旋转纯弯曲疲劳试验机检定规程

JJG652—20121旋转纯弯曲疲劳试验机检定规程1范围本规程适用于旋转纯弯曲疲劳试验机(以下简称为试验机)的首次检定、后续检定和使用中检查。旋转纯弯曲疲劳试验机主要包括四点受力式旋转纯弯曲疲劳试验机、悬臂式旋转纯弯曲疲劳试验机以及高温旋转纯弯曲疲劳试验机。其他类型的旋转弯曲疲劳试验机可参照本规程进行检定。2引用文件本规程引用下列文件:JJF1315.2—2011疲劳试验机型式评价大纲第2部分:旋转纯弯曲疲劳试验机GB/T2611—2007试验机通用技术要求GB4337—2008金属材料疲劳试验旋转弯曲方法GB/T11158—2008高温试验箱技术条件JB/T9374—1999纯弯曲疲劳试验机技术条件凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规程;凡是不注日期的引用文件其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规程。3术语及符号3.1术语和定义下列术语和定义适用于本规程:3.1.1力臂长度momentarm支点到加力点之间的距离(见图1)。对于四点受力式旋转疲劳试验机,L1和L2相等。3.1.2耐久极限应力endurancelimitstress对应于规定循环次数,如107或108,是加到试样上而试样没有发生失效的应力范围。图1力臂测量示意图RA,RB—试样A,B点支反力;F1,F2—试样C,D点试验力;L1,L2,L0—杠杆AC,DB的力臂长及试样标距;L—试样反力支点RA,RB点间距JJG652—201223.2符号和说明本规程使用的符号、单位与说明见表1。表1符号、单位与说明符号单位说明DMi%第i个力值点时,试验机左、右弯矩相对误差F1i,F2iN第i个力值点时,试验机加力系统左、右两边测得力值的平均值i=0,1,2,3,…LS1,LS2m试验机加力系统左、右力臂长度的标称值L1,L2m试验机加力系统左、右力臂长度测量值的平均值MNm试验机的最大弯矩M1i,M2iNm第i个力值点时,试验机加力系统左、右两边的弯矩值,i=0,1,2,3,…M1imax,M2imaxNm第i个力值点时,试验机加力系统左、右两边弯矩测量值的最大值,i=1,2,3,…M1imin,M2iminNm第i个力值点时,试验机加力系统左、右两边弯矩测量值的最小值,i=1,2,3,…MSiNm第i个力值点时,试验机加力系统单边弯矩的标称值,i=0,1,2,…M10,M20Nm矩值NbdB(A)背景噪声NcdB(A)噪声修正值nDr试验机循环计数器显示的转数Ni,maxdB(A)试验机工作时测量的最大噪声nSr转速表显示的转数RM1i,RM2i%第i个力值点时,试验机加力系统左、右两边弯矩测量值的重复性,i=1,2,3,…BT℃温度波动度ΔTi℃温度均匀度δTi℃温度测量系统第i个温度点的示值误差TB,max,TB,min℃温度控制器二次相邻跳开时间内的最高、最低温度Ti,max,Ti,min℃标准热电偶同步、瞬时测得的相应温度的最大值、最小值Ti℃试验机温度测量系统显示的温度Ti℃热电偶测得的相应温度算术平均值3表1(续)符号单位说明ηdB(A)试验机噪声δL1,δL2%试验机加力系统左、右力臂长度相对误差δM0%试验机加力系统的初始弯矩(不加砝码时的弯矩)占试验机最大弯矩的百分比δM1i,δM2i%第i个力值点时,试验机左、右两边弯矩示值相对误差,i=1,2,3,…δn%循环计数器的示值误差4概述4.1原理和用途试验机在工作时,试样旋转并承受一定弯矩,产生弯矩的力恒定不变且不转动。试样可装成悬臂,在二点加力;或装成简支梁,在四点加力。试验一直进行到试样失效或达到预定应力循环次数为止。试验机主要用于金属材料在室温和高温空气中试样旋转弯曲条件下进行的疲劳特性或疲劳寿命的测定。4.2结构形式试验机通常由加力系统、驱动系统、循环计数器、加温系统①以及安全保护等部分构成。5计量性能要求5.1加力系统5.1.1左、右夹头主轴同轴度试验机夹紧试样时,左、右夹头主轴同轴度为ϕ0.02mm。5.1.2左、右夹头高度差试验机夹紧试样时,左、右夹头的高度差不应超过0.1mm。