ГОСТ ИСО 7905-4-99 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
ПОДШИПНИКИ СКОЛЬЖЕНИЯ. Испытания полувкладышей из
металлического
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ Минск
Предисловие 1 РАЗРАБОТАН Российской Федерацией ВНЕСЕН Госстандартом России 2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (Протокол № 15 от 28 мая 1999 г.) За принятие проголосовали:
Настоящий стандарт представляет собой полный аутентичный текст международного стандарта ИСО 7905-4-95 «Подшипники скольжения. Усталость подшипников скольжения. Часть 4: Испытания полувкладышей из металлического многослойного подшипникового материала» 3 Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии от 14 декабря 1999 г. № 510-ст межгосударственный стандарт ГОСТ ИСО 7905-4-99 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 июля 2000 г. 4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ ГОСТ ИСО 7905-4-99 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ ПОДШИПНИКИ СКОЛЬЖЕНИЯ. УСТАЛОСТЬ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ Испытания полувкладышей из металлического многослойного подшипникового материала Plain bearings. Bearing fatigue. Tests on half-bearings of a metallic multilayer bearing material Дата введения 2000-07-01 1 Область примененияНастоящий стандарт устанавливает метод определения предела выносливости при усталости полувкладышей из многослойных подшипниковых материалов. 2 Нормативные ссылкиВ настоящем стандарте использована ссылка на ГОСТ ИСО 7905-3-99. Подшипники скольжения. Усталость подшипников скольжения. Испытание гладких полос из металлического многослойного подшипникового материала 3 Образцы для испытанияВ качестве образцов для испытания используют готовые полувкладыши. Как результат условий нагружения главные напряжения локализуются в верхней части подшипника. Не допускаются механические повреждения поверхности образца или повреждения вследствие коррозии до и в процессе испытания. Преимуществом этого метода испытания является наличие остаточных напряжений, связанных с процессом производства подшипников. 4 Методы испытанийСхема испытания приведена на рисунке 1. Образцы крепят за один конец, а через свободный конец передают нагрузку, контролируемую по усилию или перемещению, приложенных радиально с эксцентриситетом относительно линии разъема. Нагрузка должна изменяться от растяжения к сжатию в пределах рабочей поверхности. Для оценки зависимости от средних напряжений дополнительно могут быть приложены предварительные напряжения растяжения или сжатия. Испытательное оборудование располагают в камере, содержащей смазку при заданной температуре с точностью ±2 °С. Испытания могут быть проведены альтернативно в среде воздуха при заданной температуре с точностью ±2 °С. Напряжения при изгибе измеряют с помощью тензодатчика на основе подшипника в верхней его части (средней периферической длине). Требуемое напряжение в антифрикционном слое может быть рассчитано, если известны толщины стальной основы и антифрикционного слоя и модули Юнга. Альтернативно радиальное усилие в закрепленном конце может быть измерено с помощью камеры нагрузки или рассчитано по теории консольной балки, а нагружение в антифрикционном слое рассчитано в соответствии с приложением А. Эти значения критически зависят от толщин стальной основы и антифрикционного слоя, которые определяются с помощью микрошлифов после испытаний. Частота испытания должна составлять 50 - 80 Гц. Обнаружение трещины осуществляют с помощью метода проникающих красителей или с помощью микроскопа. 