Приложение G (обязательное). Определение коэффициента трения

Приложение G
(обязательное)

Определение коэффициента трения

G.1 Общие положения

Целью данного испытания является определение коэффициента трения при определенном виде обработки поверхностей, часто включающей в себя покрытие поверхности.

Испытания должны учитывать возможность деформации и ползучести соединения.

Достоверность результатов испытания для поверхностей с покрытием ограничена случаями, когда все основные существенные параметры аналогичны параметрам испытуемых образцов.

G.2 Основные параметры

При оценке результатов испытаний основными считаются следующие показатели:

a) состав покрытия;

b) обработка поверхности и обработка нижних слоев в случае применения многослойных систем (G.3);

c) максимальная толщина покрытия (G.3);

d) метод твердения;

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

f) класс прочности болтов (G.6).

G.3 Образцы для испытания

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

Сталь должна соответствовать требованиям ЕН 10025-2 - ЕН 10025-6.

Для обеспечения одинаковой толщины двух внутренних пластин они должны быть вырезаны из одного фрагмента материала и соединены в одинаковом положении относительно расположения конструкции.

Пластины должны иметь аккуратно обрезанные кромки, для обеспечения надежного контакта между поверхностями пластины. Они должны быть достаточно плоскими, чтобы обеспечить хороший контакт подготовленных поверхностей после предварительного натяжения болтов в соответствии с требованиями 8.1 и 8.5.

Рисунок G.1 - Стандартные образцы для испытаний в целях 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, как минимум, на 25 % больше, чем номинальная толщина по принятому конструктивному решению.

Процедура затвердевания (сушки) должна документироваться со ссылкой на опубликованные рекомендации либо путем описания фактической процедуры.

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

Необходимо записать период времени в часах между нанесением покрытия и испытанием.

Болты должны быть затянуты с точностью  5 % указанного предварительного натяжения F_{р, B}, зависящего от диаметра и класса прочности используемого болта.

Предварительное натяжение в болтах должно быть измерено инструментом с точностью  4 %.

Примечание - Если требуется оценить потери предварительного натяжения болта, испытуемые образцы допускается выдерживать в течение установленного промежутка времени, по окончании которого повторяют измерение значения усилия предварительного натяжения.

Предварительное натяжение болтов в каждом испытуемом образце следует измерять непосредственно перед испытанием, при необходимости болты должны быть подтянуты до требуемого значения с точностью  5 %.

G.4 Проведение испытаний и анализ результатов

Изначально испытания проводят на пяти образцах. Четыре образца нагружают с нормальной скоростью (продолжительность испытаний - приблизительно от 10 до 15 мин). Пятый образец испытывают на ползучесть.

Образцы испытывают на разрывной машине. Соотношение "нагрузка-сдвиг" должно быть зарегистрировано.

Сдвигом считают относительное смещение смежных точек на внутренней и внешней пластинах в направлении приложения нагрузки. Сдвиг измеряют отдельно для каждого края образца. Для каждого края смещение в результате сдвига принимают по среднему значению смещения пластин на обеих сторонах образца.

Нагрузка на сдвиг F_Si - нагрузка, при которой смещение в результате сдвига составляет 0,15 мм.

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

Если для пятого образца имеет место замедление сдвига, т.е. разность значений смещения в результате сдвига, зафиксированных через 5 мин и через 3 ч после приложения полной нагрузки, не превышает 0,002 мм, нагрузку на сдвиг для пятого испытуемого образца определяют так же, как и для первых четырех образцов. Если такой замедленный сдвиг превышает 0,002 мм, проводят дополнительные испытания на ползучесть в соответствии c G.5.

Если стандартное отклонение S_Fs десяти значений (полученных от испытаний пяти образцов) превышает 8 % среднего значения, требуется проведение испытаний дополнительных образцов. Общее число испытуемых образцов, включая пять первых образцов, должно определяться следующим образом:

,

(8)

где n - число образцов;

s - стандартное отклонение S_Fs для нагрузки на сдвиг пяти первых образцов (десять значений), выраженное в процентах от среднего значения нагрузки на сдвиг.

G.5 Испытания на ползучесть и оценка результатов

При необходимости проведения дополнительных испытаний на ползучесть (см. G.4) испытывают минимум три образца (шесть соединений).

Образцы испытывают на действие нагрузки, значение которой определяют с учетом как результатов испытаний на ползучесть согласно G.4, так и результатов всех предшествующих испытаний на ползучесть.

Примечание - Нагрузку, соответствующую коэффициенту трения, можно принимать для применения в конструкциях. Если обработка поверхности относится к определенному классу, нагрузку, соответствующую коэффициенту трения для этого класса, можно принимать по таблице 18.

Необходимо начертить кривую "сдвиг - логарифм времени" (рисунок G.2), чтобы наглядно подтвердить, 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 нет других указаний. Кривая "смещение - логарифм времени" может быть линейно экстраполирована, если касательная к кривой может быть определена с достаточной точностью.

tLd - расчетный срок службы конструкции; t1 - минимальная продолжительность испытания А; t2 - минимальная продолжительность испытания В; (3) - для испытания С установлена слишком большая нагрузка (коэффициент трения); 1 - логарифм времени; 2 - сдвиговое смещение Рисунок G.2 - Кривая "смещение - логарифм времени" для оценки результатов длительных испытаний на ползучесть

G.6 Результаты испытаний

Отдельные значения коэффициента трения определяются следующим образом:

,

(10)

Среднее значение нагрузки на сдвиг F_Sm и ее стандартное отклонение s_Fs определяют по формуле

.

(11)

Нормативное значение коэффициента трения следует принимать как 5 %-ный квантиль с вероятностью 75 %.

Для десяти значений (n = 10), полученных на пяти образцах, характеристическое значение можно получить, как среднее значение, умноженное на 2,05.

Если продолжительные испытания на ползучесть не требуются, принимают номинальный коэффициент трения, равный его характеристическому значению.

Если требуются дополнительные испытания на ползучесть, номинальное значение коэффициента трения сцепления допускается принимать равным значению, которое по результатам испытаний согласно G.5 было определено, как удовлетворяющее установленному пределу ползучести.

Коэффициенты трения сцепления, определенные для соединений на болтах класса прочности 10.9, также допускается применять для соединений на болтах класса прочности 8.8.

В качестве альтернативы допускается проводить отдельные испытания образцов с применением болтов класса прочности 8.8. Коэффициенты трения, определенные для соединений на болтах класса прочности 8.8, не допускается применять для соединений на болтах класса прочности 10.9.

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

-   0,50 - класс А;

- 0,40   < 0,50 - класс В;

- 0,30   < 0,40 - класс С;

- 0,20   < 0,60 - класс D.