5.1.3主轴箱动态径向跳动量试验机夹紧试样(不加砝码)运转时,主轴箱施力部位的动态径向跳动量不超过0.06mm。5.1.4力加载机构5.1.4.1力臂试验机力臂长度的相对误差不超过±0.3%。5.1.4.2初始弯矩试验机的初始弯矩应尽可能小,初始弯矩不应大于试验机最大弯矩的10%。①加温系统仅用于高温旋转弯曲疲劳试验机,由高温炉及相关的温度测量、控制装置构成。JJG652—201245.1.4.3弯矩重复性相对误差试验机从最大弯矩的10%开始,至试验机最大弯矩,其弯矩重复性相对误差不大于1%。5.1.4.4弯矩示值相对误差试验机从最大弯矩的10%开始,至试验机最大弯矩,其弯矩示值相对误差的最大允许值为±1%。5.1.4.5左、右弯矩相对误差左右两边施加弯矩的试验机,其左、右弯矩应相等,左、右弯矩相对误差不应超过单边弯矩标称值的±1%。注:5.1.4.3~5.1.4.5的要求仅限于四点受力式旋转弯曲试验机。5.2驱动系统试验机最高转速一般不低于3000r/min。5.3循环计数器5.3.1容量试验机配置的循环计数器容量不低于1×108次。5.3.2示值误差计数器示值的最大允许误差为±1%。5.4加温系统5.4.1温度仪表的分辨力不大于0.5℃。5.4.2温度控制系统的温度波动度应满足表2的要求。表2温度控制系统的温度波动度单位:℃试验温度t温度波动度t≤600±3600<t≤900±4900<t≤1200±65.4.3高温炉隔热性能应良好,在试样工作部分的炉膛内温度均匀度不大于15℃。5.4.4温度示值误差不超过±1℃。6通用技术要求6.1外观6.1.1试验机铭牌上应标明产品名称、型号、规格、编号、准确度级别、CMC标志、制造厂名及日期。6.1.2试验机的表面不应有锈蚀、毛刺、碰伤、划伤和其他影响技术性能的弊病。6.2一般性能6.2.1试验机机架应具有足够的刚性和试验空间,应能方便地进行各种试验,便于试样、试样夹持装置和试验机附件的装卸以及标准测力仪的安装与使用。用于进行高温试验的高温炉应有足够的空间并方便试样的拆装,试样工作部分应在炉膛长度内。JJG652—201256.2.2试验机的夹头与力加载机构等应标明相应的编号或记号,附件应齐全,且无影响技术性能的缺陷。6.2.3试验机可移动部件(如夹头、砝码吊挂机构等)应动作灵活且能良好定位。各紧固件在试验中不应松动。6.2.4夹头应夹持可靠,在夹持部分的全长内应均匀地夹紧试样,并应能对试样施加试验机的最大力,在卸除试验力后,夹头各部位应无损伤。6.2.5试验机的计数器、开关、旋钮、监控、报警、安全停机装置等应动作灵敏、可靠。6.2.6试验机在加力过程应平稳而无冲击,开机后在达到额定转速的过程中不应出现共振现象。6.3安全保护功能试验达到预置循环次数或试样断裂后,试验机应自动停机或按设定模式返回后停机。6.4噪声试验机工作时噪声声级不应超过75dB(A)。7计量器具控制7.1检定条件7.1.1安装要求与工作环境7.1.1.1试验机安装在稳固的基础上,水平度不超出0.5mm/m。7.1.1.2试验机在室温10℃~35℃,相对湿度不大于80%条件下检定,检定过程中环境温度变化不大于2℃/h。7.1.1.3检定时周围应无影响检定结果的振动、电磁场或其他干扰源。7.1.1.4工作电源的电压波动范围不超出额定电压的±10%。7.1.2检定用标准器具检定用标准器具及技术要求见表3。表3计量标准器具及技术要求序号名称技术要求检测项目备注1水平仪分度值:≤0.05mm/m安装水平度/2标准测力仪不低于0.3级试验力配合专用检具使用3带计数功能的转速表转速和计数测量最大允许相对误差:±0.1%转速测量转数/4二等标准热电偶及0.1级温度测量仪表温度:t≤900℃时,±1℃温度:t>900℃时,±1.5℃高温炉温度热电偶2~3支5声级计(A计权网络)2级噪声/6千分尺或游标卡尺分度值:≤0.01mm量程:≥150mm力臂长度/JJG652—20126表3(续)序号名称技术要求检测项目备注7百分表分度值:≤0.01mm量程:(0~10)mm同轴度径向跳动量配合同轴度检验用校验棒及磁性表座使用8同轴度检验用校验棒技术要求见附录A同轴度7.2检定项目和检定方法试验机的首次检定、后续检定及使用中检查项目见表4。