國標螺旋彈簧疲勞試驗規(guī)范

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1、 ICS 21．160 J 26 a園 中華人民共和國國家標準 GB／T 1 6947--2009 代替GB／T 16947 1997 螺旋彈簧疲勞試驗規(guī)范 Helical spring fatigue testing standard 2009—03—16發(fā)布 2009-1 1-01實施 中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局省士 中國國家標準化管理委員會及仲

2、 GB／T 16947--2009 舟q 吾 本標準是對GB／T 16947 1997《螺旋彈簧疲勞試驗規(guī)范》的修汀。修訂時仍保留GB／T 16947--1997 《螺旋彈簧疲勞試驗規(guī)范》中有效的部分，對已不適應的內容進行重新修訂。本標準與被修訂標準的主 要差異如下： ——對原標準按GB／T 1．1進行了編輯性修改； 刪除原標準表2； ——調整了原標準表3規(guī)定的產品類型以及循環(huán)作用次數(shù)，并作為資料性附錄； ——刪除了原標準表4規(guī)定的產品按疲勞壽命的可靠度分等； 調整了原標準表5(現(xiàn)表2)所推薦的最少試樣數(shù)量； 對表B．1可靠度R估值計量表進行了核對

3、和整合。 本標準的附錄A、附錄B和附錄c為資料性附錄。 本標準由中國機械工業(yè)聯(lián)合會提出。 本標準由全國彈簧標準化技術委員會(sAc／Tc 235)歸日。 本標準負責起草單位：常州市銘錦彈簧有限公司、北京科技大學。 本標準參加起草單位：無錫澤根彈簧有限公司、山東聯(lián)美汽車彈簧有限公司、揚州彈簧有限公司、常 州彈簧廠有限公司、中機生產力促進中心、浙江美力彈簧有限公司、浙江金昌彈簧有限公司、杭州錢江彈 簧有限公司、杭州富春彈簧有限公司、無錫市鋼正彈簧有限公司。 本標準主要起草人：張英會、曹輝榮、楊偉明、馬友芳、姜膺、王少菊、胡家驛、吳剛、屠世潤、王衛(wèi)、 張涌森、邵文武、周平鋼。 本標準所代替

4、標準的歷次版本發(fā)布情況為： ——GB／T 1 6947 1997． GB／T 16947--2009 螺旋彈簧疲勞試驗規(guī)范 1 范圍 本標準規(guī)定了在變載荷下螺旋彈簧的疲勞試驗規(guī)范。 本標準適用于螺旋壓縮和拉伸彈簧(以下簡稱彈簧)的疲勞壽命驗證和可靠性評定。對于變載荷作 用下的其他彈簧產品可參照使用。 2規(guī)范性引用文件 下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注El期的引用文件，其隨后所有 的修改單(不包括勘誤的內容)或修訂版均不適用于本標準，然而，鼓勵根據(jù)本標準達成協(xié)議的各方研究 是否可

5、使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標準。 GB／T 23935 圓柱螺旋彈簧設計計算 GB／T 1805 彈簧術語 3術語、定義及符號 彈簧的基本術語按GB／T 1805的規(guī)定。與疲勞試驗有關的術語、定義、符號及單位列于圖l和 表1。 圖1變載荷示意圖 表1 符號 術 語 定 義 單位 以確定彈簧疲勞壽命水平或驗證是否達到某一給定壽 疲勞壽命驗證試驗 命值為目的而進行的試驗 以確定彈簧可靠性水平或驗證是否達到某一給定可靠 可靠性評定試驗 度目標值為

6、目的而進行的試驗 試樣彈簧(以下簡稱試樣)在規(guī)定條件下和規(guī)定循環(huán)作 R 可靠度 用次數(shù)內不失效的概率 GB／T 1 6947--2009 表1(續(xù)) 符號 術 語 定 義 單位 } 固有頻率 由彈簧結構所決定的自身諧振頻率 Hz f。 試驗頻率 試驗機所施加的單位時間內的振動次數(shù)

7、 Hz Fl 最小載荷 變載荷中的最小谷值 N F≈ 最大載荷 變載荷中的最大峰值 N F。 載荷幅 載荷變化幅度只一(R F，)／2 N F。

8、 初始負荷 試驗前測試的指定負荷 N 殘 試驗后負荷 試驗后測試的指定負荷 N F。、 平均載荷 最大載荷和最小載荷的平均值F。一(F。+R)／2 N Hl 試樣最大高度或最小長度 試驗機振動至最小載荷時的試樣高度或長

