JB/T 10510-2005 滚动轴承材料接触疲劳试验方法

ICS21.10020J11中华人民共和国机械行业标准JB/T10510-2005滚动轴承材料接触疲劳试验方法Test method for contact fatigue of rolling bearing material2005-05-18发布2005-11-01实施IB/T10510-2005目次前言1范围2术语和定义试验原理4.1技术条件42安装与调试2225试样制备51试样选材52试样加工53试样检验22254试样存放6试验方法61子样数量的选择62试验方案的选择63试验应力的选择22233364接触应力的计算…65试样安装66加载67交叉试验…368疲劳失效判69试验数据的取舍7数据处理方法8试验结果数值的修约9试验结果的评定10试验记录及报告0.1试验记录102试验报告…附录A(资料性附录)推荐试样的形状和尺寸附录B(规范性附录)接触疲劳试验数据处理方法B.1接触疲劳试验数据的处理B2不同破坏概率下相应的接触疲劳寿命B3PSN曲线的参数估计附录C(规范性附录〉GCrl5轴承钢球的接触疲劳寿命评定C1GCr15轴承钢球的接触疲劳寿命C11GCr15轴承钢球PSN曲线的参数估计C12GCr5轴承钢球的PSN曲线JBT105102005C2GCr15轴承钢球的接触疲劳寿命评定C21利用公式评定GCr15轴承钢球的接触疲劳寿命C22利用GCrl5轴承钢球的PSN曲线评定GCr15轴承钢球的接触疲劳寿命附录D(资料性附录)接触疲劳试验记录表…111图A.1推荐试样的形状和尺寸图C1GCr15轴承钢球的PSN曲线……7表C1GC15轴承钢球P_SN曲线的参数估计结果JB10510-2005前言本标准是首次制定本标准中的附录B和附录C为规范性附录,附录A和附录D为资料性附录。本标准由中国机械工业联合会提出。本标准由全国滚动轴承标准化技术委员会( SACTC98)归口本标准负责起草单位:洛阳轴承研究所本标准参加起草单位:万向集团技术中心本标准主要起草人:高元安、雷建中、郭增均、仇亚军、郑晓敏、吴苏平。JBT105102005滚动轴承材料接触疲劳试验方法1范围本标准規定了滚动轴承材料接触疲劳试验的术语、试验原理、试验机、试样制备、试验方法、数据处理、数值修约和试验记录及报告本标准适用于测定滚动轴承材料的接触疲劳性能。下列术语和定义适用于本标准接触应力 contact stress接触物体之间集中于局部接触区的相互压力而产生的应力2.2接触疲劳 contact fatigue试样的局部接触区在循环接触应力作用下产生疲劳裂纹,经一定循环次数后,接触表面、浅层或深层发生疲劳刹落的过程2.3接触疲劳寿命 contact fatigue life试样在循环接触应力作用下发生接触疲劳剥落失效时所承受的应力循环次数特征寿命 characteristic life服从威布尔分布,破坏概率为63,2%时子样的接触疲劳寿命2.5额定寿命 rating life服从威布尔分布,破坏概率为10%时子样的接触疲劳寿命。26中值寿命 median life服从威布尔分布,破坏概率为50%时子样的接触疲劳寿命。2.7斜率参数 slope parameter服从威布尔分布,对(B=)直线的斜率,它表示该组子样接触疲劳寿命的离1-P(N).散程度和稳定性JBT10510-20053试验原理将一恒定的试验载荷施加于滚动接触的试样表面,借助主轴的旋转,使其接触表面受到循环接触应力的作用,测定试样接触疲劳寿命4试验机4.1技术条件4.11冷却油的进口油温为5℃~40℃。412工作载荷应大于196N,误差不应超过±1%413主轴转速为2000cmin~3000rmin4.1.4主轴径向全跳动不应大于001mm,端面全跳动不应大于001mm4.2安装与调试421安装421.1试验机应安装在通风、防尘、防震、无腐蚀的干燥试验室内4212试验机应有牢固的混凝土地基,纵横两个方向应调整水平422调试试验机在每次试验前应进行调试,使其符合试验要求。