国标螺旋弹簧疲劳试验规范

ICS 21．160J 26a园中华人民共和国国家标准GB／T 1 6947--2009代替GB／T 16947 1997螺旋弹簧疲劳试验规范Helical spring fatigue testing standard2009—03—16发布 2009-1 1-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局省士 中国国家标准化管理委员会及仲GB／T 16947--2009舟q 吾本标准是对GB／T 16947 1997《螺旋弹簧疲劳试验规范》的修汀修订时仍保留GB／T 16947--1997《螺旋弹簧疲劳试验规范》中有效的部分，对已不适应的内容进行重新修订本标准与被修订标准的主 要差异如下：——对原标准按GB／T 1．1进行了编辑性修改； 删除原标准表2；——调整了原标准表3规定的产品类型以及循环作用次数，并作为资料性附录；——删除了原标准表4规定的产品按疲劳寿命的可靠度分等； 调整了原标准表5(现表2)所推荐的最少试样数量； 对表B．1可靠度R估值计量表进行了核对和整合本标准的附录A、附录B和附录c为资料性附录 本标准由中国机械工业联合会提出 本标准由全国弹簧标准化技术委员会(sAc／Tc 235)归日。

本标准负责起草单位：常州市铭锦弹簧有限公司、北京科技大学本标准参加起草单位：无锡泽根弹簧有限公司、山东联美汽车弹簧有限公司、扬州弹簧有限公司、常州弹簧厂有限公司、中机生产力促进中心、浙江美力弹簧有限公司、浙江金昌弹簧有限公司、杭州钱江弹 簧有限公司、杭州富春弹簧有限公司、无锡市钢正弹簧有限公司本标准主要起草人：张英会、曹辉荣、杨伟明、马友芳、姜膺、王少菊、胡家驿、吴刚、屠世润、王卫、 张涌森、邵文武、周平钢本标准所代替标准的历次版本发布情况为：——GB／T 1 6947 1997．GB／T 16947--2009螺旋弹簧疲劳试验规范1 范围本标准规定了在变载荷下螺旋弹簧的疲劳试验规范 本标准适用于螺旋压缩和拉伸弹簧(以下简称弹簧)的疲劳寿命验证和可靠性评定对于变载荷作用下的其他弹簧产品可参照使用2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款凡是注El期的引用文件，其随后所有 的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准GB／T 23935 圆柱螺旋弹簧设计计算GB／T 1805 弹簧术语3术语、定义及符号弹簧的基本术语按GB／T 1805的规定。

与疲劳试验有关的术语、定义、符号及单位列于图l和 表1图1变载荷示意图表1符号 术 语 定 义 单位以确定弹簧疲劳寿命水平或验证是否达到某一给定寿 疲劳寿命验证试验命值为目的而进行的试验以确定弹簧可靠性水平或验证是否达到某一给定可靠 可靠性评定试验度目标值为目的而进行的试验试样弹簧(以下简称试样)在规定条件下和规定循环作R 可靠度用次数内不失效的概率GB／T 1 6947--2009表1(续)符号 术 语 定 义 单位} 固有频率 由弹簧结构所决定的自身谐振频率 Hz f 试验频率 试验机所施加的单位时间内的振动次数 Hz Fl 最小载荷 变载荷中的最小谷值 N F≈ 最大载荷 变载荷中的最大峰值 N F。

载荷幅 载荷变化幅度只一(R F，)／2 N F 初始负荷 试验前测试的指定负荷 N 残 试验后负荷 试验后测试的指定负荷 N F 平均载荷 最大载荷和最小载荷的平均值FR)／2 N Hl 试样最大高度或最小长度 试验机振动至最小载荷时的试样高度或长度H2 试样最小高度或最大长度 试验机振动至最大载荷时的试样高度或长度H 振幅(位移幅) H一(Hl H2)／2H 试样平均高度或长度 试验机振动至平均载荷时的试样高度或长度N 循环次数 试样在变载荷作用下的载荷循环次数户 合格概率 弹簧达到合格的概率循环特征 循环变应力的最小应力与最大应力之比Ep 松弛率 试验前后负荷相对损失率最大切应力 弹簧对应于最大载荷Fz的切应力 MPa最小切应力 弹簧对应于最小载荷F】的切应力 MPa r“ 平均切应力 弹簧对应于平均载荷F。

