国标螺旋弹簧疲劳试验规范.doc

1、ICS 21160J 26a园中华人民共和国国家标准GBT 1 6947-2021代替GBT 169471997螺旋弹簧疲劳试验标准Helical spring fatigue testing standard20210316发布 2021-1 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GBT 16947-2021舟q吾本标准是对GBT 169471997?螺旋弹簧疲劳试验标准?的修汀。修订时仍保存GBT 16947-1997?螺旋弹簧疲劳试验标准?中有效的局部，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

2、行了编辑性修改； 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、北京科技大学。本标准参加起草单位：无锡泽根弹簧、山东联美汽车弹簧、扬州弹簧、常州弹簧厂、中机生产力促进中心、浙江美力弹簧、浙江金昌弹簧、杭州钱江弹 簧、杭州富春弹簧、无锡市钢正

3、弹簧。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 1997GBT 16947-2021螺旋弹簧疲劳试验标准1范围本标准规定了在变载荷下螺旋弹簧的疲劳试验标准。 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标准性引用文件以下文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。但凡注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

4、方研究 是否可使用这些文件的最新版本。但凡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、定义及符号弹簧的根本术语按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到达某一给定寿 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到达某一给定可靠 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可靠度用次数内不失效的概率GBT 1 6947-2021表1(续)符号

5、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 Hz f。 试验频率 试验机所施加的单位时间内的振动次数 Hz Fl 最小载荷 变载荷中的最小谷值 N F 最大载荷 变载荷中的最大峰值 N F。 载荷幅 载荷变化幅度只一(R F，)2 N F。 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 N F。、 平均载荷 最大载荷和最小载荷的平均值F。一(F。+R)2 N Hl 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(位移幅) H。一(Hl H2)2H。 试样平均高度

6、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 弹簧到达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 MPa r“ 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。

7、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 6947-202152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，推荐的最少试样数量见表2，当有特殊要求时，试样数量可

8、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、到时自动停机等功能。62试验频率621试验频率可

9、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 为了防止试样的受载偏心和附加应力，压缩弹簧试样安装时要保证试样两端平整接触，应将试样安放在固定的

10、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 16947-2021 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，试样的试验平均高度(或长度)为实际

11、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，防止冲击现象发生。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，应在记录中详细 记载。74记

12、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 根本性能参数确实定与计算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疲劳寿命确实定 在给定的失效模式与条件下，所试验

13、的试样共同到达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那么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，设其到达合格的概率为P，那么失效的概率为1一P。随机抽取n个试样，合格数zr的概率(可靠度)为：4GBT 16947-2021R(zr)一(：)矿(1一p)一f 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可靠性水平确实定 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即可得到相应

14、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，那么可靠性验证试验通过，反之那么为不通过。GBT 16947-2021附录A (资料性附录) 循环作用次数参照表循环作用次数参照表见表A1。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 1

15、10711071107 液压件弹簧 (110)106 (110)106(1lo)X1066离合器弹簧(13)106(13)10 (13)xlo 6注：选取作用次数时应考虑材质、应力水平等因素。GBT 16947-2021附录B (资料性附录) 可靠度R估值计量表可靠度R估值计量表见表B1。表B1可靠度R估值计量表试合格数r样数1234567891011121314151617n1 50 52 25 O 75O350O875J-431_3 68793 7550O 81 o 97 O6344655 89 o 98 47500 773 93 7 99 28363 637 85 5 96 599695

16、0O 74 6 91 O98O 99 8】0377 623 828945989 9992Il50O 72 6887 967 994 9995J1 2388 6I 280 6927 981997 9 9981 350071 0867 95498999 8 99 99l d34560 5788 91097199 3 9991 )999515500 696 849941982996 9995 99 99716401 59 8 772894 96 198 9 9979 99 97 99 99917 50 o 68 583 392 897 599 3 99 88 9998 )9 9 9S1 840 7

17、59 275 988 195 198 6 99 69993 999919 50 o67 682 o91 696 8 99 O99 799 962041 158 874886 894 2 97 999499 821500 668808905 96 o98 699 622 41 5584738856 93397399 12350o66179 7 89495 398 22441 9580729 84692 496 82550o654 78788 594 626 422 577 72 183 691 527500 6497788762842 5 57471 482 72950064477o30 42

18、757270732 43056 93443 23638404244464850CBr 16947-2021表B1(续) 试合格数r样数18 1920 2122 232425262728 29 30n123456789lO111 21 314151 6171899 999 61999 996 99999 620 9997 99 998 99 999 92199 92 99 98 99 999 99999 92299 79995 99 99399 999 99 999 92399，499899 9799 99699999 99999 92498899 699 92 99 98 99998 9999

19、9 99999 92597899 Z99 599 9599992 99 99999 999 9269 6298 599 399 899 9799 99 5g 999999 999 92793897 399 099799 9299 98 99997 99999 99 999 928907 95 898 299399 899 9 59 999199998 99999 99999 92986 793 196 998 799 599 89997 99 9999999 99999 930 8989 99 5097899199 79992 99 9899998 99999 99999 9-一一32 70

20、181 189294497498 999699 899 9799994 99 999 0 99 999 934 56 769680488593997 198 799 599 8999599990 99 998 99 999 936 43 356 669179487893 396 798 5994998999499 98 99 99638 435 56468 679187 292 896 398 3993997999199974043 756 268278586 592 395998099199 699 84243856167877 986 091 795597899099644 4405 58

21、67 477 485491T 295197598 84644155 867 076984990894 897248 44 255 766776484390 394 45044 355666 476083 889 88GBT 1 6947-2021 表B1(续)试合格数r样数3132 33 34353637 38 39404142n1234678910111213141 51 617181920212223242526272829303234 99999 93699999 99 999 938 99 99499998 99 99999999 940 9996 99990 99 99799 999

22、 6 99999 942 99 899 959998 99996 99 999 299999 944 99 599899 93 9998 99994 99 99899999 99 999 94698799 49979991999799 99 99998 99 999 5 99 999 91897098 599399 79989996 9998 99999 0 99999 2 99999 950 94096798 399 299 699 89995 9998 99 995 99 998 99 999 7 99999 9注：当合格数r的可靠度大于99999 9蹦时，表中未再列出，如需要其具体数值时

23、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 16947-2021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tMPa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检测人复核人： 检测日期； 年月 日】0GBT 1 6947-2021 表C2疲劳试验原始数据记录表任务单编号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 HFHFHF H次数检测人 复核人 检测日期： 年月 日