Приложение D (обязательное). Способы определения коэффициента трения

Приложение D
(обязательное)

Способы определения коэффициента трения

D.1 Цель испытания

Целью данного испытания является определение коэффициента трения для поверхности с определенным видом обработки (в большинстве случаев с защитным покрытием).

Испытания должны подтвердить наличие деформации ползучести соединения.

D.2 Факторы влияния

Достоверность результатов испытания для поверхностей с защитным покрытием ограничивается случаями, когда значения всех основных показателей соответствуют значениям показателей испытуемых образцов.

Основными считаются следующие показатели:

a) состав покрытия;

b) обработка поверхности и обработка первых слоев в случае многослойных систем (см. D.3);

c) максимальная толщина покрытия (см. D.3);

d) процедура затвердевания;

e) минимальный интервал времени между нанесением покрытия и приложением нагрузки к соединению;

f) класс качества болта (см. D.6).

При определении состава покрытия необходимо учитывать его тип и способ нанесения, а также применяемый разбавитель. Процесс затвердевания следует документировать с помощью описания фактической процедуры либо ссылаться на опубликованные рекомендации. Следует зафиксировать интервал времени в часах между нанесением покрытия и испытанием.

D.3 Испытываемые образцы

Образцы для испытания должны соответствовать размерам, указанным на рисунке D.1.

Для обеспечения одинаковой толщины двух внутренних пластин они должны быть вырезаны из одного куска материала и собраны в их первоначальном относительном положении.

Пластины должны иметь аккуратно обрезанные кромки для обеспечения надежного контакта между поверхностями пластины. Они должны обладать достаточной плоскостностью, чтобы обеспечить хороший контакт подготовленных поверхностей после предварительного натяжения болтов согласно 8.3.2.

а) болты М20 в отверстиях диаметром 22 мм	б) болты М16 в отверстиях диаметром 18 мм

Рисунок D.1 - Стандартные образцы для определения коэффициента трения

Обработка поверхности и покрытие защитным слоем образца должны выполняться способом, аналогичным принятому конструктивному решению.

Средняя толщина покрытия на контактной поверхности испытуемых образцов должна быть минимум на 25 % больше, чем номинальная толщина в принятом конструктивном решении.

Образцы должны быть собраны так, чтобы болты были нагружены силами преднапряжения в направлении, перпендикулярном прикладываемому к образцу растяжению.

Болты должны быть затянуты в пределах  5 % указанного предварительного натяжения F_{p, B}, зависящего от диаметра и класса прочности используемого болта.

Предварительное натяжение в болтах должно быть измерено инструментом с точностью  5 %.

Примечание - При необходимости оценки потери предварительного натяжения болта, испытуемые образцы можно оставить на определенный период времени, в конце которого можно снова измерить предварительное натяжение.

Предварительное натяжение болтов следует измерять непосредственно перед испытанием, при необходимости болты должны быть подтянуты с нужной точностью  5 %.

D.4 Испытания и оценка полученных результатов

Изначально необходимо испытать пять образцов. Четыре испытания должны проходить при возрастании нагрузки с нормальной скоростью (длительность испытания от 10 до 15 мин). Пятый образец следует использовать для испытания на ползучесть.

Образцы следует испытывать в машине на растяжение. Соотношение "нагрузка - сдвиг" должно быть зафиксировано.

Сдвиг следует рассматривать как относительное смещение между соседними точками на внутренней пластине и накладке, в направлении прилагаемой нагрузки. Его следует измерять на обоих концах образца. На каждом конце сдвиг должен определяться как среднее значение смещения на обеих плоскостях образца.

Нагрузка сдвига F_Si определяется как нагрузка, при которой возникает сдвиг 0,15 мм.

К пятому образцу следует приложить специальную нагрузку, равную 90 % от средней нагрузки сдвига F_Sm первых четырех образцов, то есть среднее значение из восьми.

