ГОСТ 13764-86 Пружины винтовые цилиндрические сжатия и растяжения из стали круглого сечения. Классификация
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
ПРУЖИНЫ ВИНТОВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ СЖАТИЯ И РАСТЯЖЕНИЯ ИЗ СТАЛИ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ Классификация Cylindrical helical compression (tension) springs made of round steel. Classification |
ГОСТ |
Дата введения 01.07.88
Настоящий стандарт распространяется на пружины, предназначенные для работы в неагрессивных средах при температуре от минус 60 °С до плюс 120 °С.
1 . Пружины разделяются на классы, виды и разряды в соответствии с указанными в табл. 1 и 2 .
Таблица 1
Класс пружин |
Вид пружин |
Нагружение |
Выносливость NF (установленная безотказная наработка), циклы, не менее |
Инерционное соударение витков |
I |
Сжатия и растяжения |
Циклическое |
1 × 107 |
Отсутствует |
II |
Сжатия и растяжения |
Циклическое и статическое |
1·105 |
Отсутствует |
III |
Сжатия |
Циклическое |
2 × 103 |
Допускается |
Примечания:
1. Отсутствие соударения витков у пружин сжатия определяется условием:
где v max - наибольшая скорость перемещения подвижного конца пружины при нагружении или при разгрузке, м/с;
vк - критическая скорость пружины сжатия (соответствует возникновению соударения витков пружины от сил инерции), м/с.
2. Значения выносливости не распространяются на зацепы пружин растяжения.
3. Критериями отказа в условиях эксплуатации является невыполнение требований ГОСТ 16118 .
Таблица 2
Класс пружин |
Разряд пружин |
Вид пружин |
Сила пружины при максимальной деформации, F 3 , H |
Диаметр проволоки (прутка) d , мм |
Материал |
Твердость после термообработки, HRC э |
Максимальное касательное напряжение при кручении t 3 , МПа |
Требование к упрочнению |
Стандарт на основные параметры витков пружин |
|
Марка стали |
Стандарт на заготовку |
|||||||||
I |
1 |
Одножильные сжатия и растяжения |
1,00 - 850 |
0,2 - 5,0 |
По ГОСТ 1050 и ГОСТ 1435 |
Проволока класса I по ГОСТ 9389 |
- |
0,3 Rm |
Для повышения циклической стойкости рекомендуется упрочнение дробью |
ГОСТ 13766 |
2 |
1,00 - 800 |
Проволока классов II и IIА по ГОСТ 9389 |
ГОСТ 13767 |
|||||||
22,4 - 800 |
1,2 - 5,0 |
51ХФА-Ш по ГОСТ 14959 |
Проволока по ГОСТ 1071 |
0,32 Rm |
||||||
3 |
140 - 6000 |
3,0 - 12,0 |
60С2А; 65С2ВА; 70С3А по ГОСТ 14959 |
Проволока по ГОСТ 14963 |
47,5 ... 53,5 |
560 |
ГОСТ 13768 |
|||
51ХФА по ГОСТ 14959 |
Проволока по ГОСТ 14963 |
45,5 ... 51,5 |
||||||||
4 |
2800 - 180000 |
14 - 70 |
60С2А; 65С2ВА; 70С3А; 60С2; 60С2ХА; 60С2ХФА; 51ХФА по ГОСТ 14959 |
Сталь горячекатаная круглая по ГОСТ 2590 |
44,0 ... 51,5 |
480 |
ГОСТ 13769 |
|||
II |
1 |
Одножильные сжатия и растяжения |
1,50 - 1400 |
0,2 - 5,0 |
По ГОСТ 1050 и ГОСТ 1435 |
Проволока класса I по ГОСТ 9389 |
- |
0,5 Rm |
ГОСТ 13770 |
|
2 |
1,25 - 1250 |
Проволока классов II и IIА по ГОСТ 9389 |
ГОСТ 13771 |
|||||||
37,5 - 1250 |
1,2 - 5,0 |
51ХФА-Ш по ГОСТ 14959 |
Проволока по ГОСТ 1071 |
0,52 Rm |
||||||
3 |
236 - 10000 |
3,0 - 12,0 |
