МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ (МГС) Interstate council for standardization,
metrology and certification
Обеспечение износостойкости изделий ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ И ПОКАЗАТЕЛИ Принципы обеспечения. Общие положения Москва Стандартинформ ПредисловиеЦели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-97 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Порядок разработки, принятия, применения, обновления и отмены» Сведения о стандарте1. РАЗРАБОТАН Всероссийским научно-исследовательским институтом стандартизации и сертификации в машиностроении (ВНИИНМАШ) Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии 2. ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК128 «Испытания и расчеты на прочность и ресурс» 3. ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол № 23 от 22 мая 2003 г.) За принятие стандарта проголосовали:
4. Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 7 июля 2005 г. № 184-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 30858-2003 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2006 г. 5. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта публикуется в указателе «Национальные стандарты». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в указателе «Национальные стандарты», а текст изменений - в информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в информационном указателе «Национальные стандарты» Содержание
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
Дата введения - 2006-01-01 1. Область примененияНастоящий стандарт устанавливает принципы обеспечения триботехнических требований и показателей изделий и их составных частей (далее - изделий), работающих в условиях трения и износа, при их проектировании, изготовлении и эксплуатации. Установленные настоящим стандартом триботехнические требования и показатели, от которых зависит безопасность изделий для жизни и здоровья населения, окружающей среды, обязательны для применения. 2. Нормативные ссылкиВ настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующий межгосударственный стандарт и классификатор: ГОСТ 27674-88 Трение, изнашивание и смазка. Термины и определения МК (ИСО 3166) 004-97 Межгосударственный классификатор стран мира Примечание. При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных документов по указателю «Национальные стандарты», составленному по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться замененным (измененным) документом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку. 3. Термины и определенияВ настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 27674. 4. Триботехнические свойства изделий4.1. Триботехнические свойства изделий характеризуют контактное взаимодействие твердых тел при их относительном перемещении и зависят от триботехнических свойств конструкционных и смазочных материалов. 4.2. К триботехническим свойствам материалов относят: а) износостойкость - способность материала оказывать сопротивление изнашиванию в определенных условиях трения; б) совместимость при трении для сопряженных материалов - допустимые значения силы трения, интенсивности изнашивания и вероятности заедания*; в) прилегаемость при трении - способность материала увеличивать поверхность трения за счет упругого и пластического деформирования поверхностного слоя; г) способность к поглощению твердых частиц - свойство материала поглощать в поверхностном слое твердые частицы под действием рабочих нагрузок**; д) способность поверхностного слоя отводить тепло - теплофизические свойства материалов трибосопряжения, обеспечивающие отвод тепла, выделившегося вследствие фрикционного разогрева; е) прирабатываемость - способность материалов пары трения уменьшать силу трения, темпера туру и интенсивность изнашивания в процессе приработки. * - совместимые по триботехническим свойствам материалы предотвращают возможность схватывания при трении сопряженных поверхностей и обеспечивают стабильные значения силы трения. ** - способствует уменьшению царапающего или режущего действия твердых частиц. 4.3. К триботехническим свойствам смазочных материалов относят: а) совместимость смазочных материалов - способность двух или нескольких смазочных материалов смешиваться между собой без ухудшения их эксплуатационных свойств и стабильности при хранении; б) консистенцию смазочного материала - способность пластичных смазочных материалов оказывать сопротивление деформации при внешнем воздействии; в) вязкость, определяющую возможность жидкого, полужидкого и полутвердого веществ оказывать сопротивление при трении; г) способность смазочного материала снижать износ и силу трения независимо от его вязкости. 