的切应力 MPa 切应力幅 弹簧对应于载荷幅R的切应力 MPa压并切应力 弹簧压并时的切应力 MPa4试验要求 承受变载荷且有疲劳寿命要求的弹簧在用户交验、新产品定型鉴定、行业抽检和认证环节中，应进行疲劳性能试验试验方式可采用疲劳寿命验证试验或可靠性评定试验两种4．1检验机构 对于不同的检测目的所要求的检测机构和检验报告由供需双方商定4．2检验周期根据不同的检测目的和要求确定检测周期4．3试验循环作用次数 对于不同检测目的与产品种类，循环作用次数参照表A．1，或按供需双方协定执行4．4弹簧的松弛率经规定循环次数的疲劳试验后，弹簧的松弛率按图样规定、相应标准规定或有关技术文件当未做 规定时，由供需双方商定5试样弹簧5．1试样 试样应按规定程序批准的图样、技术文件制造，并经尺寸和特性检验合格GB／T 1 6947--20095．2试样抽取 试样应从同一批产品中随机抽取5．3试样数量5．3．1对于疲劳寿命验证试验，推荐的最少试样数量见表2，当有特殊要求时，试样数量可参照有关规 定由检测机构或用户确定表2产品种类 试样数量气门弹簧调压弹簧、柱塞弹簧、出油阀弹簧、调速弹簧≥1台套悬架弹簧、摩托车减振器弹簧最少4件液压件弹簧、离合器弹簧承受变载荷的冷卷拉伸弹簧、压缩弹簧承受变载荷的热卷压缩弹簧 ≥1件注：台套指配套主机使用弹簧的数量。

5．3．2对于可靠性评定试验，根据对可靠度R水平的要求，按表B．1确定试样数量6试验条件6．1试验机6．1．1 推荐采用机械式或电液伺服试验机，也可安装在配套主机上进行6．1．2试验机位移精度应满足试验要求6．1．3试验机的频率应在一定范围内可调6．1．4试验机一般具备试验时间或次数预置、自动计时或计数、到时自动停机等功能6．2试验频率6．2．1试验频率可根据试验机的频率范围和弹簧实际工作频率等情况确定除随机载荷试验外，整个 试验过程中试验频率应保持稳定6．2．2试验频率^应避开单个弹簧的固有自振频率，，一般应满足如下关系式：式中钢制弹簧固有频率，按下式计算：』，一3-56105意 一(2)6．3试验振幅 振幅分为位移幅(H)和载荷幅(E)对于螺旋弹簧的疲劳寿命验证试验与可靠性评定试验一般使用位移幅作为试验振幅6．4试验环境 试验一般在室温下进行，但试验时试样的温升应不高于100℃另有特殊要求时由供需双方商定7试验程序7．1试样的安装7．1．1试样的正确安装 为了避免试样的受载偏心和附加应力，压缩弹簧试样安装时要保证试样两端平整接触，应将试样安放在固定的支座上；拉伸弹簧试样的安装应满足工况要求。

7．1．2试验最大高度(或最小长度) 对定型的产品，试样试验的最大高度(或最小长度)为实际使用要求的最大高度H，(或最小长度)；G]B／T 16947--2009 对于鉴定和试验研究的产品，试样试验的最大高度(或最小长度)按相应标准规定或按鉴定与试验大纲规定进行7．1．3试验最小高度(或最大长度) 对定型的产品，试样试验的最小高度(或最大长度)为实际使用要求的最小高度Hz(或最大长度)；对于鉴定和试验研究的产品，试样试验的最小高度(或最大长度)按相应标准规定或按鉴定与试验大纲 规定执行7．1．4试验平均高度(或长度) 对定型的产品，试样的试验平均高度(或长度)为实际使用工况的最大高度H(或最小长度)与最小高度H或最大长度)二者之和的平均值；对进行鉴定和试验研究的产品，试样的试验平均高度(或 长度)按相应标准要求，或按鉴定与试验大纲规定执行7．1．5安装高度允许偏差用多工位试验机，或者多台试验机同时对一批试样进行试验时，应将试样调整到同样的试验安装高 度(或长度)，其最大允许偏差为3％H7．2加载7．2．1无特殊要求时，按试验机的加载程序与方法进行加载7．2．2在必要的情况下，可模拟产品实际负载条件编制加载程序。

