Колонна каркаса | У | У | У |
| Панель наружных стен | У | У | У |
| Панель наружных стен | Н | О | У |
| Панель межэтажных перекрытий | Н | У | Н |
| Лестничный марш | Н | У | Н |
| Подкранная балка | У | Н | Н |
| Балка перекрытия | У | У | У |
| Панель перекрытия | У | У | У |
| Ворота | У | О | О |
«У» - использование одинаковых типоразмеров строительных конструкций в различных зданиях;
«О» - использование неповторяющихся типоразмеров строительных конструкций;
«Н» - отсутствие данного типоразмера в данном здании.
Коэффициент повторяемости составных частей в относительных единицах определяется как отношение общего количества составных частей (элементов) к общему количеству типоразмеров составных частей изделия (сооружения).
где N – общее количество составных частей изделия;
n - количество типоразмеров составных частей изделия.
Например, для строительства корпуса цеха потребовалось 20 фундаментов под колонны, 20 колонн каркаса, 38 панелей наружных стен, 38 подкранных балок, 10 балок перекрытия, 76 панелей перекрытия и 2 ворот.
Таким образом, N = 184, n = 7 и К = 26, 286.
Коэффициент повторяемости составных частей в процентах – это отношение разности общего количества составных частей и общего количества типоразмеров составных частей изделия к общему количеству составных частей изделия (он показывает степень насыщенности изделия повторяющимся составными частями):
К =
К =
для нашего примера.