5. Триботехнические показатели изделий и их характеристики5.1. Триботехнические показатели изделий зависят от триботехнических свойств материалов, конструкции изделий, технологии изготовления, режимов и условий эксплуатации, качества технического обслуживания и ремонта. 5.2. К триботехническим показателям относят: - износостойкость; - несущую способность при трении; - антифрикционность; - фрикционную термостойкость; - прирабатываемость; - геометрические, технические и физико-химические характеристики приповерхностного слоя; - совместимость при трении; - энергетические потери в трибосопряжении. 5.2.1. Износостойкость изделия определяют следующие показатели: - износ - изменение массы изделий, их размеров, количества металла в масле или изменение параметров изделия, зависящих от износа поверхностей или сопряжений; - скорость изнашивания - отношение значения износа к интервалу времени, в течение которого он возник (мгновенная - в определенный момент времени, средняя - за определенный интервал времени); - интенсивность изнашивания (мгновенная, средняя) - отношение значения износа к обусловленному пути, на котором происходит изнашивание, или объему выполненной работы. Примечание. В переходном режиме (до окончания приработки) износостойкость характеризуется максимальной интенсивностью изнашивания за время переходного процесса, средней интенсивностью изнашивания, отношением средней интенсивности изнашивания в стационарном режиме к средней интенсивности изнашивания в переходном режиме. 5.2.2. К показателям несущей способности при трении относят критические значения нагрузки (давления), грузоподъемность, скорость скольжения (качения), температуру внешнего разогрева, изменение которых приводит к заеданию или выходу за установленные пределы параметров работоспособности узла трения. 5.2.3. Показатели антифрикционности изделия характеризуют антифрикционность сочетания материалов, которую определяют коэффициент трения, мощность трения (работа сил трения в единицу времени), удельная мощность трения (мощность на единицу площади поверхности трения), работа сил трения за определенный период времени или на определенном пути трения. Примечание. В переходном режиме антифрикционность определяют максимальный (средний) коэффициент трения и отношение мощности трения в стационарном режиме к средней мощности трения в переходном режиме. 5.2.4. К показателям фрикционной термостойкости относят температуру фрикционного разогрева в стационарном режиме, а также среднюю и максимальную температуры в переходном режиме. Можно использовать диапазон температур фрикционного разогрева при допустимых и стабильных интенсивности изнашивания и (или) коэффициентах трения. 5.2.5. Показатели прирабатываемости определяют для переходного режима приработки диапазоном и скоростью изменения показателей и характеристик и 5.2.2 - 5.2.4 . 5.2.6. Для определения геометрических, технических и физико-химических характеристик приповерхностного слоя измеряют твердость, микротвердость, плотность, теплофизические параметры, а также проверяют наличие и размеры визуально наблюдаемых повреждений поверхностей: царапин, вырывов, наволакиваний, задиров, сколов, следов отшелушивания и выкрашивания. 5.2.7. Показатели совместимости при трении зависят от характеристик, установленных в 4.2, перечисление б), и 4.3, перечисление а). 5.2.8. Энергетические потери в трибосопряжении - изменение доли энергии механических систем, затрачиваемой на трение. 6. Обеспечение триботехнических требований и показателей изделий6.1. Обеспечение триботехнических требований и показателей определяется разработкой, нормированием и соблюдением комплекса взаимосвязанных правил, норм и требований к изделиям при их проектировании, изготовлении и эксплуатации с целью повышения их износостойкости и надежности, сбережения дефицитных материалов, экономии энергии, повышения уровня безопасности изделий, а также улучшения других триботехнических свойств и характеристик. 6.2. Установление предельных износов6.2.1. При установлении предельных износов следует руководствоваться техническими и экономическими критериями. Техническими критериями являются: - начало резкого возрастания интенсивности изнашивания; - предельно допустимое снижение прочности изнашиваемой детали вследствие изменения ее размеров; - выходящее за пределы допустимого влияние износа отдельных деталей сопряжения на работоспособность других деталей; - самовыключение изделия из работы; - нарушение кинематического взаимодействия деталей; - возникновение триботехнических отказов (уменьшение силы трения до уровня ниже допустимого, заедание, заклинивание механизмов, достижение предельного износа); - изменение или невозможность выполнения изделием заданных функций. Экономические критерии определяет минимум эксплуатационных затрат за установленный срок службы изделия. 