60С2А; 65С2ВА по ГОСТ 14959 |
Проволока по ГОСТ 14963 |
47,5 ... 53,5 |
960 |
ГОСТ 13772 |
|||
65Г по ГОСТ 14959 |
Проволока по ГОСТ 2771 |
|||||||||
51ХФА по ГОСТ 14959 |
Проволока по ГОСТ 14963 |
45,5 ... 51,5 |
||||||||
4 |
4500 - 280000 |
14 - 70 |
60С2А; 60С2; 65С2ВА; 70С3А; 51ХФА; 65Г; 60С2ХФА; 60С2ХА по ГОСТ 14959 |
Сталь горячекатаная круглая по ГОСТ 2590 |
44,0 ... 51,5 |
800 |
ГОСТ 13773 |
|||
III |
1 |
Трехжильные сжатия |
12,5 - 1000 |
0,3 - 2,8 |
По ГОСТ 1050 и ГОСТ 1435 |
Проволока класса I по ГОСТ 9389 |
- |
0,6 Rm |
- |
ГОСТ 13774 |
2 |
Одножильные сжатия |
315 - 14000 |
3,0 - 12,0 |
60С2А; 65С2ВА; 70С3А по ГОСТ 14959 |
Проволока по ГОСТ 14963 |
54,5 ... 58,0 |
1350 |
Обязательно упрочнение дробью |
ГОСТ 13775 |
|
3 |
6000 - 20000 |
14 - 25 |
60С2А; 65С2ВА; 70С3А по ГОСТ 14959 |
Сталь горячекатаная круглая по ГОСТ 2590 |
51,5 ... 56,0 |
1050 |
ГОСТ 13776 |
Примечания:
1. Максимальное касательное напряжение при кручении t3 приведено с учетом кривизны витков.
2. Допускается использование основных параметров витков по ГОСТ 13766 , ГОСТ 13767 , ГОСТ 13770 , ГОСТ 13771 для пружин растяжения с предварительным напряжением.
Класс пружин характеризует режим нагружения и выносливости, а также определяет основные требования к материалам и технологии изготовления.
Разряды пружин отражают сведения о диапазонах сил, марках применяемых пружинных сталей, а также нормативах по допускаемым напряжениям.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
2 . В стандарт включены дополнительные требования, которые приведены в приложениях 1 - 3 .
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Справочное
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ВЫНОСЛИВОСТИ И СТОЙКОСТИ ЦИКЛИЧЕСКИХ И СТАТИЧЕСКИХ ПРУЖИН
При определении размеров пружин необходимо учитывать, что при v max > v к , помимо касательных напряжений кручения, возникают контактные напряжения от соударения витков, движущихся по инерции после замедления и остановок сопрягаемых с пружинами деталей. Если соударение витков отсутствует, то лучшую выносливость имеют пружины с низкими напряжениями t 3 , т.е. пружины I класса, промежуточную - циклические пружины II класса и худшую - пружины III класса.
При наличии интенсивного соударения витков выносливость располагается в обратном порядке, т.е. повышается не с понижением, а с ростом t 3 . В таком же порядке располагается и стойкость, т.е. уменьшение остаточных деформаций или осадок пружин в процессе работы.
Средствами регулирования выносливости и стойкости циклических пружин в рамках каждого класса при неизменных заданных значениях рабочего хода служат изменения разности между максимальным касательным напряжением при кручении t 3 и касательным напряжением при рабочей деформации t 2 .
Возрастание разности t 3 - t 2 обусловливает увеличение выносливости и стойкости циклических пружин всех классов при одновременном возрастании размеров узлов. Уменьшение разности t 3 - t 2 сопровождается обратными изменениями служебных качеств и размеров пространств в механизмах для размещения пружин.