7．3运转7．3．1试验机应平稳起动，避免冲击现象发生7．3．2试验机一般应连续运转，中途由于故障、测量、调整或其他原因暂停运转时，应在记录中详细 记载7．4记录 试验时，应对试验条件及每个试样做出详细记录，具体内容与要求参见表C．1和表c．28试验数据处理和结果评定8．1 基本性能参数的确定与计算8．1．1 试样工作应力、刚度与变形量的计算 试样工作应力、刚度和变形量按GB／T 23935中相应公式计算8．1．2松弛率的计算试样的松弛率一般以试样试验后负荷损失百分数表示，经疲劳试验后的松弛率e，按下式计算：，￡D一生；生X 100％ 一 (3)，8．2失效模式的选择 试样在疲劳试验时，失效模式分为断裂和因松弛丧失规定功能两种根据弹簧的功能要求，可选择其中一项或两项作为考核疲劳寿命的失效模式8．3疲劳寿命验证试验8．3．1疲劳寿命的确定 在给定的失效模式与条件下，所试验的试样共同达到的最大循环次数即为弹簧的疲劳寿命8．3．2疲劳寿命的验证 经给定的循环次数试验后，如所试验的试样均未发生失效则弹簧的疲劳寿命验证试验通过8．4可靠性评定试验8．4．1评定原理 一批产品，设其达到合格的概率为P，则失效的概率为1一P。

随机抽取n个试样，合格数z≥r的概率(可靠度)为：4GB／T 16947--2009R(z≥r)一∑(：)矿(1一p)‘一’ f 4)式中 (：)2孤南(：)一1根据上式计算出试样数7l--1～50，合格数r≥n／2，合格概率p≥1／2时的可靠度见表B．18．4．2可靠性水平的确定 对取定的n个试样，在给定的试验条件下试验，按要求的失效模式与条件判定得到合格数r后，查阅表B．1即可得到相应的可靠度R估值8．4．3可靠性验证 依据给定的可靠度目标值，按表B．1确定适宜的试样数n，在指定的失效模式与条件下试验如得到的合格数大于表B．1中所要求的最低合格数r，则可靠性验证试验通过，反之则为不通过GB／T 16947--2009附录A (资料性附录) 循环作用次数参照表循环作用次数参照表见表A．1表A．1循环作用次数参照表检测目的 产品种类定型鉴定 行业抽检、用户交验 认证气门弹簧 (1～3)10 7 (1～2．3)107 (1～3)10 7 悬架弹簧 (2．5～10)105 (Z～10)103 (3～10)105 摩托车减振器弹簧 (2～5)X105 (2～5)X105 (2～5)10 5 调压弹簧、柱塞弹簧 1107 1107 1107 液压件弹簧 (1～10)106 (1～10)106 (1～lo)X1066离合器弹簧 (1～3)106 (1～3)10 (1～3)xlo 6注：选取作用次数时应考虑材质、应力水平等因素。