6.2.2. Предельный износ должен назначаться с учетом установленных в нормативных документах или конструкторской документации допусков на предельные значения следующих параметров изделия: - качество работы изделия; - мощность; - расход горючесмазочных материалов; - герметичность (утечка через сальники и уплотнения); - кинематическая точность; - усталость и прочность; - взаимодействие составных частей; - нагрузка, удары, вибрация. 6.2.3. Предельный износ отдельных элементов многозвенных механизмов, у которых параметр (замыкающее звено) является лимитирующим нормальное функционирование изделия в заданных условиях, определяется суммой износов элементов изделия (составляющих звеньев). Предельный износ детали, у которой изнашиваются несколько поверхностей, устанавливают по поверхности, ранее других достигшей предельного состояния. 6.3. Комплексная конструктивная отработка изделий по триботехническим показателям включает в себя: - выявление узлов и поверхностей деталей изделий, работающих в условиях трения и износа; - выбор вида трения в опорах (скольжения или качения); - определение формы и размеров поверхностей трения с целью придания рабочим элементам деталей рациональной формы, обеспечивающей равномерное распределение напряжений в зоне контакта и постоянно возобновляемой в процессе изнашивания; - установление норм точности сопрягаемых размеров деталей и требований к качеству поверхностей трения; - выбор принципиальной схемы работы узлов трения и оценку их влияния на износостойкость и надежность машины в целом; - выбор материалов и их сочетания в парах трения; - разработку требований, обеспечивающих уменьшение общих и местных перегрузок; - обеспечение нормального функционирования узлов трения в заданных условиях с помощью смазочной системы, защиты от загрязняющего действия среды, блуждающих токов и перегрева от посторонних источников тепла, воздействующих систематически или эпизодически на узел в процессе работы; - обеспечение компенсации износа за счет периодического изменения взаимного положения сопряженных тел по мере износа и автоматического регулирования положения сопряженных тел, ликвидирующего возникающие зазоры или обеспечивающего заданное усилие в паре трения; - определение необходимости введения в зонах предполагаемого износа вставок из износостойких материалов; - обеспечение эксплуатационной технологичности конструкции при ремонте и замене изношенных деталей и узлов трения; - защиту трущихся поверхностей деталей и узлов от возможных аварийных повреждений при эксплуатации, попадания абразива и прочих загрязнений; - разработку средств диагностирования технического состояния узлов трения. 6.4. Выбор смазочных материалов6.4.1. Смазочные масла и присадки к ним выбирают в зависимости от их функций, выполняемых в данном механизме (уменьшение сил трения, снижение износа, охлаждение деталей, защита от коррозии, обеспечение герметичности узла трения, непрерывная очистка поверхностей), с учетом критериев, определяющих качество изделий (снижение потерь при передаче энергии, уменьшение износа и повышение долговечности машин, уменьшение затрат на ремонт и техническое обслуживание). 6.4.2. Смазочные материалы должны соответствовать следующим требованиям: - сохранять работоспособность в широком диапазоне температур, давлений и скоростей; - легко заполнять впадины и микронеровности на рабочих поверхностях; - создавать как можно большее сопротивление сдвигу в перпендикулярном и меньшее - в касательном направлениях к поверхностям трения; - не вызывать взрывов и пожаров; - не оказывать вредного влияния на материалы, из которых изготовлены детали машин; - обеспечивать смазку при наименьшем расходе смазочных материалов; - не изменять свойств при хранении и транспортировании; не образовывать вредных и опасных отложений; быть устойчивыми к радиационному облучению и химически агрессивным средам; не вспениваться и не образовывать эмульсий. 6.5. Формирование качества поверхности трения** - под поверхностью трения следует понимать наружный слой, который по строению и физическим свойствам отличается от внутренней части изделия. 