1 - корпус; 2 - гидравлический цилиндр; 3 - передаточный вал; 4 - уплотнение; 5 - камера для образца; 6 - лента нагревателя; 7 - испытательная жидкость; 8 - полувкладыши; 9 - навесное зажимное устройство; 10 - камера нагрузки; 11 - ролики на радиальной линии; 12 - поворотное зажимное устройство Рисунок 1 - Схема испытания Амплитуда нагружения контролируется усилием sin(ωt), где - среднее усилие, FA - амплитуда усилия, ω - угловая скорость, t - время, или перемещением sin(ωt), где - среднее перемещение, δА - амплитуда перемещения. Для обнаружения возникновения трещины в более толстых слоях может быть использована обработка данных тензодатчиков, чтобы определить начало разрушения (ГОСТ ИСО 7905-3). 5 Оценка и представление результатовНапряжения предела выносливости должны быть представлены в форме кривых σel - N при предварительно определенной температуре (±2 °С) относительно детального описания подшипникового материала. Испытание для получения этой кривой прекращают при циклах нагружения 50 ´ 106. Напряжение предела выносливости может быть оценено при заданном числе циклов, например 3 ´ 106, 10 ´ 106, 25 ´ 106 или 50 ´ 106. Образец, не подвергшийся разрушению при усталостном испытании до заданного предела, указывают в отчете. Вследствие разброса результатов испытания и статистического характера предела усталости рекомендуется полученные результаты оценивать на основе статистического метода. Напряжения предела выносливости могут быть представлены также с помощью диаграммы Хейга, на которой амплитуду напряжений указывают относительно среднего напряжения. Металлографическое исследование должно обеспечить детальное описание механизма разрушения, коррозионного повреждения и диффузии в результате термических эффектов. ПРИЛОЖЕНИЕ А(обязательное) ОЦЕНКА НАПРЯЖЕНИЙА.1 Система полувкладышей описана на рисунке А.1 через радиальный размер r1, толщину s1 и связана с модулем Юнга Е2,0 = 50 ´ 106 МПа и номинальным напряжением σном.
Рисунок А.1 - Система вкладыша Оценка напряжений для двухслойного подшипника дана на рисунке А.2. Аппроксимация для напряжения в антифрикционном слое трехслойного подшипника также показана на рисунке А.2. А.2 Ниже приведены условные обозначения: А1 - коэффициент напряжения на основе подшипника; a1,i - 3 коэффициента на наружной стороне основы подшипника с i = 0, 1, 2; А2 - коэффициент напряжения на поверхности антифрикционного слоя; a2,i - 3 коэффициента на поверхности антифрикционного слоя с i = 0, 1, 2; b - ширина подшипника, мм; B1 - коэффициент напряжения на основе подшипника; b1,i - 3 коэффициента на наружной стороне основы подшипника с i = 0, 1, 2; В2 - коэффициент напряжения на поверхности антифрикционного слоя; b2,i - 3 коэффициента на поверхности антифрикционного слоя с i = 0, 1, 2; Е - модуль Юнга, МПа; Е* - безразмерный модуль Юнга (E* = E2/E2,0); Е1 - модуль Юнга, стальная основа подшипника, МПа (Е1 = 210 ´ 103); Е2 - модуль Юнга, антифрикционный слой, Па; E2,0 - модуль Юнга для рисунка А.2, МПа (E2,0 = 50 ´ 103); Е3 - модуль Юнга, рабочий антифрикционный слой, Па; F - радиальное усилие, Н; r1 - наружный радиус стальной основы подшипника, мм; r2 - радиус