GB／T 16947--2009附录B (资料性附录) 可靠度R估值计量表可靠度R估值计量表见表B．1表B．1可靠度R估值计量表 ％试 合 格 数r样数1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17n1 50 52 25 O 75．O————3 50．O 87．5——J-4 31_3 68．7 93 75 50．O 81 o 97 O——6 34．4 65．5 89 o 98 47 50．0 77．3 93 7 99 2——8 36．3 63．7 85 5 96 5 99．69 50．O 74 6 91 O 98．O 99 8】0 37．7 62．3 82．8 94．5 98．9 99．92Il 50．O 72 6 88．7 96．7 99．4 99．95——J1 2 38．8 6I 2 80 6 92．7 98．1 99．7 9 9．981 3 50．0 71 0 86．7 95．4 98．9 99 8 99 99l d 34．5 60 5 78．8 91．0 97．1 99 3 99．91 )9．99515 50．0 69．6 84．9 94．1 98．2 99．6 99．95 99 997—16 40．1 59 8 77．2 89．4 96 1 98 9 99．79 99 97 99 999————17 50 o 68 5 83 3 92 8 97 5 99 3 99 88 99．98 )9 9 9S1 8 40 7 59 2 75 9 88 1 95 1 98 6 99 6 99．93 99．9919 50 o 67 6 82 o 91 6 96 8 99 O 99 7 99 9620 41 1 58 8 74．8 86 8 94 2 97 9 99．4 99 821 50．0 66．8 80．8 90．5 96 o 98 6 99 6——22 41 5 58．4 73．8 85．6 93．3 97．3 99 123 50．o 66．1 79 7 89．4 95 3 98 224 41 9 58．0 72．9 84．6 92 4 96 825 50．o 65．4 78．7 88 5 94 626 42．2 57．7 72 1 83 6 91 527 50．0 64．9 77．8 87．628 42 5 57．4 71 4 82 729 50．0 64．4 77．o——30 42 7 57．2 70．732 43．0 56 934 43 23638404244464850CB／r 16947--2009表B．1(续) ％ 试 合 格 数r样数18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30n123456789lO111 21 314151 61718 99 999 619 99 996 99．999 620 99．97 99 998 99 999 9‘———21 99 92 99 98 99 999 99．999 922 99 7 99．95 99 993 99 999 99 999 923 99，4 99．8 99 97 99 996 99．999 99．999 924 98．8 99 6 99 92 99 98 99．998 99．999 99．999 925 97．8 99 Z 99 5 99 95 99．992 99 999 99 999 926 9 6．2 98 5 99 3 99 8 99 97 99 99 5 g 9．999 99 999 9————27 93．8 97 3 99 0 99．7 99 92 99 98 99．997 99．999 99 999 928 90．7 95 8 98 2 99．3 99 8 99 9 5 9 9．991 99．998 99．999 99．999 929 86 7 93 1 96 9 98 7 99 5 99 8 99．97 99 99 99．999 99．999 930 8]．9 89 9 9 5．0 97．8 99．1 99 7 99．92 99 98 99．998 99．999 99．999 9—-一一32 70 1 81 1 89．2 94．4 97．4 98 9 99．6 99 8 99 97 99．994 99 999 0 99 999 934 56 7 69．6 80．4 88．5 93．9 97 1 98 7 99 5 99 8 99．95 99．990 99 998 99 999 936 43 3 56 6 69．1 79．4 87．8 93 3 96 7 98 5 99．4 99．8 99．94 99 98 99 99638 43．5 56．4 68 6 79．1 87 2 92 8 96 3 98 3 99．3 99．7 99．91 99．9740 43 7 56 2 68．2 78．5 86 5 92 3 95．9 98．0 99．1 99 6 99 842 43．8 56．1 67．8 77 9 86 0 91 7 95．5 97．8 99．0 99．644 44．0 5 5．8 67 4 77 4 85．4 91T 2 95．1 97．5 98 846 44．1 55 8 67 0 76．9 84．9 90．8 94 8 97．248 44 2 55 7 66．7 76．4 84．3 90 3 94 450 44 3 55．6 66 4 76．0 83 8 89 88GB／T 1 6947--2009 表B．1(续) ％试 合 格 数r样数31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42n1234678910111213141 51 617181920212223242526272829303234 99．999 936 99．999 99 999 938 99 994 99．998 99 999 99．999 940 99．96 99．990 99 997 99 999 6 99．999 942 99 8 99 95 99．98 99．996 99 999 2 99．999 944 99 5 99．8 99 93 99．98 99．994 99 998 99．999 99 999 946 98．7 99 4 99．7 99．91 99．97 99 99 99．998 99 999 5 99 999 9"18 97．0 98 5 99．3 99 7 99．8 99．96 99．98 99．999 0 99．999 2 99．999 950 94．0 96．7 98 3 99 2 99 6 99 8 99．95 99．98 99 995 99 998 99 999 7 99．999 9注：当合格数r的可靠度大于99．999 9蹦时，表中未再列出，如需要其具体数值时，可按式(4)计算。

如试样数大于50件时，其可靠度数值，亦可按式(4)计算9GB／T 16947--2009附录C (资料性附录) 疲劳试验数据记录表疲劳试验数据记录表见表C．1，疲劳试验原始数据记录表见表C．2 表c．1疲劳试验数据记录表任务单编号试样名称 生产单位 规格型号 试样编号 图号 依据标准 检测地点 温度／℃ 湿度检测前后仪器、设备情况 检测前后试样情况、状态 主要检测仪器、设备名称、规格主要检测仪器、设备计量检定证书有效期限试验要求弹 簧 技 术 参 数材料 直径d 自由高度(长度)H 节距t 有效圈数n(总圈数n，) ( ) 旋向最大高度或最小长度H， 最小切应力q MPa试 最小高度或摄大长度Hz 最大切应力t MPa验平均高度或长度H。

． 平均切应力k MPa参数 振幅H 切应力幅r^ MPa循环特性r 试验频率，r Hz检测人 复核人： 检测日期； 年 月 日】0GB／T 1 6947--2009 表C．2疲劳试验原始数据记录表任务单编号试验过程中负荷及自由高度检测 试样断裂 试验结束时松试样 试验前110 1lO 110 lO 时循环 弛率e编号Fl Hl F H F H F H F H 次数检测人 复核人 检测日期： 年 月 日。