JB-T 10510-2005 滚动轴承 材料接触疲劳试验方法.pdf.pdf

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1、I CS 21 . 1 0 0.20 J1 1 磷B 中 华 人 民 共 和 国 机 械 行 业 标 准 J B / T 1 0 5 1 0 -2 0 0 5 滚动轴承材料接触疲劳试验方法 T e s t me t h o d f o r c o n t a c t f a t i g u e o f r o l l i n g b e a r i n g ma t e r i a l 2 0 0 5 - 0 5 - 1 8 发布2 0 0 5 - 1 1 - 0 1 实施 中 华 人 民 共 和 国 国 家 发 展 和 改 革 委 员 会 发布 J B / T 1 0 51 0 -2 0 0

2、 5 目次 前言. . . . . . . . . . . . . 一价. . . . . . . ，一，. . . ， . . . . ，. . . . . . ， . - . . . . m 1 范围 . . . . . . . . .一 . . . . . . .，. ，. . ， ， . . 二- . . . . . . . . . . . 1 2 术语和定义. ， . . . . . -. . . . . 二 卜 . . . . ， . ，. . . . 价二卜t . . . 卜 ， . . . . 二 ，. ， .- . . 1 3 试验原理. . ， . _ . . . . .

3、. . . . -. -. . ，. . ， 二 ， . ， . . . . . .- -一， 二 “ . - . - -. . 2 4 试验机 . . . . . _ . . . . . . . . ， ，. . . ， . ， . -， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 二2 4 . 1 技术条件 . .价 . . . . . . _. . . . . ， . . . . . . ， ， . . . . . . . . - . . ， . 、 . . . . . . . . 2 4 .2 安装与调试. . . . . . . . . .

4、 . . . . . . . . . . . . . . . . ， . . . . . - . . . . - . . .一 . . . . - .- . . . . - . . . 2 4 .3润滑. . .， . ， .卜 . . . . 二 ， ， . . . . . . . 一， 一， . 二 ， . ，卜 . . . . ， ， . . . . . . . . . . 2 5 试样制备 二， . . . . . . . . . . . ， 二 . . . . . ， ，. ， . . . . . ， 二 ， . . . . ， .， . . . 价 . ， . . . . 2 5

5、. 1 试样选材. ， . . . . . .- . . . . . . . . . . . . ，. . . . . ，. . . . . ， . . . ， . - . . . . .- . . . . 2 5 2 试样加工. ， . . . . . . . . . . ， -. 二 卜 . . . . . ，. . . -. . . ， . . . . . . . . . . - . 一2 5 . 3 试样检验. ，. . . . . . . . . . . . . ，. . . . . . . . -. . 一 卜 . . . . . 一 二 卜. . . . . . . 一 卜 -.

6、 . . . . ，. . . . . 2 5 .4 试样存放 一 . ， . . . . . . . ， . ， . . . . . ， . ， . . . - . 一， ， . ， ，-. . 二， . ， ， . . . . 2 6 试验方法 . . . .- . - ， . . . . . . . . .一 . ， 一 . . . . -. . . . . . . . . . . . . ， ， . . . . . . 2 6 . 1 子样数量的选择. . . . . . . . . . . . . . . . -. . .- . . . . . . . . . . . .- . .

7、. 价 . . . . 一， -， . -. . - . . 2 6 2 试验方案的选择. 二 二， - . . - ， . ， ， . . . . .二 一 ， .一，. 一“价， 二 ， -. ，卜 . -. . . . 3 6 3 试验应力的选择二. . . . . . . . . . . .价， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 二价 一一一3 6 .4 接触应力的计算. . . . . . . ， ， ， ， . . . . ， . ， ， . . . ，. ， . . ， ， ， ， . -. . - ， .

8、 . 3 6 . 5 试样安装 _ . . . . . . ， ， . .- . . . . . . . ，. ， . . . . ， . 一 . . ，- . ， ， . . . . . . . . . . . 3 6 .6 加载 . . . “ . . . ， . 卜 _. . . . . . . . . . . . . 一 “ . ， . 卜. . ， . . 一 3 6 .7 交叉试验. 二， . . 卜 . 卜 . _卜， . . . . . . . ， ， . . . - . . . - . . . . . 二 . - . . . . . . . . 一3 6 . 8 疲劳失效判别

9、， - . . ， ， . ， . . . . . . ， ， . ， 二 ，二 ， . . - . . . . . . . . . . . . . . ， ， ， . . . . . 3 6 .9 试验数据的取舍 - . ，- . . .- ， . ， . .- . . . ， ， 、一 ， . . . ， . ， . . . . . ， ，. . . - . 一 3 7 数据处理方法 一 ， - . . . . . . . . . . . . . . . . . . .- ，. . . - . . . . . . . . - . . . ，二 ， . . . -， 4 8 试验结果数值的

10、修约 卜 . . . . . 卜 二 卜 . . . .二 卜. . . . 卜 . . . . . - - - 卜 . . . - . . . 二4 9 试验结果的评定 ，._ ， . ， . . . . . . . . . . . . . . . . ， . ， .， ， ， 二 . 4 1 0 试验记录及报告. . . . ， .一“. ， ， . ， . - . . - . . ， ， 一. . 价 ， . . . ， ，. ， ， . . . 一 . 4 1 0 . 1 试验记录. . . . . . - . . . . . . . . . . . . . . . - . -. .

