МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО
СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ
(МГС)
INTERSTATE COUNCIL FOR STANDARDIZATION,
METROLOGY AND CERTIFICATION
(ISC)
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТАНДАРТ
|
ГОСТ
30858-2003
|
Обеспечение износостойкости изделий
ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ
ТРЕБОВАНИЯ
И ПОКАЗАТЕЛИ
Принципы
обеспечения. Общие положения

Москва
Стандартинформ
2005
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 № 23 от 22 мая 2003 г.)
За принятие стандарта проголосовали:
Краткое
наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97
|
Код страны по
МК (ИСО 3166) 004-97
|
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. № 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»
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
|
Дата
введения - 2006-01-01
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.
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.
В
настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 27674.
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*;
* Совместимые по триботехническим свойствам материалы
предотвращают возможность схватывания при трении сопряженных поверхностей и
обеспечивают стабильные значения силы трения.
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**;
** Способствует уменьшению царапающего или режущего действия
твердых частиц.
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.
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.
5.1 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.
6.1 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.
Ключевые
слова: износостойкость изделий, трение, износ,
триботехнические свойства, требования и показатели, принципы обеспечения
СОДЕРЖАНИЕ