Для пружин I класса расчетные напряжения и свойства металла регламентированы так, что при v max / v к < 1 обусловленная стандартом выносливость пружин при действии силы F 1 (сила пружины при предварительной деформации) обеспечивается при всех осуществимых расположениях и величинах рабочих участков на силовых диаграммах (разности напряжений t 3 - t 2 и t 2 - t 1 где t 1 - касательное напряжение при предварительной деформации).
Циклические пружины II класса при v max / v к < 1 в зависимости от расположения и величин рабочих участков могут быть поставлены в условия как неограниченной, так и ограниченной выносливости.
Циклические пружины III класса при всех отношениях v max / v к и величинах относительного инерционного зазора пружин d не более 0,4 [формула ( 1) ГОСТ 13765] характеризуются ограниченной выносливостью, поскольку они рассчитаны на предельно высокие касательные напряжения кручения, к которым при v max / v к > l добавляются контактные напряжения от соударения витков.
Статические пружины, длительно пребывающие в деформированном состоянии и периодически нагружаемые со скоростью v max менее v к , относятся ко II классу. Вводимые стандартом ограничения расчетных напряжений и свойств проволоки (ГОСТ 13764, табл. 2) обеспечивают неограниченную стойкость статических пружин при остаточных деформациях не более 15 % величины максимальной деформации s 3 .
Допустимые остаточные деформации статических пружин регламентируются координацией сил пружины при рабочей деформации s 3 на силовых диаграммах, причем увеличение разности F 3 - F 2 способствует уменьшению остаточных деформаций.
Технологические средства регулирования выносливости и стойкости пружин определяются документацией на технические условия.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Справочное
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О МАТЕРИАЛАХ
Имеющиеся в промышленности марки пружинной стали характеризуются следующими свойствами и условиями применения.
Проволока класса I по ГОСТ 9389. Высокая разрывная прочность. Наличие больших остаточных напряжений первого рода (от волочения и навивки) обусловливает появление остаточных деформаций пружин при напряжениях t 3 > 0,32 Rm . При v max > v к остаточные деформации высоки независимо от применения операции заневоливания. В связи с указанным проволока класса I по ГОСТ 9389 назначается для пружин III класса в виде трехжильных тросов.
Проволока классов II и II А по ГОСТ 9389. Отличается от проволоки класса I уменьшенной прочностью при разрыве и повышенной пластичностью. Применяется для изделий, работающих при низких температурах, а также для пружин растяжения со сложными конструкциями зацепов. Проволока класса II А отличается от проволоки класса II более высокой точностью размеров, уменьшением вредных примесей в металле и дальнейшим повышением пластичности.
Сталь марки 65Г. Повышенная склонность к образованию закалочных трещин. Применяется с целью удешевления продукции для изделий массового производства в случаях, когда поломки пружин не вызывают нарушения функционирования деталей механизмов и не связаны с трудоемкими заменами.
Сталь марки 51ХФА. Повышенная теплоустойчивость. Закаливается на твердость не более 53,5 HRC э . В результате высоких упругих и вязких свойств служит лучшим материалом для пружин I класса.
Сталь марок 60С2А, 60С2. Высокие упругие и вязкие свойства. Повышенная склонность к графитизации и недостаточная прокаливаемость при сечениях d > 20 мм. Широкая применимость для пружин I и II классов. Для пружин III класса назначается при v max £ 6 м/с.
Сталь 60С2ХФА. Высокая прокаливаемость, малая склонность к росту зерна и обезуглероживанию при нагреве (по сравнению со сталью 60С2А), повышенные вязкость, жаропрочность и хладостойкость, хорошая циклическая прочность и релаксационная стойкость в широком диапазоне циклических изменений температур. Предпочтительное применение в сечениях проволоки от 30 мм и выше.
Сталь марки 65С2ВА. Высокие упругие свойства и вязкость. Повышенная прокаливаемость. Служит лучшим материалом для пружин III класса. Применяется при v max > 6 м/с.
Сталь марки 70С3А. Повышенная прокаливаемость. Обладает склонностью к графитизации. Преимущественное применение при диаметрах проволоки d > 20 мм. Заменителем служит сталь 60С2Н2А.