Если для пятого образца сдвиг происходит медленно, то есть разница между зарегистрированным сдвигом через 5 мин и через 3 ч после приложения полной нагрузки не превышает 0,002 мм, нагрузки сдвига для пятого образца следует определять как для первых четырех образцов. Если медленный сдвиг превышает 0,002 мм, необходимо выполнять расширенные испытания на ползучесть в соответствии с D.5.

Если стандартное отклонение S_Fs десяти значений (полученных при испытаниях пяти образцов) превышает 8 % среднего значения, необходимо проведение испытаний дополнительных образцов. Общее число образцов для испытания, включая пять первых образцов, определяют следующим образом

,

(2)

где n - число образцов;

s - стандартное отклонение (S_Fs) для нагрузки сдвига в пяти первых образцах (десять значений), выраженное как процент среднего значения нагрузки сдвига.

D.5 Испытания на ползучесть и оценка результатов

Если требуется проведение расширенных испытаний на ползучесть согласно D.4, следует испытать минимум три образца (шесть соединений).

Для испытуемых образцов следует прикладывать специальную нагрузку, значение которой должно определяться с учетом результатов испытаний на ползучесть, описанных в D.4, и результатов всех предшествующих длительных испытаний на ползучесть.

Примечание - Нагрузку, соответствующую коэффициенту трения, можно принимать для применения в конструкциях. Если обработка поверхности относится к определенному классу, можно принимать нагрузку, соответствующую коэффициенту трения для данного класса.

Необходимо начертить кривую "сдвиг - логарифм времени" (рисунок D.2), чтобы наглядно показать, что нагрузка, определенная с использованием предлагаемого коэффициента трения, не приведет к перемещениям более 0,3 мм в течение расчетной долговечности конструкции, оцениваемой в 50 лет, если другие указания отсутствуют. Кривая "сдвиг - логарифм времени" может быть линейно экстраполирована, как только появится возможность определить касательную к кривой с достаточной точностью.

t₁ - минимальная продолжительность испытания 1; t₂ - минимальная продолжительность испытания 2; t_Ld - расчетный срок службы конструкции; А - время регистрации, годы; В - смещение, мм

Для испытания 3 установлена слишком высокая нагрузка (коэффициент трения)

Рисунок D.2 - Применение кривой "сдвиг - логарифм времени" для длительного испытания на ползучесть

D.6 Результаты испытания

Отдельные значения коэффициента трения определяются следующим образом:

.

(3)

Среднее значение сдвиговой нагрузки F_Sm и ее стандарт s_Fs определяются следующим образом:

,

(4)

.

(5)

Среднее значение коэффициента трения и его стандарт определяются следующим образом

,

(6)

.

(7)

Нормативное значение коэффициента трения соответствует 5 %-ному квантилю с доверительной вероятностью 75 %.

Для десяти значений n = 10, полученных на пяти образцах, нормативное значение можно получить вычитанием из среднего значения 2,05 стандарта.

Если длительное испытание на ползучесть не требуется, следует принимать номинальный коэффициент трения, равный его нормативному значению.

Если требуется длительное испытание на ползучесть, номинальный коэффициент трения может быть принят равным значению, удовлетворяющему указанному пределу ползучести (см. D.5).

Коэффициенты трения, определенные с использованием болтов класса прочности 10.9, также допускается использовать для болтов класса 8.8.

В качестве альтернативы можно выполнить испытания для болтов класса прочности 8.8. Коэффициенты трения, определенные с использованием болтов класса прочности 8.8, нельзя принимать для болтов класса 10.9.

При необходимости обработку поверхности назначают в соответствии с классом поверхности трения по характеристическому значению коэффициента трения сцепления , определенному в соответствии с D.4 или D.5:

  0,50 ... класс поверхности трения А;

0,40    0,50 ... класс поверхности трения В;

0,30    0,40 ... класс поверхности трения С;

0,20    0,60 ... класс поверхности трения D.