表4试验机检定项目一览表序号首次检定后续检定使用中检查1计量性能要求加力系统左、右夹头主轴同轴度++-2左、右夹头高度差++-3主轴箱动态径向跳动量++-4力臂长度相对误差+--5初始弯矩++-6弯矩重复性相对误差+++7弯矩示值相对误差+++8左、右弯矩相对误差*+++9驱动系统最高转速++-10循环计数器容量+--11示值相对误差+++12计量性能要求加温系统**温度示值分辨力+--13温度波动度+++14温度均匀度+++15温度示值误差++-16通用技术要求铭牌、外观++17一般性能+-18安全保护功能++19噪声+-注:1表中“+”表示必检项目,“-”表示可免检项目。2带“*”的项目仅适用于四点受力试验机的检定。3带“**”检定项目仅适用于高温试验机,根据用户需要进行检定。JJG652—20127试验机安装状况与工作环境符合7.1.1要求后进行下列项目的检测。7.2.1加力系统7.2.1.1夹头同轴度的检测a)按图2所示,将校验棒夹在两夹头中间,不加砝码,用手转动主轴,记录百分表在校验棒l=100mm长度上的左、中、右三个位置处的径向跳动量。每个位置至少测量5次。图2左、右主轴同轴度检测示意图1—百分表;2—校验棒;3—左右夹头;l—校验棒长度b)卸下校验棒,按与原来相反的方向重新安装在两夹头中间,继续按7.2.1.1a)的方法测量,每个位置至少测量5次。按7.2.1.1b)的方法反复改变校验棒的方向(5~10)次,按7.2.1.1a)的方法测量,在测得的径向跳动量的所有结果中,应有不少于70%的数值满足5.1.1的要求。7.2.1.2左右夹头高度差的检测按图2所示,将校验棒夹在两夹头中间,不加砝码,不转动主轴,记录百分表在校验棒左、右两端最高点的示值差,应符合5.1.2的要求。7.2.1.3主轴箱动态径向跳动量的检测按图3所示,将校验棒夹在两夹头中间,不加砝码,在试验机最低和最高转速下运转,用千分表在主轴箱施力部位上方测其径向跳动量,应符合5.1.3的要求。图3主轴箱动态径向跳动量检测示意图1—百分表;2—左主轴施力部位;3—右主轴施力部位;4—试样7.2.1.4力臂长度的检测用千分尺或游标卡尺分别测量左、右力臂的实际长度,测量次数不少3次,按照公式(1)、公式(2)计算力臂长度的相对误差,其结果应符合5.1.4.1的要求。JJG652—20128 δL1=×100%(1)δL2=×100%(2)7.2.1.5弯矩的检测a)打开软轴或连轴节(不开电机),安装测力支架及标准测力仪(见附录F)。从试验机初始负荷开始,直至最大力值,尽量均匀分布,选择不少于5个力值检定点。b)先垫右主轴至水平,读取标准测力仪指示的左主轴处力值。再垫左主轴至水平,读取标准测力仪指示的右主轴处力值。每个力值点测量次数均不少于3次。每次加载读数前应将主轴与加力杠杆均调至水平。c)按照公式(3)和公式(4)计算试验机的初始弯矩,按照公式(5)计算试验机初始弯矩占试验机最大弯矩的百分比,其结果应符合5.1.4.2的要求。M1i=F1iL1(3)M2i=F2iL2(4)δM0×100%(5)d)按照公式(6)~公式(10)对弯矩重复性相对误差、弯矩示值相对误差和左、右弯矩相对误差进行计算,其结果应符合5.1.4.3~5.1.4.5要求。RM1i=×100%RM2i=×100%δM1i=×100%δM2i=×100%M1i-M2iDM1i-M2i(6)(7)(8)(9)(10)7.2.2驱动系统转速的检测启动试验机驱动电机,逐渐提高驱动电机转速,通过标准转速表检测电机输出轴的转速,结果应符合5.2的要求。7.2.3循环计数器的检测7.2.3.1容量在试验机达到最大弯矩和最高转速的条件下,选用一个合适的试样进行断裂试验。观测计数器的循环次数,结果应符合5.3.1的要求。7.2.3.2计数器误差a)选用一个合适的试样,在试验机达到最大弯矩和最高转速的试验条件下进行循环次数不小于3000次的循环试验。用标准转速表的计数功能,对循环计数器的计数误JJG652—20129差进行检测。