钢丝绳 疲劳试验方法 征求意见稿

1GB/TXXXXX—XXXX钢丝绳疲劳试验方法本文件规定了钢丝绳弯曲疲劳试验、钢丝绳索具轴向疲劳试验、钢丝绳索具拉伸-弯曲复合疲劳试验试验的等试样、试验设备、试验程序、试验结果等内容。本文件适用于测定钢丝绳产品、钢丝绳索具产品相关疲劳性能的能力。经相关方协商，其他类型产品的疲劳性能试验也可参照本文件执行。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T3075GB/T3159GB/T8358金属材料疲劳试验轴向力控制方法液压式万能试验机钢丝绳实际破断拉力测定方法GB/T16491GB/T16826GB/T25917电子式万能试验机电液伺服万能试验机轴向加力疲劳试验机动态力校准JJG556轴向加力疲劳试验机GB/T12347GB/T30589GB/T38814钢丝绳弯曲疲劳试验方法钢丝绳绳端套管压制索具钢丝绳索具疲劳试验方法3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。平面单向弯曲疲劳planesinglebendingfatigue试样在同一平面内通过试验轮向一个方向弯曲一定角度的疲劳试验。其原理见图1。2GB/TXXXXX—XXXX图1平面单向弯曲疲劳原理示意图3.2平面双向（S型）弯曲疲劳planetwo-waybendingfatigue试样在同一平面内通过试验轮向一个方向弯曲一定角度后再反方向弯曲一定角度（即S型弯曲）的疲劳试验，其原理见图2。图2平面双向（S型）弯曲疲劳原理示意图3.3主动轮driveringpulley安装在弯曲疲劳试验机上，并可左右转动一定弧度，以便带动试样在有效长度内反复弯曲运动的滑轮或卷筒。3.4试验轮testingpulley安装在弯曲疲劳试验机上，并可使试样反复弯曲一定角度的滑轮，它是疲劳试验机的关键部件，其轮槽形状一般如图3所示。单位为毫米3GB/TXXXXX—XXXX图3试验轮轮槽形状示意图D——试验轮内径；C——试验轮外径；R——轮槽圆弧半径；A——一切角。3.5载荷动滑轮loadfree-runningpulley安装在弯曲疲劳试验机上，挂在试样上的滑轮，它与荷重一起，使试样承受规定张力。3.6弯曲疲劳循环cyclesofbendingfatigue试样在同一平面内，完成一个从起点到终点再到起点的单向弯曲或双向弯曲疲劳的过程。3.7弯曲疲劳次数reversalsofbendingfatigue每个弯曲疲劳循环计为弯曲疲劳2次。3.8包角angleofcontact平面单向弯曲疲劳试验中，试样绕入和绕出试验轮两点法线所形成的角度。如图4所示。图4包角示意图4GB/TXXXXX—XXXX3.9有效长度effeetivelength钢丝绳弯曲疲劳试验过程中，通过试验轮，承受疲劳的那一段钢丝绳长度。3.10弯曲疲劳频率bendingfatuguerate试样每分钟完成的弯曲疲劳次数。钢丝绳索具steelwireropesling采用钢丝绳为主体，末端采用规定的方法固结的索具。一般钢丝绳的固结方法分为压制、插编、浇铸、编织、夹持、楔形套紧固等方式。压制固结索具ferrule-securingsling通过压制一定长度的金属套管，使其固结钢丝绳绳端成特定连接结构的索具。主要的压制固结索具有折返式套管压制索具、对缠式钢套管压结索具、钢接头压结索具、短圆柱头压结索具、压制环形索具、定位索等。3.13浇注索具socketingsling以规定的固结介质，使钢丝绳与索节固结在一起的索具。常见的有合金浇铸索具与树脂浇铸索插编索具splicingsling以钢丝绳或股多次穿插钢丝绳本体方式形成的索具。常见的有眼型插编索具、环形插编索具、缆绳插编索具。3.15编织索具cablelaidsling主要以一根或多根钢丝绳互相缠绕或编织的方式制成的索具。常见的有环索、编织环形索具、编织眼型索具、编织扁平索具、编织套型索具。3.16夹持索具grip-securedsling采用多个钢丝绳夹或夹板用压紧方式固结钢丝绳端的索具。3.17楔形套索具wedgesocket-securedsling采用楔形套以楔套与楔块固结钢丝绳末端的索具。3.18复合型索具slingwithdifferentterminationsattwoends钢丝绳两端采用不同方法固结的索具。4钢丝绳弯曲疲劳试验4.1试样4.1钢丝绳试样通常应在成品轮轴或盘卷上截取，试样的数量和长度应根据产品标准或实际需要确定。