载荷系统应每年校验一次43润滑43.1应采用N2油润滑32每批(次)试验前应对试验用油进行运动粘度、机械杂质和水分检验,不符合试验要求时,应4.33调整好供油阀门使试样完全润滑。434试验过程中润滑出口油温应低于55℃435试验过程中要严防灰尘等杂物进入油箱或试验机内,试验机供油系统应采用<10um的过滤网对验用油进行过滤。5试样制备试验材料应进行检验,并出具检验合格报告,不同材料的对比试验,应采用相同或相近规不同工艺的对比试验,应采用同一炉号、同一批次、同一規格的材料试样按试验要求加工。加工过程中应防止磨削烧伤、磨削裂纹等加工缺陷。推荐的试样形状和尺寸参见附录A53试样检验应对试样的尺寸公差、表面粗糙度、硬度(钢球除外)、无损探伤进行100%的检查,且应满足试验需要,钢球的硬度进行抽检,抽检比例为每批次钢球抽检10%。每批次钢球少于30粒时,则取三粒54试样存放经检验符合试验要求的试样和陪试件进行清洗、防锈处理后,存放于无腐蚀介质的室温环境6试验方法6.1子样数量的选择6.11笫选试验,子样数量不应少于六个;定性比较,子样数量不应少于12个612高可靠性试验,子样数量不应少于16个JB/T10510-200562试验方案的选择621筛选试验和定性比较试验建议测定PN曲线:高可靠性试验需测定P一SN曲线。622测定PN曲线可进行完全失效试验。寿命较长或多台试验机的情况下,可采用定数截尾试验截尾数量不大于子样数量的20%63试验应力的选择631同一应力水平下的对比试验,试验应力应选择偏于零件实际工作应力范围的上限。632测定PSN曲线,应在零件实际工作应力范围内选择4级~5级应力水平,最低试验应力应选择实际工作应力的下限,然后逐级上升确定各级试验应力,级差可采用30MPa633特殊工艺及材料的试验,试验应力可根据工作应力相应调整64接触应力的计算点接触最大应力按下式计算式中:mx最大接触应力,单位为MPaF接触点所受法向载荷,单位为N工—试样与陪试件接触处的主曲率之和,习=ph1+p2+px+ph,单位为mma、B点接触变形系数6.5试样安装651试样与陪试件安装前,应用汽油清洗干净。6.52试样与陪试件在安装过程中,不可敲击工作面653试样与陪试件安装到位后,不应有转动和偏斜。66加载661试样安装好后,加预载荷,调节杠杆水平662启动油泵电动机,调节流量663开主机,缓慢施加主载荷664试样或陪试件疲劳后,先卸载,后停车665应注意以下两点:a)不可带主载荷开机、停机(自动停机除外)b)试验过程中应保持载荷恒定,无特殊情况不得中途停车。67交叉试验67.1台次交叉当一组试样在多台试验机上试验时,每台试验机上试验的试样数量应相等或相近672时间交叉当几组或几种应力试验时,在每台试验机上要有序循环进行68疲劳失效判别681试样应力循环带上出现疲劳剥落总面积≥05mm2时,即判该试样失效682陪试件出现疲劳剥落总面积≥02m2时,即判该陪试件失效683特殊试验的疲劳失效判别,可根据试验目的确定。69试验数据的取舍691出现下列情况之一者,试验数据舍去:)载荷吊杆刀口脱出导致杠杆比发生变化,载荷不准b)润滑油流量不足导致试样表面烧伤JBrT10510-200c)主轴轴圈或试样松动,影响了试样应力循环次数与轨迹d)支承座安装不好,应力循环带一边宽一边窄e)主轴轴承疲劳剥落或主轴变形,发生强烈振动;f陪试件疲劳剥落,损伤了试样表面6。