Чертеж-схема — это графическое изображение изделия, составные части которого и связи между ними показаны упрощенно, с помощью условных обозначений. Чертеж-схема является одним из видов конструкторской документации и содержит вместе с другими документами данные, необходимые для проектирования, изготовления, сборки и регулировки изделий при эксплуатации.
Чертежи-схемы отличаются от рабочих и сборочных чертежей назначением, формой исполнения и содержанием информации. Так, в отличие от сборочных чертежей, по схеме нельзя определить размеры изделия, поскольку схемы выполняют без соблюдения определенного масштаба и учета действительного пространственного положения отдельных частей изделия.
Схематический чертеж содержит условное изображение ряда элементов, каждый из которых является частью схемы и графически отображает выполнение определенных функций в изделии. Таким образом, тот или иной элемент схемы не может быть разделен на части, имеющие самостоятельное назначение.
Совокупность элементов (деталей) в единой конструкции рассматривается как отдельное устройство или составная часть изделия, имеющие определенное функциональное назначение. Например, механизм сцепления автомобиля, коробка передач, генератор, реле-регулятор и др.
При разработке схем для изображения отдельных элементов и существующих между ними связей используют условные графические обозначения по ГОСТ.
Как правило, функциональные связи между элементами на схемах изображают упрощенно (прямыми или штриховыми линиями), придерживаясь определенной последовательности расположения составных частей изделия в зависимости от их назначения. В упрощенном виде изображают и функциональную часть электрических, гидравлических, пневматических и кинематических элементов изделия. Например, на электрических схемах приводится графическое изображение электрических силовых цепей и цепей управления, при помощи условных обозначений отображается связь отдельных элементов и приборов в изделии, принцип его работы. По гидравлической схеме судят о содержании составных частей гидросистемы изделия и их взаимодействии. На кинематической схеме условные обозначения позволяют показать передачу движения (кинематику) от источника движения к рабочим органам изделия. Кинематическая схема помогает воспроизвести изменение положения ведомого звена в зависимости от заданного положения ведущего, что важно при изучении работы многих машин и механизмов.
В общей совокупности функциональные связи элементов, изображенных на схеме, дают возможность глубже понять принцип работы изделия.
Схемы в зависимости от видов элементов и связей, входящих в состав изделия, подразделяют на виды, а виды схем обозначают буквами по ГОСТ 2.701-84 (табл.4.1).
Таблица 4.1 – Виды схем
Схемы, отображающие не один вид функциональных связей элементов одного и того же изделия, а несколько (например, гидравлические и кинематические, электрические и кинематические и др.), называются комбинированными.
Каждый стандарт устанавливает условные обозначения только для определенной группы элементов. Условные обозначения элементов электрических схем устанавливают ГОСТ 2.722-68; ГОСТ 2.723-68...ГОСТ 2.727-68; ГОСТ 2.728-74, ГОСТ 2.729-68; ГОСТ 2.730-73, условные обозначения элементов гидравлических и пневматических схем — ГОСТ 2.793-79, ГОСТ 2.781-96, ГОСТ 2.782-96 и ГОСТ 2.784-96, а элементов кинематических схем — ГОСТ 2.770-68.
Общие требования к выполнению схем устанавливает ГОСТ 2.701-84, правила выполнения электрических схем — ГОСТ 2.702-75, гидравлических и пневматических схем — ГОСТ 2.704-76, кинематических схем — ГОСТ 2.703-68.
Каждый тип схемы имеет свои характерные особенности. Так структурная схема определяет основные функциональные части изделия, их назначение и взаимосвязи, т.е. структурный состав изделия. Например, структурная схема автомобиля дает общее представление о его составных частях, участвующих в кинематическом процессе (кинематическая цепь: двигатель — муфта сцепления — коробка передач — задний мост — ведущие колеса), выявляет их назначение и общую взаимосвязь. Функциональные части изделия изображают в виде прямоугольников. Наименования обозначения (номера (или типы) шифры) элементов и устройств вписывают внутрь прямоугольников.