当产品标准、规程、规范或协议另有规定的，按其规定执行。5GB/TXXXXX—XXXX4.2截取试样前应将截取部位的两侧牢固捆扎，以防止钢丝绳松散和股松动；截取试样、转移或运输样品过程中应采取防护措施，避免对试样造成损伤。4.2试验设备4.2.1试验设备一般由试验轮、主动轮、导向轮、计数装置、传动系统、加载系统、控制系统等部分组成。4.2.2试验轮4.2.2.1试验轮材质一般为铸钢或工具钢，当试验轮内径D≤100mm时，轮槽内表面硬度应不小于55HRC，当D＞100mm时，轮槽内表面硬度应不小于40HRC。有特殊要求时，也可采用其他材质或硬度的试验轮。4.2.2.2当试验轮内径D≤500mm时，轮槽内表面粗糙度Ra应不大于0.8μm；当试验轮内径D＞500mm时，轮槽内表面粗糙度Ra应不大于1.6μm。4.2.2.3轮槽一般采用圆弧形，经供需双方协商也可采用其他形状的轮糟。4.2.2.4圆弧形试验轮各部分尺寸允许偏差见表4.1。表4.1试验轮尺寸偏差单位为毫米钢丝绳直径d试验轮外径C试验轮内径D轮槽圆弧半径Rd≤1.5+0.050+0.030+0.0101.5＜d≤10+0.50+0.10+0，050d＞100—2‰C+1‰D0+1.004.2.2.5试验轮应转动灵活。4.2.3主动轮、导向轮尺寸应不小于试验轮；导向轮的布置应合理，不得接触试样的有效长度。4.2.4试验机应有自动计数装置。4.2.5试验机主动轮的摆动频率应能满足弯曲疲劳频率要求。4.2.6试验机加载系统应能满足试验的要求，可以釆用机械或荷重对试样施加张力，张力允许偏差为±2%。4.2.7主动轮上试样固定装置应牢固可靠，以保证试验过程中试样不发生松动。4.2.8试验装置应保证试样位于同一平面上，并避免试样与试验轮轮槽两侧产生摩擦。4.2.9根据试验条件，控制系统应能调节弯曲疲劳频率，允许偏差为士1次/分钟。4.3试验程序4.3.1一般情况下，试验应在10℃~35℃的室温下进行。如有特殊要求，试验温度为23℃土5℃。4.3.2试验参数应依据相应产品标准或技术要求的规定选取，如无规定，可按以下原则选定。4.3.2.1试验轮根据试样的直径确定试验轮的尺寸：试验轮外径C≈D+3d；6GB/TXXXXX—XXXX轮槽圆弧半径R=（O.52～0.55)d；当试样直径d≤10mm时，试验轮内径D=(9～12)d；d＞10mm时，试验轮内径D=（25～50)d。4.3.2.2张力张力按照式（1)计算：式中1）F——试样的最小破断拉力值，单位为千牛(kN)；FJ——-试样施加的张力值，单位为千牛（kN)；K——安全系数，可根据相关的标准或规范选取。4.3.2.3包角包角一般不超过180°,允许偏差为±2°。4.3.2.4弯曲疲劳频率—般取20次/min～120次/min。4.3.2.5弯曲疲劳次数应符合相应标准或技术要求的规定，或由双方协议确定。4.3.3试验前应检查试验轮轮槽表面及尺寸，不得有影响使用的缺陷。4.3.4试验轮槽内应清洁干净，不得涂油，但在试验过程中由绳芯挤出的油脂是允许的。4.3.5根据所选取的试验参数，将试样安装到试验机上，固定端头，标记有效长度，施加张力。4.3.6启动电源，计数器复位回零。4.3.7试验过程中，各种参数应在允许偏差范围内。4.3.8试验过程一般不应中断，下列情况允许中途停机，但停机时间应不超过15min：——检查钢丝绳出现第一根断丝；——同时试验几根试样，取下试验完成的试样；——检查钢丝绳是否达到规定断丝根数。4.4试验结果根据有关标准或技术要求，试验至下列情况停机，试验结束。——试样出现第一根断丝时；——试样一股或全部断裂时；——试样一捻距内断丝根数达到规定值时；——试样弯曲疲劳次数达到规定值时；——其他中止试验的条件达到时。5钢丝绳索具轴向疲劳试验5.1试样5.1.1试样形式和标识7GB/TXXXXX—XXXX钢丝绳索具试样应按照相关产品标准或技术要求进行加工，其常见的钢丝绳索具试样形式参见附录A。试样应标识清晰。5.1.2试样长度5.1.2.1钢丝绳索具试样（环形索具除外）应依据相应产品标准或技术要求的规定选取，如无规定，可按以下原则选定，见表5.1。表5.1索具试样长度表单位为毫米钢丝绳公称直径d5.1.2.2环形索具的尺寸应满足下列要求：编织环形索具索环试样的周长一般不小于其捻距的5倍。芯部对接点应远离圆柱销连接处，处在两个圆柱销的中间位置。