ГОСТ 30858-2003
Группа Т51
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
МКС 03.120.10
ОКСТУ 0070
Дата введения 2006-01-01
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 ТК 128 "Испытания и расчеты на прочность и ресурс"
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 23 от 22 мая 2003 г.)
За принятие стандарта проголосовали:
| Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97 | Код страны | 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. N 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"
1 Область применения
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, температуру 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.
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 наклепываться.
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 наклепывается 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.