11、. . ， . . - . ， . . . . ， . ， - . -. . . . . ， .， 二 ，. - 一 4 1 0 .2 试验报告. . . -. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ，. 、 . . - . - . ， . .， . -. . - - . . . . . .二 4 附录A 资料性附录)推荐试样的形状和尺寸 二 ， . . . . 一， . ， . . . . . . ， ，. . . . ， . . . . . .一 5 附录B( 规范性附录)接 触疲劳试验数据处理方法. “ ， . ， . . . . . . .

12、 . . . _. . ， . . . . 5 B . 1 接触疲劳试验数据的处理. . . . ， 二 ，. ， . -. . ， . . .- . . . . ， . . ， . ， ， . .二_. ， . . . .一 5 B . 2 不同破坏概率下相应的接触疲劳寿命. .- . . -. .一，. . . . . . . - . . . . . . _ .， ， - . . . . . . . 6 B . 3 P -S -N曲 线的 参数估计， ， ， 卜. . . . . . . . . . . . 卜 . . . . . . . . . . . . . - 一 . 6 附录C 规

13、范性附录) G C r 1 5 轴承钢球的 接触疲劳 寿命评定， 二 ， 一， ， . “ _ 一， 一 ， .， . . 6 C . 1 G C r 1 5 轴承钢球的接触疲劳寿 命. . . . . ， ， .- . . . . ， ， 二 ， . .- . . - . ” . . ， 二 ， . . . . - . . . . . 6 C . 1 . 1 G C r 1 5 轴承钢球P -S -N曲线的 参数估计. ， .， . . . . . ， ， 一. 6 C . 1 .2 G C r 1 5 轴承钢球的P -, S -N曲 线 . . . . . . . . . . - ， ，

14、一卜 . 一 ， . . . . . . . . . . . . 7 J B / T 1 0 5 1 0 -2 0 0 5 C . 2 G C r 1 5 轴承钢球的 接触疲劳寿命评定. . . . . ， -. . . . . -. . . . . . . . . 7 C . 2 . 1 利用公式评定G C r 1 5 轴承钢球的接触疲劳寿命. ， . 价 . . ，二 二 7 C .2 . 2 利用G C r 1 5 轴承钢球的P -S -N曲线评定G C r 1 5 轴承钢球的接 触疲劳寿命. . . . . 8 附录D ( 资料性附录) 接触疲劳 试验记录表 .价. 价 ， ， . .

15、 . . . . ， . .， . ，. . . . . 一 8 图A . 1 推荐试样的 形状和尺寸.， ， ， ， .- . . . . . - . . . 一 . . . 5 图C . 1 G C r 1 5 轴承钢球的P -S -N曲线.， . . . . . . . . . . . . . ， 二， ， . - . . . . . . . 7 表C . 1 GC r 1 5 轴承钢球 P -S -N曲线的参数估 计结果 . . . . -. . . . -. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 7 B/ T 1 0 51 0 -2 0 0

16、5 月 U吕 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 ( S A C / T C 9 8 ) 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。 J B/ T 1 0 51 0 -2 0 0 5 滚动轴承材料接触疲劳试验方法 1 范围 本标准规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

17、适用于测定滚动轴承材料的接触疲劳性能。 2 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 2 . 1 接触应力c o n t a c t s t r e s s S 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 c o n t a c t f a t i g u e 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 层发生疲劳剥落的过程。 2.3 接触疲劳寿命 c o n t a c t f a t i g u e l i f e N 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。 2.4 特征寿命

18、c h a r a c t e r i s t i c l i f e V 服从威布尔分布， 破坏概率为6 3 . 2 % 时子样的接触疲劳寿命。 2 . 5 额定 寿 命 r a t i n g l i f e Lio 服从威布尔分布， 破坏概率为 1 0 % 时子样的接触疲劳寿命。 2.6 中值寿命 m e d i a n l i f e L 5 o 服从威布尔分布， 破坏概率为5 0 % 时子样的接触疲劳寿命。 2 . 7 斜率参数s l o p e p a r a me t e r b 服 从 威 布 尔 分 布 ， lg lg 一共 = ) 对 ( Ig N - 1g V ) 直 线

