GB T 16947-2009 螺旋弹簧疲劳试验规范.pdf

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1、ICS 21160J 26 a园中华人民共和国国家标准GBT 1 6947-2009代替GBT 16947 199720090316发布螺旋弹簧疲劳试验规范Helical spring fatigue testing standard2009-1 1-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局省士中国国家标准化管理委员会及仲舟q 吾GBT 16947-2009本标准是对GBT 16947 1997螺旋弹簧疲劳试验规范的修汀。修订时仍保留GBT 16947-1997螺旋弹簧疲劳试验规范中有效的部分，对已不适应的内容进行重新修订。本标准与被修订标准的主要差异如下：对原标准按GBT 11进行了编

2、辑性修改；删除原标准表2；调整了原标准表3规定的产品类型以及循环作用次数，并作为资料性附录；删除了原标准表4规定的产品按疲劳寿命的可靠度分等；调整了原标准表5(现表2)所推荐的最少试样数量；对表B1可靠度R估值计量表进行了核对和整合。本标准的附录A、附录B和附录c为资料性附录。本标准由中国机械工业联合会提出。本标准由全国弹簧标准化技术委员会(sAcTc 235)归日。本标准负责起草单位：常州市铭锦弹簧有限公司、北京科技大学。本标准参加起草单位：无锡泽根弹簧有限公司、山东联美汽车弹簧有限公司、扬州弹簧有限公司、常州弹簧厂有限公司、中机生产力促进中心、浙江美力弹簧有限公司、浙江金昌弹簧有限公司、杭

3、州钱江弹簧有限公司、杭州富春弹簧有限公司、无锡市钢正弹簧有限公司。本标准主要起草人：张英会、曹辉荣、杨伟明、马友芳、姜膺、王少菊、胡家驿、吴刚、屠世润、王卫、张涌森、邵文武、周平钢。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：GBT 1 6947 1997螺旋弹簧疲劳试验规范GBT 16947-20091 范围本标准规定了在变载荷下螺旋弹簧的疲劳试验规范。本标准适用于螺旋压缩和拉伸弹簧(以下简称弹簧)的疲劳寿命验证和可靠性评定。对于变载荷作用下的其他弹簧产品可参照使用。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注El期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或

4、修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GBT 23935 圆柱螺旋弹簧设计计算GBT 1805 弹簧术语3术语、定义及符号弹簧的基本术语按GBT 1805的规定。与疲劳试验有关的术语、定义、符号及单位列于图l和表1。图1变载荷示意图表1符号 术 语 定 义 单位以确定弹簧疲劳寿命水平或验证是否达到某一给定寿疲劳寿命验证试验命值为目的而进行的试验以确定弹簧可靠性水平或验证是否达到某一给定可靠可靠性评定试验度目标值为目的而进行的试验试样弹簧(以下简称试样)在规定条件下和规定循环作R 可靠度用次数内

5、不失效的概率GBT 1 6947-2009表1(续)符号 术 语 定 义 单位 固有频率 由弹簧结构所决定的自身谐振频率 Hzf。 试验频率 试验机所施加的单位时间内的振动次数 HzFl 最小载荷 变载荷中的最小谷值 NF 最大载荷 变载荷中的最大峰值 NF。 载荷幅 载荷变化幅度只一(R F，)2 NF。 初始负荷 试验前测试的指定负荷 N残 试验后负荷 试验后测试的指定负荷 NF。、 平均载荷 最大载荷和最小载荷的平均值F。一(F。+R)2 NHl 试样最大高度或最小长度 试验机振动至最小载荷时的试样高度或长度H2 试样最小高度或最大长度 试验机振动至最大载荷时的试样高度或长度H。 振幅(