9、度 H2 試樣最小高度或最大長度 試驗機振動至最大載荷時的試樣高度或長度 H。 振幅(位移幅) H。一(Hl H2)／2 H。 試樣平均高度或長度 試驗機振動至平均載荷時的試樣高度或長度 N 循環(huán)次數(shù) 試樣在變載荷作用下的載荷循環(huán)次數(shù) 戶 合格概率 彈簧達到合格的概率 循環(huán)特征 循環(huán)

10、變應力的最小應力與最大應力之比 Ep 松弛率 試驗前后負荷相對損失率 最大切應力 彈簧對應于最大載荷Fz的切應力 MPa 最小切應力 彈簧對應于最小載荷F】的切應力 MPa r“ 平均切應力 彈簧對應于平均載荷F。的切應力 MPa 切應力幅 彈簧對應于載荷幅R的切應力 MPa 壓并切應力 彈簧壓并時的切應力 MPa 4試驗要求 承受變載荷且有疲勞壽命要求的彈簧在用戶交驗、新產品定型鑒定、行業(yè)抽檢和認證環(huán)節(jié)中，應進 行疲勞性能試驗。試驗方式可采用疲勞壽命驗證試驗

11、或可靠性評定試驗兩種。 4．1檢驗機構 對于不同的檢測目的所要求的檢測機構和檢驗報告由供需雙方商定。 4．2檢驗周期 根據(jù)不同的檢測目的和要求確定檢測周期。 4．3試驗循環(huán)作用次數(shù) 對于不同檢測目的與產品種類，循環(huán)作用次數(shù)參照表A．1，或按供需雙方協(xié)定執(zhí)行。 4．4彈簧的松弛率 經規(guī)定循環(huán)次數(shù)的疲勞試驗后，彈簧的松弛率按圖樣規(guī)定、相應標準規(guī)定或有關技術文件。當未做 規(guī)定時，由供需雙方商定。 5試樣彈簧 5．1試樣 試樣應按規(guī)定程序批準的圖樣、技術文件制造，并經尺寸和特性檢驗合格。 GB／T 1 6947--2009 5．2

12、試樣抽取 試樣應從同一批產品中隨機抽取。 5．3試樣數(shù)量 5．3．1對于疲勞壽命驗證試驗，推薦的最少試樣數(shù)量見表2，當有特殊要求時，試樣數(shù)量可參照有關規(guī) 定由檢測機構或用戶確定。 表2 產品種類 試樣數(shù)量 氣門彈簧 調壓彈簧、柱塞彈簧、出油閥彈簧、調速彈簧 ≥1臺套 懸架彈簧、摩托車減振器彈簧 最少4件 液壓件彈簧、離合器彈簧 承受變載荷的冷卷拉伸彈簧、壓縮彈簧 承受變載荷的熱卷壓縮彈簧 ≥1件 注：臺套指配套主機使用彈簧的數(shù)量。 5．3．2對于可靠性評定試驗，根據(jù)對可靠度R水平的要求，按表B．1確定試樣數(shù)量。 6試驗條件

13、6．1試驗機 6．1．1 推薦采用機械式或電液伺服試驗機，也可安裝在配套主機上進行。 6．1．2試驗機位移精度應滿足試驗要求。 6．1．3試驗機的頻率應在一定范圍內可調。 6．1．4試驗機一般具備試驗時間或次數(shù)預置、自動計時或計數(shù)、到時自動停機等功能。 6．2試驗頻率 6．2．1試驗頻率可根據(jù)試驗機的頻率范圍和彈簧實際工作頻率等情況確定。除隨機載荷試驗外，整個 試驗過程中試驗頻率應保持穩(wěn)定。 6．2．2試驗頻率^應避開單個彈簧的固有自振頻率，，一般應滿足如下關系式： 式中鋼制彈簧固有頻率，按下式計算： 』 ，一3-56105意 一(2) 6．3試驗振幅 振幅分為位

14、移幅(H。)和載荷幅(E)。對于螺旋彈簧的疲勞壽命驗證試驗與可靠性評定試驗一般 使用位移幅作為試驗振幅。 6．4試驗環(huán)境 試驗一般在室溫下進行，但試驗時試樣的溫升應不高于100℃。另有特殊要求時由供需雙方商定。 7試驗程序 7．1試樣的安裝 7．1．1試樣的正確安裝 為了避免試樣的受載偏心和附加應力，壓縮彈簧試樣安裝時要保證試樣兩端平整接觸，應將試樣安 放在固定的支座上；拉伸彈簧試樣的安裝應滿足工況要求。 7．1．2試驗最大高度(或最小長度) 對定型的產品，試樣試驗的最大高度(或最小長度)為實際使用要求的最大高度H，(或最小長度)； G]

15、B／T 16947--2009 對于鑒定和試驗研究的產品，試樣試驗的最大高度(或最小長度)按相應標準規(guī)定或按鑒定與試驗大綱 規(guī)定進行。 7．1．3試驗最小高度(或最大長度) 對定型的產品，試樣試驗的最小高度(或最大長度)為實際使用要求的最小高度Hz(或最大長度)； 對于鑒定和試驗研究的產品，試樣試驗的最小高度(或最大長度)按相應標準規(guī)定或按鑒定與試驗大綱 規(guī)定執(zhí)行。 7．1．4試驗平均高度(或長度) 對定型的產品，試樣的試驗平均高度(或長度)為實際使用工況的最大高度H(或最小長度)與最 小高度H。(或最大長度)二者之和的平均值；對進行鑒定和試驗研究的產品，試樣的試驗平均高度(或 長度

16、)按相應標準要求，或按鑒定與試驗大綱規(guī)定執(zhí)行。 7．1．5安裝高度允許偏差 用多工位試驗機，或者多臺試驗機同時對一批試樣進行試驗時，應將試樣調整到同樣的試驗安裝高 度(或長度)，其最大允許偏差為3％H。。 7．2加載 7．2．1無特殊要求時，按試驗機的加載程序與方法進行加載。 7．2．2在必要的情況下，可模擬產品實際負載條件編制加載程序。 7．3運轉 7．3．1試驗機應平穩(wěn)起動，避免沖擊現(xiàn)象發(fā)生。 7．3．2試驗機一般應連續(xù)運轉，中途由于故障、測量、調整或其他原因暫停運轉時，應在記錄中詳細 記載。 7．4記錄 試驗時，應對試驗條件及每個試樣做出詳細記錄，具體內容與要求參見表C

17、．1和表c．2。 8試驗數(shù)據(jù)處理和結果評定 8．1 基本性能參數(shù)的確定與計算 8．1．1 試樣工作應力、剛度與變形量的計算 試樣工作應力、剛度和變形量按GB／T 23935中相應公式計算。 8．1．2松弛率的計算 試樣的松弛率一般以試樣試驗后負荷損失百分數(shù)表示，經疲勞試驗后的松弛率e，按下式計算：， ￡D一生；生X 100％ 一 (3) ，。 8．2失效模式的選擇 試樣在疲勞試驗時，失效模式分為斷裂和因松弛喪失規(guī)定功能兩種。根據(jù)彈簧的功能要求，可選擇 其中一項或兩項作為考核疲勞壽命的失效模式。 8．3疲勞壽命驗證試驗 8．3．1疲勞壽命的確定 在給定的失效模

18、式與條件下，所試驗的試樣共同達到的最大循環(huán)次數(shù)即為彈簧的疲勞壽命。 8．3．2疲勞壽命的驗證 經給定的循環(huán)次數(shù)試驗后，如所試驗的試樣均未發(fā)生失效則彈簧的疲勞壽命驗證試驗通過。 8．4可靠性評定試驗 8．4．1評定原理 一批產品，設其達到合格的概率為P，則失效的概率為1一P。隨機抽取n個試樣，合格數(shù)z≥r的 概率(可靠度)為： 4 GB／T 16947--2009 R(z≥r)一∑(：)礦(1一p)‘一’ f 4) 式中 (：)2孤南 (：)一1 根據(jù)上式計算出試樣數(shù)7l--1～50，合格數(shù)r≥n／2，合格概率p≥1／2時的可靠