19、 的 斜 率 。 它 表 示 该 组 子 样 接 触 疲 劳 寿 命 的 离 L 一rk t y I s 散程度和稳定性。 J B/ T 1 05 1 0 - 2 0 0 5 3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 技术条件 4 . 1 . ， 冷却油的进口 油温为5 0C - 4 0 0C a 4 . 1 . 2 工 作载荷应大于 1 9 6 N ， 误差不应超过士 1 % , 4 . 1 .3 主轴转速为2 0 0 0 r / m i n -3 0 0 0 r / m i

20、n . 4 . 1 .4 主轴径向全 跳动不应大于。 .O l n u n ,端面全跳动不应大于O .O l m m o 4 .2 安装与调试 4 .2 . 1 安装 4 . 2 . 1 . 1 试验机应安装在通风、 防尘、防 震、 无腐蚀的干燥试验室内。 4 . 2 . 1 .2 试验机应有牢固的混凝土地基， 纵横两个方向应调整水平。 4 .2 .2 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。 4 .3润滑 4 .3 . 1 应采用 N3 2 油润滑。 4 .3 . 2 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

21、验要求时， 应 及时更换。 4 .3 . 3 调整好供油阀门使试样完全润滑。 4 . 3 . 4 试验过程中润滑出口油温应低于 5 5 0 C , 4 . 3 .5 试验过程中 要严防灰尘等杂物进人油箱或试验机内， 试验机供油系统应采用 + P i 2 + P 2 1 + P 2 2 ， 单 位 为Inm _ ,m m a . / 3 点接触变形系 数。 6 . 5 试样安 装 6 . 5 . 1 试样与 陪试件安装前， 应用汽油清洗干净。 6 . 5 . 2 试样与陪 试件在安装过程中， 不可敲击工作面。 6 . 5 . 3 试样与陪 试件安装到位后， 不应有转动和 偏斜。 6 . 6 加载

22、 6 .6 . ， 试样安 装好后， 加预载 荷， 调节杠杆水平。 6 .6 . 2 启动油 泵电动机， 调节流量。 6 .6 . 3 开主 机，缓慢施加主载 荷。 6 .6 . 4 试样或陪 试件疲劳后，先卸载， 后停车。 6 .6 . 5 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。 6 .7 交叉 试验 6 .7 . 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。 6 .7 .2 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。 6

23、.8 疲劳失效判别 6 . 8 . 1 试样应力循环带上出现疲劳剥落总面积)0 .5 m m 2 时， 即判该试样失效。 6 . 8 .2 陪 试件出现疲劳剥落总面积) 0 . 2 m m 2 时，即判该陪试件失效。 6 . 8 . 3 特殊试验的疲劳失效判别， 可根据试验目 的确定。 6 . 9 试验数据的取舍 6 . 9 . 1 出现下列情况之一 者， 试验数据舍去: a )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; J B / T 1 0 5 1 0 -2 0 0 5 c ) 主轴轴圈或试 样松动， 影响了试样应力循环次数与轨迹;

24、 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; 9 ) 试 样 应 力 循 环 带 上出 现 疲 劳 剥 落 总面 积 5 m m , 陪 试 件出 现 疲劳 剥 落 总 面 积 3 m m o 6 . 9 .2 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 l o m i n , 该试验数据舍去。 7 数据处理方法 接触疲劳试验数

25、据处理方法见附录B , 8 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 9 ， 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 .2 G C r l 5 轴承钢球的试验结果， 应按附录C 进行评定。 1 0 试验记录及报告 1 0 . 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D o 1 0 . 2 试验报告 试验报告应包括以下内容: a ) 试验目的: b ) 试验 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

26、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 L i o 、中值寿 命 L S 。 及绘制的P -N曲线和 P -S -N曲线) 。 J B / T 1 0 5 1 0 -2 0 0 5 附录A ( 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: P ( N

27、 儿 = 1 一 e - ( N I V , 户 ( B. 1 ) 其对数形式为: lg lg l _ 1 1 = b ( 1g N 一 ，g V ) 一 。 .3 6 2 2 2 . . . . . . . ( B .2 ) L i 一 r ( 八) , J 式中: P ( N ) :- 一 - 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: b= 2 .3 0 2 6 C;(, r , i) 1g N ; ( B. 3 ) ig V s = 艺D ;(n ,r,i) lg N i 式中: J B/ T 1

28、 0 5 1 0 -2 0 0 5 C , . D ;最佳线性不变估计系数。 B . 2 不同 破坏概率下相应的接触疲劳寿命 不同破坏概率P = 0 .0 1 , 0 . 0 5 , 0 . 1 0 , 0 . 5 0 下其相应的 接触疲劳寿 命 L L 5 , L , o , L S 。 按下列公式计 算: L i = V , ( 0 . 0 1 0 0 5 ) “ b . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( B .4 ) 乌 = K ( 0 . 0 5 1 2 9 ) “ n .