8)试样应力循环带上出现疲劳剥落总面积>5m2,陪试件出现疲劳剥落总面积>3mm22出现下列情况之一者,分析处理:a)个别寿命特别长或特别短的试验数据,查找原因,分析处理b)由于停电、带载荷停车等原因造成试验记录时间不清楚,可进行查对;停、开车时间超过10mn该试验数据舍去7数据处理方法接触疲劳试验数据处理方法见附录B8试验结果数值的修约接触疲劳试验数据计算过程与计算结果按数值修约原则保留小数点后四位有效数字9试验结果的评定91不同材料及不同工艺的对比试验的结果,应根据试验的要求进行评定9.2GCrl5轴承钢球的试验结果,应按附录C进行评定10试验记录及报告10.1试验记录试验进行过程中应有试验记录表,其格式参见附录D102试验报告试验报告应包括以下内容a)试验目的:b)试脸材料的原始状态(牌号、供货状态、炉号、规格)及热处理工艺c)试样与陪试件的状态(形状、尺寸、表面粗糙度、硬度等);d)试验条件(试验机型号、转速、接触应力、润滑等)e)数据处理方法f)测定的接触疲劳性能结果(斜率参数b、特征寿命v、额定寿命L10、中值寿命Ls0及绘制的PN曲线和PSN曲线)JBrr10510-2005(资料性附录推荐试样的形状和尺寸推荐试样的形状和尺寸见图A.1图A.1推荐试样的形状和尺寸附录B(规范性附录接触疲劳试验数据处理方法B.1接触疲劳试验数据的处理接触疲劳寿命服从两参数韦布尔函数:PM4=1-cw产…(B.1)其对数形式为P(M,|=bgN-lgv,)-03622式中:P(N),在某一试验应力水平S下,试样寿命小于N的概率,%。韦布尔分布函数的两个参数b和V,采用最佳线性不变估计方法进行数据处理:gv=∑ D(n, r i)lg NJB/T10510-2005C、D—最佳线性不变估计系数B2不同破坏概率下相应的接触疲劳寿命不同破坏概率P-0.01,0.05,0.10,0.50下其相应的接触疲劳寿命L1,L5,L1,L按下列公式计L1=V(0.01005)1…………(B.4)L=V(0.05129)1……(B.5)L=V(010536)2…(B.6)Lo=v(069315)1(B.7)B3PS-N曲线的参数估计接触疲劳寿命试验的试验应力S与试样寿命N之间有如下函数关系:N=C·sm式中的C和m为试验待定参数。确定C和m的步骤如下;a)根据以上公式计算求得各试验应力下的等概率寿命,得到n组数据对(X,)b)用最小二乘法确定参数C和m,其公式为:∑x-∑x∑x?.11gc=+∑xXPlgN,YangS,数据对的数目。c)分别对各种失效概率求出相应的参数C和m,即可确定各种等概率试验应力与试样寿命的关系式N=C·S",绘出相应的PSN曲线附录C(规范性附录)Cr5轴承钢球的接触疲劳寿命评定C.Gcr15轴承钢球的接触疲劳寿命C.11GCr15轴承钢球PSN曲线的参数估计GCrl5轴承钢球PSN曲线的参数估计结果见表C1JB/T105102005表C.1GCr15轴承钢球PSN曲线的参数估计结果估计参数0001018932×10366695×103°2.4513×1062721492NC·smN=1.8932×103,ssN622×101,s67N=1.605×10·56|N24513×103注:C、m为试验待定参数C.12GCr15轴承铜球的PSN曲线GCr15轴承钢球的P_SN曲线见图C1aP-o. -aosP-0,10x1061x1072x1033×025x036x1037×1g8×|0图C.1GCr15轴承钢球的PS-N曲线C2Gcr15轴承钢球的接触疲劳寿命评定C2.1利用公式评定GCr15轴承钢球的接触疲劳寿命根据表1中不同破坏概率下接触应力S与寿命N的关系式,对GCr15轴承钢球的接触疲劳寿命进示例:某钢球厂对该厂生产的12in钢球进行五球式寿命试验,若选择试验接触应力S为54MPa,则P=0.10时N=16695×1030·s-=1.6695×103·5400-612=1.80679×103即L0=1.8679×10次P=050时N=24513×103·s4-m=24513×1035·5400-4706JB/T105102005=6.6854×103即L=66854X107次C22利用GCrl5轴承鋼球的PSN曲线评定GCr15轴承钢球的接触疲劳寿命根据图C1选取测定钢球接触疲劳寿命的参数或评定所测定的钢球接触疲劳寿命附录D(资料性附录)接触疲劳试验记录表月日试验机型号试样与陪试件编号试验机转速润滑接触翻助试验载荷试样与陪试件硬度开机时间停机时问间歇时间检查情况分年月日月月月月日分分分分分分分分分时分时时时时分试样失效特征: