МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО
СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ (МГС)
Interstate council for standardization,
metrology and certification
(ISC)
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТАНДАРТ
|
ГОСТ 30858-2003
|
Обеспечение износостойкости изделий
ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ И ПОКАЗАТЕЛИ
Принципы обеспечения. Общие
положения
Москва Стандартинформ
2005
Предисловие
Цели, 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 стандарте
1. 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:
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97
|
Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97
|
Сокращенное наименование национального органа по
стандартизации
|
Азербайджан
|
AZ
|
Азстандарт
|
Армения
|
AM
|
Армстандарт
|
Беларусь
|
BY
|
Госстандарт Республики Беларусь
|
Грузия
|
GE
|
Грузстандарт
|
Казахстан
|
KZ
|
Госстандарт Республики Казахстан
|
Киргизия
|
KG
|
Кыргызстандарт
|
Молдова
|
MD
|
Молдова-Стандарт
|
Российская Федерация
|
RU
|
Госстандарт России
|
Таджикистан
|
TJ
|
Таджикстандарт
|
Туркменистан
|
TM
|
Главгосслужба «Туркменстандартлары»
|
Узбекистан
|
UZ
|
Узстандарт
|
Украина
|
UA
|
Госпотребстандарт Украины
|
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
Обеспечение износостойкости изделий
ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ И ПОКАЗАТЕЛИ
Принципы обеспечения. Общие положения
Products
wear resistance assurance. Thribotechnical requirements and indices.
Principles of provision. General
|
ГОСТ 30858-2003
|
Дата введения - 2006-01-01
1. Область применения
Настоящий 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 ссылки
В 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 определения
В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ
27674.
4.
Триботехнические свойства изделий
4.1. 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 характеристики
5.1. 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 изделий
6.1. 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 износов
6.2.1. 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 материалов
6.4.1. 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 изделий
6.6.1. 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 переноса
6.7.1. 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
изделиям
Триботехнические 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.