6、位移幅) H。一(Hl H2)2H。 试样平均高度或长度 试验机振动至平均载荷时的试样高度或长度N 循环次数 试样在变载荷作用下的载荷循环次数户 合格概率 弹簧达到合格的概率循环特征 循环变应力的最小应力与最大应力之比Ep 松弛率 试验前后负荷相对损失率最大切应力 弹簧对应于最大载荷Fz的切应力 MPa最小切应力 弹簧对应于最小载荷F】的切应力 MPar“ 平均切应力 弹簧对应于平均载荷F。的切应力 MPa切应力幅 弹簧对应于载荷幅R的切应力 MPa压并切应力 弹簧压并时的切应力 MPa4试验要求承受变载荷且有疲劳寿命要求的弹簧在用户交验、新产品定型鉴定、行业抽检和认证环节中，应进行疲劳性能试

7、验。试验方式可采用疲劳寿命验证试验或可靠性评定试验两种。41检验机构对于不同的检测目的所要求的检测机构和检验报告由供需双方商定。42检验周期根据不同的检测目的和要求确定检测周期。43试验循环作用次数对于不同检测目的与产品种类，循环作用次数参照表A1，或按供需双方协定执行。44弹簧的松弛率经规定循环次数的疲劳试验后，弹簧的松弛率按图样规定、相应标准规定或有关技术文件。当未做规定时，由供需双方商定。5试样弹簧51试样试样应按规定程序批准的图样、技术文件制造，并经尺寸和特性检验合格。GBT 1 6947-200952试样抽取试样应从同一批产品中随机抽取。53试样数量531对于疲劳寿命验证试验，推荐的

8、最少试样数量见表2，当有特殊要求时，试样数量可参照有关规定由检测机构或用户确定。表2产品种类 试样数量气门弹簧调压弹簧、柱塞弹簧、出油阀弹簧、调速弹簧1台套悬架弹簧、摩托车减振器弹簧最少4件液压件弹簧、离合器弹簧承受变载荷的冷卷拉伸弹簧、压缩弹簧承受变载荷的热卷压缩弹簧 1件注：台套指配套主机使用弹簧的数量。532对于可靠性评定试验，根据对可靠度R水平的要求，按表B1确定试样数量。6试验条件61试验机611 推荐采用机械式或电液伺服试验机，也可安装在配套主机上进行。612试验机位移精度应满足试验要求。613试验机的频率应在一定范围内可调。614试验机一般具备试验时间或次数预置、自动计时或计数、

9、到时自动停机等功能。62试验频率621试验频率可根据试验机的频率范围和弹簧实际工作频率等情况确定。除随机载荷试验外，整个试验过程中试验频率应保持稳定。622试验频率应避开单个弹簧的固有自振频率，一般应满足如下关系式：式中钢制弹簧固有频率，按下式计算：，一3-56105意一(2)63试验振幅振幅分为位移幅(H。)和载荷幅(E)。对于螺旋弹簧的疲劳寿命验证试验与可靠性评定试验一般使用位移幅作为试验振幅。64试验环境试验一般在室温下进行，但试验时试样的温升应不高于100。另有特殊要求时由供需双方商定。7试验程序71试样的安装711试样的正确安装为了避免试样的受载偏心和附加应力，压缩弹簧试样安装时要保

10、证试样两端平整接触，应将试样安放在固定的支座上；拉伸弹簧试样的安装应满足工况要求。712试验最大高度(或最小长度)对定型的产品，试样试验的最大高度(或最小长度)为实际使用要求的最大高度H，(或最小长度)；GBT 16947-2009对于鉴定和试验研究的产品，试样试验的最大高度(或最小长度)按相应标准规定或按鉴定与试验大纲规定进行。713试验最小高度(或最大长度)对定型的产品，试样试验的最小高度(或最大长度)为实际使用要求的最小高度Hz(或最大长度)；对于鉴定和试验研究的产品，试样试验的最小高度(或最大长度)按相应标准规定或按鉴定与试验大纲规定执行。714试验平均高度(或长度)对定型的产品，试样

