Варианты распределения высот неровностей

Как правило, из-за случайного характера возникновения отдельных неровностей или закономерных изменений условий их образования высоты неровностей отличаются друг от друга, и поэтому случайно выбранные значения их не будут характерными для всей совокупности неровностей, а следовательно, не смогут служить мерилом степени шероховатости поверхности. Только зная характер распределения высот неровностей или предполагая, что он подчиняется закону распределения случайных величин, можно рассматривать статистические характеристики этого распределения и с помощью средних значений высот неровностей судить о всей совокупности их.

Из-за большого числа способов получения реальных поверхностей (даже в случаях, касающихся только механической обработки металлов) представляло бы интерес рассмотреть различные варианты распределения высот неровностей. Однако трудности изучения законов распределения заставили ограничиться рассмотрением лишь закона нормального распределения, и такое допущение, кроме того, имело свое основание.

В первую очередь необходимо было оценить шероховатость поверхности таких объектов, которые механически взаимодействуют в машинах. Эти детали машин ведут себя по-разному в зависимости от качества отделки поверхности. Для количественной характеристики допустимых высот неровностей необходимо было установить систему оценки шероховатости. При этом следовало учесть, что влияние шероховатости особенно проявлялось для значения порядка 0,5-5 мкм. Это как раз относится к средней области шероховатости.

Следует заметить, что поверхности этой области шероховатости практически получают шлифованием со свободным или связанным абразивом, т. е. с помощью шлифовального инструмента.

Среднее значение разностей

Зерна абразива, соприкасаясь с поверхностью, под воздействием внешней силы вырывают мельчайшие частицы обрабатываемого материала, образуя впадины на поверхности. Сам абразивный материал состоит из отдельных зерен, причем их размер носит случайный характер, как и распределение зерен в общей массе абразивного материала по величине.

В связи с этим можно с уверенностью сказать, что распределение высот неровностей, образуемых в процессе такой обработки, будет носить случайный или достаточно близкий к нему характер, что и подтверждается исследованием шлифованных поверхностей. Такие предпосылки явились основанием для рассмотрения критериев шероховатости вообще как средних величин, подчиняющихся статистическим законам распределения случайных величин.

Среднее значение разностей, подобных, позволяет предположить, что и для других сечений этого же участка средние значения будут отличаться лишь в пределах точности измерения самих высот. Практика показывает, что с возрастанием числа будет возрастать и величина, стремясь к пределу, определяемому средним значением всей совокупности неровностей на поверхности. Так как все высоты неровностей на поверхности измерить практически невозможно, то обычно ограничиваются определенным значением числа, считая, что среднее из значений характеризует всю совокупность неровностей.

В дальнейшем будет показано, как при оценке поверхностей по другим, более общим характеристикам эти допущения сильно сужают область рассматриваемых явлений, и для правильной оценки поверхности с точки зрения ее эксплуатационных свойств приходится прибегать к дополнительным критериям и расчетам. Пусть для вычисления выбран участок поверхности в виде квадрата со стороной.