поверхности раздела между основой подшипника и антифрикционным слоем, мм; r3 - радиус рабочей поверхности (толщина рабочего антифрикционного слоя незначительна), мм; s - общая толщина подшипника, мм; s* - безразмерная общая толщина (см. рисунок А.1); s1 - толщина стальной основы, мм; s1* - безразмерная толщина стальной основы (см. рисунок А.1); t - время, с; σ - напряжение, Па; σ* - безразмерное напряжение (σ* = σ/σном); σel - напряжение предела выносливости, Па; σном - номинальное напряжение, Па; σ1 - напряжение на наружной стороне основы подшипника, МПа; σ1* - безразмерное напряжение в стальной основе подшипника; σ2 - напряжение на поверхности антифрикционного слоя, МПа; σ2* - безразмерное напряжение, поверхность антифрикционного слоя; σ3 - напряжение в рабочем антифрикционном слое, Па; σ3* - безразмерное напряжение, рабочий антифрикционный слой; - средний радиус, мм; v1 - коэффициент Пуассона, стальная основа подшипника; v2 - коэффициент Пуассона, антифрикционный слой; vз - коэффициент Пуассона, рабочий антифрикционный слой. Рабочая поверхность (антифрикционный слой) а2,0 = 1,8127 - 4,1812s1* + 2,4186s1*2 а2,1 = -0,9422 + 4,9216s1* - 3,9069s1*2 а2,2 = 0,1525 - 1,1544s1* + 1,0703s1*2 b2,0 = 1,5511 - 3,2821s1* + 1,7309s1*2 b2,1 = -1,9947 + 6,5920s1* - 4,5933s1*2 b2,2 = 0,6593 - 2,2550s1* + 1,6647s1*2 A2 = a2,0 + a2,1E2* + a2,2E2*2 B2 = b2,0 + b2,1E2* + a2,2E2*2 σ2* = A2 + B2s* σ2 = σ2*σном Аппроксимация для напряжения в рабочем антифрикционном слое: σ3 = σ2 · E3/E2. Рисунок А.2 - Оценка напряжений в двух- и трехслойных подшипниках Основа подшипника
а1,0 = 5,3866 - 5,7096s1* + 1,1765s1*2 а1,1 = -7,1015 + 13,9625s1* - 6,8190s1*2 а1,2 = 2,6745 - 5,7995s1* + 3,1475s1*2 b1,0 = -2,6739 + 5,7506s1* - 3,6978s1*2 b1,1 = 2,2096 - 6,6150s1* + 4,6682s1*2 b1,2 = -0,5900 + 1,9231s1* - 1,4286s1*2 A1 = a1,0 + a1,1E2* + a1,2E2*2 B2 = b1,0 + b1,1E2* + a1,2E2*2 σ1* = A1 + B1s* σ1 = σ1*σном Аппроксимация для напряжения в рабочем антифрикционном слое: σ3 = σ2 · E3/E2. Рисунок А.2 - Оценка напряжений в двух- и трехслойных подшипниках (продолжение) А.3 Пример Приведенные данные для полувкладыша: b = 30 мм; E1 = 210 ´ 103 МПа; Е2 = 69 ´ 103 МПа; Е3 = 22 ´ 103 МПа; F = 100 Н; r1 = 51,50 мм; r2 = 49,10 мм; r3 = 48,52 мм. Предполагается, что поскольку рабочий антифрикционный слой Pb Sn 11 относительно тонкий (0,02 мм), то он не влияет на напряжения в других слоях. А.3.1 Расчет связанных размеров (см. рисунок А.1): s* = 0,06; s1* = 0,8; Е* = 1,38. А.3.2 Расчет номинального напряжения (см. рисунок А.1): σном = 111,1 МПа. А.3.3 Расчет или считывание коэффициентов a, b (см. рисунок А.2) Рабочая поверхность: а2,0 = 0,016; а2,1 = 0,495; a2,2 = -0,086; b2,0 = 0,033. b2,1 = 0,339. b2,2 = -0,079. Основа подшипника: a1,0 = 1,572; а1,1 = -0,296; a1,2 = 0,049; b1,0 = -0,440. b1,1 = -0,095. b1,2 = 0,034. А.3.4 Расчет коэффициентов А, В Рабочая поверхность: А2 = 0,535; В2 = 0,350. Основа подшипника: А1 = 1,257; B1 = -0,506. А.3.5 Расчет безразмерного напряжения Рабочая поверхность: σ2* = 0,556. Основа подшипника: σ1* = 1,227. А.3.6 Расчет действительного напряжения Рабочая поверхность: σ2 = 61,8 МПа. Основа подшипника: σ1 = 136,3 МПа. А.3.7 Аппроксимирование для напряжения в рабочем антифрикционном слое: σ3 = 19,7 МПа.
Ключевые слова: подшипники, подшипники скольжения, испытания, усталостные испытания
СОДЕРЖАНИЕ
|