索环所用的直径不小于环的主体钢丝绳公称直径的4倍或采用合适的绳轮。参见附录A中的图A.4。压制环形索具试样应有足够的长度，保证套管部分应在圆柱销的中间位置。套管压制环形索具用圆柱销的直径不小于钢丝绳公称直径的4倍或采用带有绳槽的销子。参见附录A中的图A.5。c)短插接环形索具试样周长一般不小于钢丝绳公称直径的80倍。长插接环行索具试样周长一般不小于钢丝绳公称直径的1000倍。5.1.3试样的保存和处置试样要求妥善保存以防止任何的损伤（接触划痕，氧化、腐蚀等）和油脂的挥发与污染。5.2试验设备5.2.1疲劳试验机的循环力准确度不低于2级，并按照GB/T25917或JJG556进行校准或检定。5.2.2拉力试验机可采用满足GB/T3159要求的液压式万能试验机、满足GB/T16491要求的电子式万能试验机或满足GB/T16826要求的电液伺服万能试验机。5.2.3疲劳试验机和拉力试验机应同轴，且固定点不应旋转而造成钢丝绳退捻或加捻。5.3试验程序5.3.1一般情况下，试验应在10℃~35℃的室温下进行。如有特殊要求，试验温度为23℃土5℃。5.3.2试验条件5.3.2.1试验频率试验频率一般不应超过5Hz。对于小规格索具，试验频率可以达到15Hz，但仲裁试验时不应超过5Hz。5.3.2.2试验力值范围试验力值范围应依据相应产品标准或技术要求的规定选取，如无规定，可按以下原则选定，见表5.2。表5.2常见钢丝绳索具疲劳试验力值范围表8GB/TXXXXX—XXXX钢丝绳最小破断拉力的30%～60%环5.3.2.3试验次数试验次数应依据相应产品标准或技术要求的规定选取，如无规定，可按以下原则选定，见表5.3。表5.3常见钢丝绳索具疲劳试验循环次数表5.3.3试验步骤5.3.3.1试样安装安装试样时应仔细操作，使试样与试验机加载方向保持同轴，尽量减少试样承受规定轴向应力以外的其它应力。5.3.3.2施加载荷按照GB/T3075平稳施加载荷，不准许超载。5.3.3.3终止疲劳试验试样在规定的循环应力下，连续试验至试样失效或达到规定循环次数则试验终止。5.3.3.4疲劳试验后试样检查试验后索具端部无目视可见的变形、裂纹，主体钢丝绳无断股等缺陷，锚固区钢丝绳无断丝等缺陷，必要时，经双方协商可对完成疲劳试验后的试样进行无损检测。5.3.3.5疲劳试验后破断拉力试验疲劳性能试验后，应对同一根试样按照GB/T8358规定的试验速度进行破断拉力试验。5.4结果判定试样应按相应产品标准或技术要求的规定进行判定。若无具体规定，应同时满足以下2个要求，则该试样判定合格。试样按照疲劳试验要求进行试验，并达到循环次数，经目视检查索具端部无目视可见的变形、裂纹，主体钢丝绳无断股等缺陷，锚固区钢丝绳无断丝等缺陷；疲劳试验后破断拉力达到表5.4所规定的要求。表5.4疲劳试验后钢丝绳索具破断拉力要求9GB/TXXXXX—XXXX6钢丝绳索具拉伸-弯曲复合疲劳试验6.1试样钢丝绳索具试样（环形索具除外）应依据相应产品标准或技术要求的规定选取，如无规定，试验索体自由长度(不包括索具内钢丝绳长度)不应小于3.5m。6.2试验设备6.2.1疲劳试验设备的循环力准确度不低于2级，并按照GB/T25917或JJG556进行校准或检定。6.2.2拉力试验机可采用满足GB/T3159要求的液压式万能试验机、满足GB/T16491要求的电子式万能试验机或满足GB/T16826要求的电液伺服万能试验机。6.2.3疲劳试验机和拉力试验机应同轴，且固定点不应旋转而造成钢丝绳退捻或加捻。6.3试验程序6.3.1拉伸-弯曲复合疲劳的试验方法包括以下两种；a）在试验索的中心位置施加外力F，使索体偏离索具中心线，角度偏移为10mrad(设备容许时，推荐采用5mrad±5mrad周期性变化的弯曲角度，频率可与索具两端施加的脉动荷载一致)，然后进行2.0×10⁶次的循环脉动加截，见图5；图5钢丝绳索具拉伸-弯曲复合疲劳试验示意（一）b）在试验索索具端面上采用10mrad的楔形垫板，使索体中心线与索具中心线偏离，形成10mrad的角度，然后进行2.0×10⁶次的循环脉动加载，见图6。图6钢丝绳索具拉伸-弯曲复合疲劳试验示意（二）6.3.2疲劳试验后试样检查试验后索具端部无目视可见的变形、裂纹，主体钢丝绳无断股等缺陷，锚固区钢丝绳无断丝等缺陷，必要时，经双方协商可对完成疲劳试验后的试样进行无损检测。GB/TXXXXX—XXXX6.3.3疲劳后破断拉力试验疲劳性能试验后，应对同一根