Параметры оценки и измерение шероховатости поверхности

3 Параметры оценки и измерение шероховатости поверхности

Для оценки шероховатости поверхности ГОСТ 2789—59 установ­лены следующие два параметра: среднее арифметическое отклонение профиля -R_a и высота неровностей -R _z.

Среднее арифметическое отклонение про­филя R_a есть среднее значение расстояний (у₁, у₂, ..., у_n ) точек изме­ренного профиля до его средней линии (рисунок 2):

R_a =( Σ у_i)/n (2)

где у_i - абсолютные (без учета алгебраического знака) расстояния до средней линии;

 n — число измеренных отклонений.

Средняя линия профиля делит измеряемый профиль таким об­разом, что в пределах длины участка поверхности, выбираемого для измерения шероховатости, сумма квадратов расстояний (у₁, у₂, ..., у_n ) точек профиля для этой линии минимальна.

При определении положения средней линии на профилограмме можно использовать следующее условие: средняя линия должна иметь направление измеренного профиля и делить его таким образом, чтобы в пределах базовой длины l площади F по обеим сторонам от этой ли­

нии до линии профиля были равны между собой

F₁+F₃+…+F_n-1 =F₂+F₄+…+F_n. (3)

Длина участка поверхности, выбираемая для измерения шерохо­ватости, называется базовой длиной и обозначается l.

Высота неровностей R _z характеризует среднее расстоя­ние между находящимися в пределах базовой длины пятью высшими точками выступов и пятью низшими точками впадин, измеренное от линии, параллельной средней линии (см. рисунок 2),

R _z =((h₁+h₃+…+h₉) - (h₂+h₄+…+h₁₀))/5 (4)

где h₁, h₃, …, h₉—расстояние от высших точек выступов до линии, параллельной средней линии;

h₂,h₄,…,h₁₀— расстояние от низших точек впадин до линии,параллельной средней линии.

По ГОСТ 2789—59 шероховатость поверхности — это совокупность неровностей с относительно малыми шагами (расстоянием между вершинами характерных неровностей измеренного профиля), образую­щих рельеф поверхности и рассматриваемых в пределах участка, длина которого выбирается в зависимости от характера поверхности и равна базовой длине.

Шероховатость поверхности появляется в результате обработки независимо от метода и представляет собой сочетание наложенных друг на друга неровностей с различными шагами.

ГОСТ 2789—59 установлены следующие значения базовых длин:0,08; 0,25; 0,8; 2,5; 8 и 25 мм, а также 14 классов чистоты поверхности.

Шероховатость поверхности следует измерять в направлении, которое дает наибольшее значение R_a или R _z ,если заранее не указано какое-либо другое определенное направление измерения шерохова­тости.

Различные дефекты поверхности (царапины, раковины и т. п.) при измерении шероховатости не учитывают.

4 Влияние качества поверхности на

эксплуатационные свойства

деталей машин

Как указывалось выше, на эксплуатационные свойства деталей машин существенно влияет шероховатость обработанной поверхности, но не во всех случаях чисто обработанная поверхность является наи­более износоустойчивой, так как удержание смазки на поверхности деталей при различных условиях трения (в зависимости от нагрузки, скорости, материала сопрягаемых деталей и др.) зависит от микро­неровностей поверхностей. Поэтому в зависимости от конкретных усло­вий трения устанавливают оптимальную шероховатость поверхности.

На износоустойчивость поверхности влияют сопротивляемость поверхностного слоя разрушению и макрогеометрические отклонения, т. е. отклонения от геометрической формы, которые приводят к нерав­номерному износу отдельных участков.

Волнистость приводит к увеличению удельного давления, так как трущиеся поверхности соприкасаются с выступами волн; то же проис­ходит и при микронеровностях поверхностей, причем выступы микро­неровностей могут деформироваться — сминаться или даже срезаться при движении одной трущейся поверхности относительно другой.Вершины микронеровностей могут вызывать разрывы масляной пленки, вследствие чего в местах разрывов создается сухое трение.

Во многих случаях прочность деталей машин зависит также от чистоты обработки. Установлено, что наличие рисок, глубоких и ост­рых царапин создает очаги концентрации внутренних напряжений, которые в дальнейшем приводят к разрушению детали. Такими оча­гами могут являться также впадины между гребешками микронеров­ностей. Это не относится к деталям, изготовляемым из чугунов и цвет­ных сплавов, в которых концентрация напряжений возможна в мень­шей степени.

Прочность прессовых соединений также зависит от шероховатости и особенно от высоты микронеровностей; при запрессовке одной детали в другую фактическая величина натяга зависит от шероховатости поверхности и отличается от величины натяга при запрессовке деталей с гладкими поверхностями для тех же диаметров.

От шероховатости поверхности зависит также устойчивость поверх­ности против коррозии. Чем выше класс чистоты поверхности, тем меньше площадь соприкосновения с коррелирующей средой, тем меньше влияние среды. Чем глубже впадины микронеровностей и чем резче они очерчены, тем больше разрушающее действие коррозии, направленное в глубь металла.