19、度見表B．1。 8．4．2可靠性水平的確定 對取定的n個試樣，在給定的試驗條件下試驗，按要求的失效模式與條件判定得到合格數(shù)r后，查 閱表B．1即可得到相應的可靠度R估值。 8．4．3可靠性驗證 依據(jù)給定的可靠度目標值，按表B．1確定適宜的試樣數(shù)n，在指定的失效模式與條件下試驗。如得 到的合格數(shù)大于表B．1中所要求的最低合格數(shù)r，則可靠性驗證試驗通過，反之則為不通過。 GB／T 16947--2009 附錄A (資料性附錄) 循環(huán)作用次數(shù)參照表 循環(huán)作用次數(shù)參照表見表A．1。 表A．1循環(huán)作用次數(shù)參照表 檢測目的 產品種類

20、 定型鑒定 行業(yè)抽檢、用戶交驗 認證 氣門彈簧 (1～3)10 7 (1～2．3)107 (1～3)10 7 懸架彈簧 (2．5～10)105 (Z～10)103 (3～10)105 摩托車減振器彈簧 (2～5)X105 (2～5)X105 (2～5)10 5 調壓彈簧、柱塞彈簧 1107 1107 1107 液壓件彈簧 (1～10)106 (1～10)106 (1～lo)X106 6 離合器彈簧 (1～3)106 (1～3)10 (1～3)xlo 6 注：選取作用次數(shù)時應考慮材質、應力水平等因素。

21、GB／T 16947--2009 附錄B (資料性附錄) 可靠度R估值計量表 可靠度R估值計量表見表B．1。 表B．1可靠度R估值計量表 ％ 試 合 格 數(shù)r 樣 數(shù) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 n 1 50 5 2 25 O 75．O ———— 3 50．O 87．5 ——J- 4 31_3 68．7 93 7 5 50．O 81 o 97 O —— 6 34．4 65．5 89 o 98 4 7 50．0 77．3 93

22、 7 99 2 —— 8 36．3 63．7 85 5 96 5 99．6 9 50．O 74 6 91 O 98．O 99 8 】0 37．7 62．3 82．8 94．5 98．9 99．92 Il 50．O 72 6 88．7 96．7 99．4 99．95 ——J 1 2 38．8 6I 2 80 6 92．7 98．1 99．7 9 9．98 1 3 50．0 71 0 86．7 95．4 98．9 99 8 99 99 l d 34．5 60 5 78．8 9

23、1．0 97．1 99 3 99．91 )9．995 15 50．0 69．6 84．9 94．1 98．2 99．6 99．95 99 997 — 16 40．1 59 8 77．2 89．4 96 1 98 9 99．79 99 97 99 999 ———— 17 50 o 68 5 83 3 92 8 97 5 99 3 99 88 99．98 )9 9 9S 1 8 40 7 59 2 75 9 88 1 95 1 98 6 99 6 99．93 99．99 19

24、 50 o 67 6 82 o 91 6 96 8 99 O 99 7 99 96 20 41 1 58 8 74．8 86 8 94 2 97 9 99．4 99 8 21 50．0 66．8 80．8 90．5 96 o 98 6 99 6 —— 22 41 5 58．4 73．8 85．6 93．3 97．3 99 1 23 50．o 66．1 79 7 89．4 95 3 98 2 24 41 9 58．0 72．9 84．6 92 4 96 8 25 50．o 65．4 78．7 88

25、 5 94 6 26 42．2 57．7 72 1 83 6 91 5 27 50．0 64．9 77．8 87．6 28 42 5 57．4 71 4 82 7 29 50．0 64．4 77．o —— 30 42 7 57．2 70．7 32 43．0 56 9 34 43 2 36 38 40 42 44 46 48 50 CB／r 16947--2009 表B．1(續(xù)) ％ 試 合 格 數(shù)r 樣 數(shù) 18 19 20 21 22 23 24 25 2

26、6 27 28 29 30 n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 lO 11 1 2 1 3 14 15 1 6 17 18 99 999 6 19 99 996 99．999 6 20 99．97 99 998 99 999 9 ‘——— 21 99 92 99 98 99 999 99．999 9 22 99 7 99．95 99 993 99 999 99 999 9 23 99，4 99．8 99 97 99 996 99．999 99．999 9 24 98

27、．8 99 6 99 92 99 98 99．998 99．999 99．999 9 25 97．8 99 Z 99 5 99 95 99．992 99 999 99 999 9 26 9 6．2 98 5 99 3 99 8 99 97 99 99 5 g 9．999 99 999 9 ———— 27 93．8 97 3 99 0 99．7 99 92 99 98 99．997 99．999 99 999 9 28 90．7 95 8 98 2 99．3 99 8 99 9 5 9 9．991 99．99