11、的试验平均高度(或长度)为实际使用工况的最大高度H(或最小长度)与最小高度H。(或最大长度)二者之和的平均值；对进行鉴定和试验研究的产品，试样的试验平均高度(或长度)按相应标准要求，或按鉴定与试验大纲规定执行。715安装高度允许偏差用多工位试验机，或者多台试验机同时对一批试样进行试验时，应将试样调整到同样的试验安装高度(或长度)，其最大允许偏差为3H。72加载721无特殊要求时，按试验机的加载程序与方法进行加载。722在必要的情况下，可模拟产品实际负载条件编制加载程序。73运转731试验机应平稳起动，避免冲击现象发生。732试验机一般应连续运转，中途由于故障、测量、调整或其他原因暂停运转时，应

12、在记录中详细记载。74记录试验时，应对试验条件及每个试样做出详细记录，具体内容与要求参见表C1和表c2。8试验数据处理和结果评定81 基本性能参数的确定与计算811 试样工作应力、刚度与变形量的计算试样工作应力、刚度和变形量按GBT 23935中相应公式计算。812松弛率的计算试样的松弛率一般以试样试验后负荷损失百分数表示，经疲劳试验后的松弛率e，按下式计算： ，D一生；生X 100一(3)，。82失效模式的选择试样在疲劳试验时，失效模式分为断裂和因松弛丧失规定功能两种。根据弹簧的功能要求，可选择其中一项或两项作为考核疲劳寿命的失效模式。83疲劳寿命验证试验831疲劳寿命的确定在给定的失效模式

13、与条件下，所试验的试样共同达到的最大循环次数即为弹簧的疲劳寿命。832疲劳寿命的验证经给定的循环次数试验后，如所试验的试样均未发生失效则弹簧的疲劳寿命验证试验通过。84可靠性评定试验841评定原理一批产品，设其达到合格的概率为P，则失效的概率为1一P。随机抽取n个试样，合格数zr的概率(可靠度)为：4R(zr)一(：)矿(1一p)一GBT 16947-2009f 4)式中 (：)2孤南(：)一1根据上式计算出试样数7l-150，合格数rn2，合格概率p12时的可靠度见表B1。842可靠性水平的确定对取定的n个试样，在给定的试验条件下试验，按要求的失效模式与条件判定得到合格数r后，查阅表B1即可

14、得到相应的可靠度R估值。843可靠性验证依据给定的可靠度目标值，按表B1确定适宜的试样数n，在指定的失效模式与条件下试验。如得到的合格数大于表B1中所要求的最低合格数r，则可靠性验证试验通过，反之则为不通过。GBT 16947-2009循环作用次数参照表见表A1。附录A(资料性附录)循环作用次数参照表表A1循环作用次数参照表检测目的产品种类定型鉴定 行业抽检、用户交验 认证气门弹簧 (13)10 7 (123)107 (13)10 7悬架弹簧 (2510)105 (Z10)103 (310)105摩托车减振器弹簧 (25)X105 (25)X105 (25)10 5调压弹簧、柱塞弹簧 1107

15、 110 7 1107液压件弹簧 (110)106 (110)106 (1lo)X106离合器弹簧 (13)106 (13)10 6 (13)xlo 6注：选取作用次数时应考虑材质、应力水平等因素。可靠度R估值计量表见表B1。附录B(资料性附录)可靠度R估值计量表GBT 16947-2009表B1可靠度R估值计量表 试 合 格 数r样数n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 171 50 52 2 5 O 75O3 50O 875J-4 31_3 687 93 75 50O 81 o 97 O6 344 6 55 89 o 98 47 500 773

16、93 7 99 28 363 637 85 5 96 5 9969 50O 74 6 91 O 98O 99 8】0 377 623 828 945 989 9992Il 50O 72 6 887 967 994 9995J1 2 388 6I 2 80 6 927 981 997 9 9981 3 500 71 0 867 954 989 99 8 99 99l d 345 60 5 788 910 971 99 3 9991 )999515 500 696 849 941 982 996 9995 99 99716 401 59 8 772 894 96 1 98 9 9979 99 97