Структурные схемы, как правило, разрабатываются в начале проектирования изделий, до разработки схем других типов и используются при эксплуатации для общего ознакомления с изделием.
Функциональная схема служит для разъяснения определенных процессов, происходящих в изделии или его функциональных частях. Например, при изучении автомобиля она дает возможность разобраться в принципе работы приборов электрооборудования, а при изучении двигателя — в принципе работы отдельных приборов и системы зажигания в целом. Функциональные части на схеме изображают в виде условных графических обозначений. Рядом с графическим обозначением рекомендуется указывать технические характеристики функциональных частей.
Функциональными схемами пользуется не только при изучении принципа работы изделий, но и при их наладке, регулировке, контроле и ремонте.
Принципиальная схема определяет полный состав элементов изделия и связи между ними, дает более полное и подробное представление о принципе работы изделия. Например, при изучении топливного насоса дизельного двигателя принципиальная схема всережимного регулятора позволяет определить его состав и взаимодействие деталей на всех режимах работы двигателя (холостых, средних и номинальных скоростях, кратковременных перегрузках двигателя и т.п.), понять, чем вызвана необходимость совместной работы топливного насоса и регулятора.
Принципиальная схема доильной установки типа «молоко-провод» определяет принцип работы устройств и аппаратов вакуумных и молочных линий, дает возможность проследить путь, который проходит молоко от доильного аппарата до молокосборного танка.
На основании принципиальных (полных) схем разрабатываются монтажные схемы (схемы соединений), чертежи и другая конструкторская документация. Ими пользуются как при изучении работы изделий, так и при их наладке, регулировке, контроле и ремонте.
Схема соединений (монтажная) дает представление о соединении составных частей изделия посредством проводов, кабелей или трубопроводов, устанавливает места их присоединения и ввода. На основании ее разрабатываются чертежи, определяющие прокладку и способы крепления проводов, кабелей или трубопроводов в изделии. Схемами соединений пользуются при наладке, ремонте и эксплуатации изделий.
На схемах соединений изображают все устройства и элементы, входящие в состав изделия, их входные и выходные элементы (разъемы, платы, зажимы и др.) и соединения между ними. Устройства изображают в виде прямоугольников или внешними очертаниями.
Схема подключений определяет внешние подключения изделия, например подключение приводных электродвигателей стационарных машин к электрической сети цеха, подключение тормозной системы прицепа к аналогичной системе автомобиля и др. Схемами подключения пользуются при эксплуатации изделий. Изделия и их составные части изображают в виде прямоугольников, а входные или выходные элементы — в виде условных графических обозначений.
Общая схема определяет составные части комплекса и соединения их между собой. Такими схемами пользуются при ознакомлении с комплексами и их эксплуатацией. Например, общая схема электрооборудования автомобиля определяет состав, расположение и соединения источника тока, контрольных приборов и потребителей тока. Общими схемами пользуются при ознакомлении с комплексами, при их контроле и эксплуатации. Устройства и элементы, входящие в комплекс, изображают в виде прямоугольников, а также провода, жгуты и кабели, расположение которых должно примерно соответствовать их расположению в изделии. Около устройств и элементов допускается помещать их наименование и тип.
Схема расположения необходима для понимания относительного расположения составных частей изделия. Например, схема расположения электрооборудования автомобиля отображает расположение приборов, источника тока, жгутов, проводов и других частей, аналогичная схема для гидросистемы автосамосвала — относительное расположение гидронасоса, распределителя, силовых гидроцилиндров, маслопроводов. Около условных изображений устройств и элементов помещают их наименование и типы. При большом числе составных частей изделия им присваивают позиционные обозначения. Устройства, на которых расположены составные части, изображают в виде внешних очертаний. Такие схемы могут быть выполнены на разрезах или планах зданий, разрезах других конструкций или в аксонометрии. Схемами расположения пользуются при эксплуатации и ремонте изделий, а так же при их изготовлении.