29、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( B .5 ) 与 , = V , ( 0 . 1 0 5 3 6 ) L b . . . . . . . . . : a : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( B .6 ) L TV . ( 0 .6 9 3 1 5 ) “ ro . . . . . . . . . . .

30、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( B .7 ) B . 3 P -S -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 5 - . ( B . 8 ) 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 ; , Y ; ) ; b )用最 小二乘法确定参数C 和m 。 其公式为: 夸X : 一 1 兮X 兮: _ 生= 7= 1摊

31、 霄霄 m “r X 1 xLrt=1 一 青 ( X , )2L-1 1 1- gm 。 一 1 (n 客 : 1m 客 X i) 式中: X , - 1 g N; ; Y = l g s ; ; n 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P -S -N曲线。 附录C ( 规范性附录) G C r 1 5 轴承钢球的接触疲劳寿命评定 C. 1 C . 1 . 1 G C r 1 5 轴承钢球的接触疲劳寿命 G C r 1 5 轴承钢球P -S -N曲 线的参数估计 G

32、 C r l 5 轴承钢球P -S -N曲 线的参数估计结果见表C . l o J B l r 1 0 51 0 -2 0 0 5 表 C. 1 GC r 1 5 轴承钢球 P -S -N曲线的参数估计结果 估计参数 破坏概率P 0 . 010 . 0 50 . 1 0 0. 5 0 C1 . 8 9 3 2 x 1 066 .2 2 3 2 . 1 0 “1 石 6 9 5 x 1 0 02 .4 5 1 3 x 1 05 刀 17 .9 5 6 46 . 6 2 7 26 . 1 49 24. 7 0 5 9 N= C S m N = 1 . 8 9 3 2 X 1 0 3 6 . 犷7

33、.9 5 6 4 N = 6 .2 2 3 2 X 1 0 3 1 5 - 6 .6 2 7 2N= 1 . 6 6 9 5 x 1 00 s - 6 . 10 2 入 任 2 .4 5 1 3 x 1 0 2 5 . 5 - 4 ,7 0 5 9 注:C , m为试验待定参数 C . 1 . 2 G Cr 1 5 轴承钢球的P -S N曲线 G C r 1 5 轴承钢球的 P -S -N曲线见图C . l o 门门0C0 加90603000 6气，j叹、 5只侄纂豁 I x l0 6 1 x 1 0 7 2 . 1 0 8 x 1 0 7 9 x 1 0 7 图 C. 1 3 x 1 价4

34、x 10 7 5 x 1 价6 x 10 7 7 x 1 价 1t劳寿 命 N G C r 1 5 轴承钢球的P -S -N曲 线 C . 2 G C r 1 5 轴承钢球的 接触疲劳寿命评定 C . 2 . 1 利用公式评定G C r 1 5 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G C r 1 5 轴承钢球的接 触疲劳寿 命进 行评定。 示例: 某钢球厂对该厂生产的Min 钢球进行五球式寿命试 验。 若选择试验接触应力S 为5 4 0 0 M P a ，则: P = 0 . 1 0时: N = 1 . 6 6 9 5 x l 酬 s - 6

35、 A 4 9 2 = 1 .6 6 9 5 x 1 0 0 5 4 0 0 6 .1 4 9 2 = 1 .8 6 7 9 x 1 护 即L , 0 = 1 .8 6 7 9 X 1 0 次 P = 0 . 5 0时: N= 2 .4 5 1 3 x l 0 2 s - 4 .7 0 5 9 = 2 .4 5 1 3 x 1 0 2 5 4 0 0 4 .7 0 5 9 J B / r 1 0 51 0 -2 0 0 5 = 6 .6 8 5 4 x 1 0 即L , = 6 . 6 8 5 4 X 1 0 7 次 C . 2 . 2 利用G C r 1 5 轴承钢球的 P -S -N 曲线评

36、定G C r 1 5 轴承钢球的接触疲劳寿命 根据图C . 1 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 年月日 试验机型号试样与陪试件编号 试样材料试验机转速 润滑情况试验载荷 接触应力试样与陪试件硬度 试样直径试样形状 序号日期开机时间停机时间间歇时间检查情况 年月日时分时分 时分 年月日时分时分时分 年月日时分时分时分 年月日 时分 时分时分 年月日时分时分时分 年月日时分时分 时分 年月日时分时分时分 年月日时分时分时分 年月日时分时分 时分 年月日时分时分时分 年月日时分时分时分 试验结果: 寿命: 试样失效特征 报告校 对 :审核