17、 99 99917 50 o 68 5 83 3 92 8 97 5 99 3 99 88 9998 )9 9 9 S1 8 40 7 59 2 75 9 88 1 95 1 98 6 99 6 9 993 999919 50 o 67 6 82 o 91 6 96 8 99 O 99 7 99 9620 41 1 58 8 748 86 8 94 2 97 9 994 99 821 500 668 808 905 96 o 98 6 99 622 41 5 584 738 856 933 973 99 123 50o 661 79 7 894 95 3 98 224 41 9 580 729

18、 846 92 4 96 825 50o 654 787 88 5 94 626 422 577 72 1 83 6 91 527 500 649 778 87628 42 5 574 71 4 82 729 500 644 77o30 42 7 572 70732 430 56 934 43 23638404244464850CBr 16947-2009表B1(续) 试 合 格 数r样数n 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30123456789lO111 21 314151 61718 99 999 619 99 996 99999 620 9997

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20、 99 999 928 907 95 8 98 2 993 99 8 99 9 5 9 9991 99998 99999 99999 929 86 7 93 1 96 9 98 7 99 5 99 8 9997 99 99 99999 99999 930 89 89 9 9 50 978 991 99 7 9992 99 98 99998 99999 99999 9-一一32 70 1 81 1 892 944 974 98 9 996 99 8 99 97 99994 99 999 0 99 999 934 56 7 696 804 885 939 97 1 98 7 99 5 99 8 9

21、995 99990 99 998 99 999 936 43 3 56 6 691 794 878 93 3 96 7 98 5 994 998 9994 99 98 99 99638 435 564 68 6 791 87 2 92 8 96 3 98 3 993 997 9991 999740 43 7 56 2 682 785 86 5 92 3 959 980 991 99 6 99 842 438 561 678 77 9 86 0 91 7 955 978 990 99644 440 5 58 67 4 77 4 854 91T 2 951 975 98 846 441 55 8

22、67 0 769 849 908 94 8 97248 44 2 55 7 667 764 843 90 3 94 450 44 3 556 66 4 760 83 8 89 88GBT 1 6947-2009表B1(续) 试 合 格 数r样数n 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 421234678910111213141 51 617181920212223242526272829303234 99999 936 99999 99 999 938 99 994 99998 99 999 99999 940 9996 99990 99 997 99 999 6

23、99999 942 99 8 99 95 9998 99996 99 999 2 99999 944 99 5 998 99 93 9998 99994 99 998 99999 99 999 946 987 99 4 997 9991 9997 99 99 99998 99 999 5 99 999 918 970 98 5 993 99 7 998 9996 9998 99999 0 99999 2 99999 950 940 967 98 3 99 2 99 6 99 8 9995 9998 99 995 99 998 99 999 7 99999 9注：当合格数r的可靠度大于99999

24、 9蹦时，表中未再列出，如需要其具体数值时，可按式(4)计算。如试样数大于50件时，其可靠度数值，亦可按式(4)计算。9GBT 16947-2009附录C(资料性附录)疲劳试验数据记录表疲劳试验数据记录表见表C1，疲劳试验原始数据记录表见表C2。表c1疲劳试验数据记录表任务单编号试样名称 生产单位 规格型号试样编号 图号 依据标准检测地点 温度 湿度检测前后仪器、设备情况检测前后试样情况、状态主要检测仪器、设备名称、规格主要检测仪器、设备计量检定证书有效期限试验要求弹簧技术参数材料 直径d自由高度(长度)H。 节距t有效圈数n(总圈数n，) ( ) 旋向最大高度或最小长度H， 最小切应力q MPa试 最小高度或摄大长度Hz 最大切应力t MPa验平均高度或长度H。 平均切应力k MPa参数 振幅H。 切应力幅r MPa循环特性r 试验频率，r Hz检测人】0复核人： 检测日期； 年 月 日任务单编号表C2疲劳试验原始数据记录表GBT 1 6947-2009试验过程中负荷及自由高度检测 试样断裂 试验结束时松试样 试验前110 1lO 110 lO 时循环 弛率e。编号Fl Hl F H F H F H F H 次数检测人 复核人 检测日期： 年 月 日