6.5.1. Качество поверхности трения определяют геометрические характеристики поверхности (макроотклонения, волнистость, шероховатость), механические, физические и химические свойства тонких поверхностных слоев и напряжения в них. 6.5.2. При формировании качества поверхности трения следует учитывать: - исходные характеристики конструкционного материала; - внешние механические воздействия (скорость перемещения и нагрузка на трущиеся поверхности); - деформации, возникающие при контактировании; - физико-химическое воздействие среды, в которой работает узел трения; - температурный режим работы узла трения. 6.5.2. Оптимальные значения показателей износостойкости должны быть достигнуты за счет образования на поверхностях упрочненных пленок и слоев вторичных структур, более износостойких, чем первичные структуры, получаемые при изготовлении изделий. Примечание. Показатели износостойкости изделий зависят от рационального сочетания характеристик первичных структур поверхности, получаемых при изготовлении, и характеристик вторичных структур, возникающих и развивающихся непосредственно в процессе трения в условиях эксплуатации. 6.5.3. Для машин и механизмов, работающих в условиях сверхвысоких скоростей, высоких и низких температур, глубокого вакуума, химически агрессивных или химически инертных сред и невозможности в условиях эксплуатации перехода от характеристик первичных структур поверхностных слоев к вторичным упрочненным структурам, износостойкость поверхностей трения должна обеспечиваться конструктивными и технологическими разработками по созданию такой первичной структуры поверхностей трения, характеристики которой в сложных условиях работы существенно не изменяются. Методы упрочнения поверхностей деталей и машин выбирают с учетом целевого назначения изделий и условий их эксплуатации. 6.6. Приработка изделий6.6.1. Для приработки изделий, входящих в состав машин, используют технологический процесс обкатки с целью: - подготовки машин к восприятию эксплуатационных нагрузок; - исключения перегрева и заеданий изделий при их эксплуатации сведением к минимуму погрешностей сопрягаемых поверхностей и неточностей в их взаимном расположении, допущенных при изготовлении изделий. 6.6.2. В процессе обкатки устанавливают последовательность и длительность нагружения машин при соответствующих скоростных характеристиках, а также качество работы отдельных узлов трения при повышенных температурах, если это предусмотрено конструкцией машин. Смазочные материалы (масло, смазочная паста и др.) при обкатке должны исключать заедание пар трения. Для ускорения и повышения качества приработки узлов трения допускается добавлять в смазочный материал частицы абразива и полимерные присадки, вводить инактивные (графит, молибден), поверхностно-активные (олеиновые кислоты) и химически активные (ортооксихинолин и сульфосалициловая кислота) вещества, а также применять притирку и пришабровку поверхностей. 6.6.3. Окончание приработки определяют следующие критерии: - переход на прямолинейный участок кривой изнашивания; - достижение минимума мощности, требуемой на холостой ход машины; - стабилизация момента трения и температуры; - достижение наибольшей эффективной мощности двигателя при заданной скорости; - достижение определенной степени прилегания контактирующих поверхностей и образование рабочего слоя не менее чем на 80 % контактирующей поверхности. 6.7. Использование эффекта избирательного переноса6.7.1. При достижении эффекта избирательного переноса в результате трения в зоне контакта самопроизвольно образуется неокисляющаяся тонкая металлическая пленка с низким сопротивлением сдвигу, не способная наклёпываться. 6.7.2. Эффект избирательного переноса должен учитываться при выборе конструктивного исполнения изделий, смазочных и конструкционных материалов в следующих случаях: - контактирование поверхностей происходит через мягкий слой металла, при этом основной металл испытывает пониженное давление; - металлическая пленка при деформации не наклёпывается при трении и может многократно деформироваться без разрушения; - трение происходит без окисления поверхностей; - продукты износа переходят с одной трущейся поверхности на другую и обратно и удерживаются в зоне трения. 6.8. Установление и стандартизация триботехнических требований к изделиямТриботехнические требования к изделиям следует определять на основании характеристик, норм и правил, установленных в разделах 4 - 6 . Триботехнические требования должны устанавливаться в национальных стандартах на общие требования к качеству продукции, технических условиях на конкретные виды продукции, а также в конструкторской, технологической и эксплуатационной документации. Ключевые слова: износостойкость изделий, трение, износ, триботехнические свойства, требования и показатели, принципы обеспечения. |