Примечание. Преимущественное практическое использование пружин из стали марки 51ХФА определяется интервалом температур от минус 180 до плюс 250 °С, из стали марки 60С2ХФА от минус 100 до плюс 250 °С, из проволоки класса IIA по ГОСТ 9389 от минус 180 до плюс 120 °С, из стали марок 65Г, 70С3А, 60С2А, 65С2ВА и из проволоки класса I по ГОСТ 9389 от минус 60 до плюс 120 °С. В случаях использования пружин при более высоких температурах рекомендуется учитывать температурные изменения модуля.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Справочное
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О НАЗНАЧЕНИИ ВЫСОКОЙ ТВЕРДОСТИ ДЛЯ ПРУЖИН III КЛАССА
Установлено, что пружины сжатия, работающие в режиме интенсивного соударения витков, преждевременно выходят из строя, главным образом, по причине поломок опорных витков, а также по причине быстрой потери сил в результате остаточных деформаций.
Назначение высокой твердости способствует возрастанию упругих свойств и предела прочности Rm пружинных материалов, в результате чего остаточные деформации резко уменьшаются и благодаря этому пружины более продолжительное время работают без поломок и без недопустимых потерь сил.
У применяемых марок стали безопасным для работоспособности пружин III класса является интервал твердости HRC э 53,5 ... 58,0, однако условием для этого служит обязательное применение дробеструйной обработки независимо от требуемых норм выносливости. Важной предпосылкой назначения высокой твердости служит также всемерное сокращение периодов нагрева для закалки и установление продолжительности отпуска на заданную твердость не менее 45 мин при нагреве в жидких ваннах и не менее 1 ч при нагреве в воздушной среде.
Все пружины, закаливаемые на высокую твердость, в зависимости от уровня требований к стабильности размеров и сил, а также с целью контроля дефектов металла рекомендуется подвергать заневоливанию до соприкосновения витков, также копровой или стендовой отбивке.
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ
1 . РАЗРАБОТЧИКИ
Б.А. Станкевич (руководитель темы); О.Н. Магницкий, д-р. техн. наук; А.А. Косилов; Б.Н. Крюков; Е.А. Караштин, канд. техн. наук
2 . УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 19.12.86 № 4007
3 . Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 5616-86
4 . ВЗАМЕН ГОСТ 13764-68
5 . ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
Обозначение НТД, на который дана ссылка |
Номер пункта, приложения |
Обозначение НТД, на который дана ссылка |
Номер пункта, приложения |
ГОСТ 1050-88 |
1 |
ГОСТ 13769-86 |
1 |
ГОСТ 1071-81 |
1 |
ГОСТ 13770-86 |
1 |
ГОСТ 1435-90 |
1 |
ГОСТ 13771-86 |
1 |
ГОСТ 2590-88 |
1 |
ГОСТ 13772-86 |
1 |
ГОСТ 2771-81 |
1 |
ГОСТ 13773-86 |
1 |
ГОСТ 9389-75 |
1 ; приложение 2 |
ГОСТ 13774-86 |
1 |
ГОСТ 13764-86 |
Приложение 1 |
ГОСТ 13775-86 |
1 |
ГОСТ 13765-86 |
Приложение 1 |
ГОСТ 13776-86 |
1 |
ГОСТ 13766-86 |
1 |
ГОСТ 14959-79 |
1 |
ГОСТ 13767-86 |
1 |
ГОСТ 14963-78 |
1 |
ГОСТ 13768-86 |
1 |
ГОСТ 16118-70 |
1 |
6 . Ограничение срока действия снято по протоколу № 7-95 Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 11-95)
7 . ПЕРЕИЗДАНИЕ (август 1999 г.) с Изменением № 1, утвержденным в ноябре 1988 г. (ИУС 2-89)
СОДЕРЖАНИЕ
Приложение 1 Краткие сведения о выносливости и стойкости циклических и статических пружин . 3 Приложение 2 Краткие сведения о материалах . 4 Приложение 3 Краткие сведения о назначении высокой твердости для пружин III класса . 5 Информационные данные . 6 |