28、8 99．999 99．999 9 29 86 7 93 1 96 9 98 7 99 5 99 8 99．97 99 99 99．999 99．999 9 30 8]．9 89 9 9 5．0 97．8 99．1 99 7 99．92 99 98 99．998 99．999 99．999 9 —-一一 32 70 1 81 1 89．2 94．4 97．4 98 9 99．6 99 8 99 97 99．994 99 999 0 99 999 9 34 56 7 69．6 80．4 88．5 93．9 9

29、7 1 98 7 99 5 99 8 99．95 99．990 99 998 99 999 9 36 43 3 56 6 69．1 79．4 87．8 93 3 96 7 98 5 99．4 99．8 99．94 99 98 99 996 38 43．5 56．4 68 6 79．1 87 2 92 8 96 3 98 3 99．3 99．7 99．91 99．97 40 43 7 56 2 68．2 78．5 86 5 92 3 95．9 98．0 99．1 99 6 99 8 42 43．8 56．1 67．8 77

30、 9 86 0 91 7 95．5 97．8 99．0 99．6 44 44．0 5 5．8 67 4 77 4 85．4 91T 2 95．1 97．5 98 8 46 44．1 55 8 67 0 76．9 84．9 90．8 94 8 97．2 48 44 2 55 7 66．7 76．4 84．3 90 3 94 4 50 44 3 55．6 66 4 76．0 83 8 89 8 8 GB／T 1 6947--2009 表B．1(續(xù)) ％ 試 合 格 數(shù)r 樣

31、數(shù) 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 n 1 2 3 4 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 5 1 6 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 32 34 99．999 9 36 99．999 99 999 9 38 99 994 99．998 99 999 99．999 9 40 99．96 99．990 99 997 99 999 6 99．999 9

32、 42 99 8 99 95 99．98 99．996 99 999 2 99．999 9 44 99 5 99．8 99 93 99．98 99．994 99 998 99．999 99 999 9 46 98．7 99 4 99．7 99．91 99．97 99 99 99．998 99 999 5 99 999 9 "18 97．0 98 5 99．3 99 7 99．8 99．96 99．98 99．999 0 99．999 2 99．999 9 50 94．0 96．7 98 3 99 2 99 6 99

33、8 99．95 99．98 99 995 99 998 99 999 7 99．999 9 注：當合格數(shù)r的可靠度大于99．999 9蹦時，表中未再列出，如需要其具體數(shù)值時，可按式(4)計算。如試樣數(shù)大于50件時，其可 靠度數(shù)值，亦可按式(4)計算。 9 GB／T 16947--2009 附錄C (資料性附錄) 疲勞試驗數(shù)據(jù)記錄表 疲勞試驗數(shù)據(jù)記錄表見表C．1，疲勞試驗原始數(shù)據(jù)記錄表見表C．2。 表c．1疲勞試驗數(shù)據(jù)記錄表 任務單編號 試樣名稱

34、 生產單位 規(guī)格型號 試樣編號 圖號 依據(jù)標準 檢測地點 溫度／℃ 濕度 檢測前后儀器、設備情況 檢測前后試樣情況、狀態(tài) 主要檢測儀器、設備名稱、規(guī)格 主要檢測儀器、設備計量檢定證書有效期限 試驗要求 彈 簧 技 術 參 數(shù)

35、 材料 直徑d 自由高度(長度)H。 節(jié)距t 有效圈數(shù)n(總圈數(shù)n，) ( ) 旋向 最大高度或最小長度H， 最小切應力q MPa 試 最小高度或攝大長度Hz 最大切應力t MPa 驗 平均高度或長度H。． 平

36、均切應力k MPa 參 數(shù) 振幅H。 切應力幅r^ MPa 循環(huán)特性r 試驗頻率，r Hz 檢測人 復核人： 檢測日期； 年 月 日 】0 GB／T 1 6947--2009 表C．2疲勞試驗原始數(shù)據(jù)記錄表 任務單編號 試驗過程中負荷及自由高度檢測 試樣斷裂 試驗結束時松 試樣 試驗前 110 1lO 110 lO 時循環(huán) 弛率e。 編號 Fl Hl F H F H F H F H 次數(shù) 檢測人 復核人 檢測日期： 年 月 日