b)当试验机达到设定的循环次数并自动停止旋转时,分别读取试验机循环计数器和转速表显示的读数。按公式(11)计算计数器的示值误差,其结果应符合5.3.2要求。δn×100%(11)7.2.4加温系统的检测7.2.4.1观察温度显示器的分辨力,应符合5.4.1要求。7.2.4.2温度波动度、温度均匀度按照GB/T11158—2008规定的方法进行,按照公式(12)和公式(13)计算,其结果应该符合5.4.2和5.4.3的要求。BT=TB,max-TB,min(12)ΔTi=Ti,max-Ti,min(13)7.2.4.3温度示值误差结合7.2.4.2的检查进行,按照公式(14)计算,其结果应该符合5.4.4要求。δTi=Ti-Ti(14)7.2.5通用技术要求的检验7.2.5.1外观的检查目测检查试验机的铭牌及外观,应符合6.1的要求。7.2.5.2一般性能的检查a)在试验机上安装一个试样(规格尺寸应符合GB4337—2008中第6条的要求,且试验机工作在最大试验力时,试样上的应力应小于其耐久极限应力),然后对试样施加试验力直至试验机的最大试验力再卸除。b)在安装试样时检查试验空间、编号和标记等项目,应符合6.2.1和6.2.2的要求。c)检查移动和各紧固部件,应符合6.2.3的要求。d)卸除试验力后检查夹头应符合6.2.4的要求。7.2.5.3安全功能的检查本项目的检测可结合7.2.3进行,试验机开始运转和连续运转2h或试验刚破断时。观测检查6.2.5、6.2.6和6.3,应符合要求。7.2.5.4试验机噪声的检测a)用声级计按下述方法进行噪声的检测。b)测量并记录背景(环境)噪声。c)本项目的检测可结合7.2.3进行,在不小于80%最大弯矩和不低于80%最大转速的状态下进行循环力试验。d)将声级计的传声器面向声源水平放置,距试验机1.0m,距地面高度1.5m,一般绕试验机四周测量4~6点,测得的最大值作为检测结果。应符合6.4的要求。e)背景(环境)噪声的值应比试验机噪声声级至少低10dB(A)。若相差小于3dB(A),则测量结果无效。若相差3dB(A)~10dB(A)时,应根据表5选取相应JJG652—201210修正值并按公式(15)进行修正,其结果应符合6.4条要求。表5噪声修正值单位:dB(A)Ni,max-Nb34~56~910Nc3210.57.3检定结果处理η=Ni,max-Nc(15)经检定合格的试验机发给检定证书;检定不合格的试验机发给检定结果通知书,并注明不合格项目。7.4检定周期试验机的检定周期一般不超过1年。11附录A同轴度检验棒技术要求与尺寸(供参考)序号直径长度表面粗糙度μm同轴度硬度HRC推荐材料114162±0.5Ra0.4φ0.0130~4040Cr214180±0.5312226±0.512附录B检定记录格式旋转纯弯曲疲劳试验机检定记录委托单位:产品状况:□首次□后续□使用中地址:邮政编码:电话: 产品名称:型号、规格:编号: 制造厂家:温度:℃湿度:%RH检测项目检测点Nm检测值/Nm重复性%相对误差%123平均值弯矩M1i弯矩M2i左右弯矩相对误差/%初始弯矩M1i:初始弯矩M2i:初始弯矩比δM0:%力臂L1:误差δL1:%力臂L2:误差δL2:%同轴度合格率:%主轴箱动态径向跳动量:mm夹头高度差:mm温度仪表分辨力:℃温度波动度:低温℃;中温℃;高温℃温度检测点记录时间热电偶位置温度均匀度温度误差左中右低温℃中温℃高温℃最高转速:r/min计数误差:%安装水平度:mm/m噪声η:结果:dB(A)结果结论:□合格级□不合格发给:□检定证书□检定不合格通知书检定:核验:检定日期:有效期至:13附录C检定证书内页格式检测项目检测点/Nm平均值/Nm重复性/%相对误差/%弯矩M1i弯矩M2i温度均匀度温度示值误差低温/℃中温/℃高温/℃标称力臂L1:mm误差δL1:%初始弯矩M1i:Nm标称力臂L2:mm误差δL2:%初始弯矩M2i:Nm同轴度合格率:%夹头高度差:mm初始弯矩比δM0:%径向跳动量:mm最大左右弯矩误差:%噪声:dB(A)计数误差:%最高转速:r/min温度仪表分辨力:℃温度波动度:低温℃;中温℃;高温℃注:检定证书内容根据试验机实际状况及检定项