Общие требования к выполнению (ГОСТ 2.701-84) обязательны для всех типов и видов схем, независимо от того, на какие изделия их разрабатывают.
Наименование той или иной схемы определяется ее видом и типом, например схема электрическая принципиальная, схема гидравлическая принципиальная и т.д. В наименованиях гидравлических и пневматических схем допускается использовать названия их конкретных разновидностей, например принципиальная схема водяной системы охлаждения двигателя, схема соединений топливная, схема соединений гидравлическая.
Разработка схем — важный этап в проектировании изделий. Комплект разрабатываемых схем определяется особенностями изделия. Он оптимален, если минимальное количество схем на изделие содержит сведения, достаточные для проектирования, изготовления, настройки, регулировки, эксплуатации и ремонта изделия.
В соответствии с ГОСТ 2.701-84 схемам, входящим в состав конструкторской документации, присваивают соответствующие коды (табл. 5), состоящие из букв (код вида схемы) и цифры (код типа схемы).
При нанесении обозначений вначале указывается вид схемы, а затем ее тип, например схема кинематическая принципиальная — КЗ, схема электрогидравлическая общая — С6, схема электрическая функциональная — Э2, схема пневматическая структурная — П1 и т.д.
Разработка схем одного вида и типа наиболее типична при проектировании большинства изделий. Для изделия, в состав которого входят элементы разных видов, разрабатывают либо несколько схем соответствующих видов одного типа, например схема электрическая принципиальная (ЭЗ) и схема гидравлическая принципиальная (ГЗ), либо одну комбинированную схему, содержащую элементы и связи разных видов. В этом случае наименование схемы определяется ее комбинированными видами и типом (например, схема электрогидравлическая принципиальная — СЗ.
На схемах одного вида допускается изображать отдельные элементы схем другого вида, непосредственно влияющие на работу изделия (например, на электрической схеме изображают кинематические или гидравлические элементы).
Кроме условных графических обозначений, установленных стандартами для определенных групп элементов (электрических, гидравлических, пневматических и кинематических) при выполнении схем используют также условные обозначения общего применения, которые используют на любой схеме независимо от ее вида и типа. Например, условные обозначения, отображающие направление движения, привод и управление, линии механической связи и др., описываются ГОСТ 2.721-74 (табл. 4).
Схемы выполняют на листах стандартных форматов. Наименование схемы вписывают в графе 1 (наименование изделия) основной надписи после наименования изделия, для которого выполнена схема шрифтом меньшего размера, чем наименование изделия.
Таблица 4 – Обозначение в схемах
| Наименование | Обозначение |
| 1. Движение прямолинейное: а) одностороннее; б) возвратное | или |
| 2. Движение вращательное: а) одностороннее; б) возвратное | или |
| 3. Линии механической связи в гидравлических и пневматических схемах |
Продолжение таблицы 4
| 4. Линия механической связи в электрических схемах | |
| 5. Направление потока газа (воздуха): а) в одном направлении (например, вправо); б) в обоих направлениях | |
| 6. Направление потока жидкости: а) в одном направлении; б) в обоих направлениях | |
| 7. Распространение тока, сигнала информации и потока энергии: а) в одном направлении б) в обоих направлениях неодновременно; в) в обоих направлениях одновременно | или или |
| 8. Муфта. Общее обозначение а) выключенная б) включённая | или или или |
| 9. Муфта эластичная | или |
| 10. Электромашинный привод | или |
| 11. Привод от теплового двигателя | или |
| 12. Электромагнитный привод | или |
| 13. Пневматический или гидравлический привод | или |
Шифр схемы вписывают в графу 2 основной надписи (обозначение документа по стандарту) после обозначения изделия (шифра).
Перечень элементов, входящих в состав схемы, оформляют в виде таблицы (рис. 5), которую располагают над основной надписью. При необходимости продолжение перечня элементов схемы помещают слева от основной надписи и повторяют графы таблицы.