Что такое класс и разряд пружины

ГОСТ 13764-86* «Пружины винтовые цилиндрические сжатия и растяжения из стали круглого сечения. Классификация»

Настоящий стандарт распространяется на пружины, предназначенные для работы в неагрессивных средах при температуре от минус 60 °С до плюс 120 °С.

Обозначение:	ГОСТ 13764-86*
Название рус.:	Пружины винтовые цилиндрические сжатия и растяжения из стали круглого сечения. Классификация
Статус:	действующий ПЕРЕИЗДАНИЕ (август 1999 г.) с Изменением № 1, утвержденным в ноябре 1988 г. (ИУС 2-89)
Заменяет собой:	ГОСТ 13764-68
Дата актуализации текста:	01.10.2008
Дата добавления в базу:	01.02.2009
Дата введения в действие:	01.07.1988
Утвержден:	Госстандарт СССР (19.12.1986)
Опубликован:	Издательство стандартов № 1986<br>ИПК Издательство стандартов № 1999

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

СЖАТИЯ И РАСТЯЖЕНИЯ ИЗ СТАЛИ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ

Классификация

Cylindrical helical compression (tension) springs made of round steel. Classification

ГОСТ
13764-86

Дата введения 01.07.88

Настоящий стандартраспространяется на пружины, предназначенные для работы в неагрессивных средахпри температуре от минус 60 °С до плюс 120 °С.

1 . Пружины разделяются на классы, виды и разряды в соответствии суказанными в табл. 1 и 2 .

Выносливость N_F (установленная безотказная наработка), циклы, не менее

Инерционное соударение витков

Сжатия и растяжения

Сжатия и растяжения

Циклическое и статическое

где v _max — наибольшая скорость перемещения подвижного конца пружины при нагружении илипри разгрузке, м/с;

v _к — критическая скорость пружины сжатия(соответствует возникновению соударения витков пружины от сил инерции), м/с.

Сила пружины при максимальной деформации, F ₃ , H

Диаметр проволоки (прутка) d , мм

Твердость после термообработки, HRC _э

Максимальное касательное напряжение при кручении t ₃ , МПа

Требование к упрочнению

Стандарт на основные параметры витков пружин

Стандарт на заготовку

Одножильные сжатия и растяжения

По ГОСТ 1050 и ГОСТ 1435

Проволока класса I по ГОСТ 9389

Для повышения циклической стойкости рекомендуется упрочнение дробью

Проволока классов II и II А по ГОСТ 9389

51ХФА-Ш по ГОСТ 14959

Проволока по ГОСТ 1071

60С2А; 65С2ВА; 70С3А по ГОСТ 14959

Проволока по ГОСТ 14963

51ХФА по ГОСТ 14959

Проволока по ГОСТ 14963

60С2А; 65С2ВА; 70С3А; 60С2; 60С2ХА; 60С2ХФА; 51ХФА по ГОСТ 14959

Сталь горячекатаная круглая по ГОСТ 2590

Одножильные сжатия и растяжения

По ГОСТ 1050 и ГОСТ 1435

Проволока класса I по ГОСТ 9389

Проволока классов II и II А по ГОСТ 9389

51ХФА-Ш по ГОСТ 14959

Проволока по ГОСТ 1071

60С2А; 65С2ВА по ГОСТ 14959

Проволока по ГОСТ 14963

65Г по ГОСТ 14959

Проволока по ГОСТ 2771

51ХФА по ГОСТ 14959

Проволока по ГОСТ 14963

60С2А; 60С2; 65С2ВА; 70С3А; 51ХФА; 65Г; 60С2ХФА; 60С2ХА по ГОСТ 14959

Сталь горячекатаная круглая по ГОСТ 2590

По ГОСТ 1050 и ГОСТ 1435

Проволока класса I по ГОСТ 9389

60С2А; 65С2ВА; 70С3А по ГОСТ 14959

Проволока по ГОСТ 14963

Обязательно упрочнение дробью

60С2А; 65С2ВА; 70С3А по ГОСТ 14959

Сталь горячекатаная круглая по ГОСТ 2590

2 .Допускается использование основных параметров витков по ГОСТ 13766 , ГОСТ 13767 , ГОСТ 13770 , ГОСТ 13771 для пружин растяжения с предварительнымнапряжением.

Класс пружин характеризует режим нагружения ивыносливости, а также определяет основные требования к материалам и технологииизготовления.

Разряды пружин отражаютсведения о диапазонах сил, марках применяемых пружинных сталей, а также нормативахпо допускаемым напряжениям.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

2 . В стандарт включеныдополнительные требования, которые приведены в приложениях 1 — 3 .

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ВЫНОСЛИВОСТИ И СТОЙКОСТИЦИКЛИЧЕСКИХ И СТАТИЧЕСКИХ ПРУЖИН

При определенииразмеров пружин необходимо учитывать, что при v _max > v _к , помимо касательныхнапряжений кручения, возникают контактные напряжения от соударения витков,движущихся по инерции после замедления и остановок сопрягаемых с пружинамидеталей. Если соударение витков отсутствует, то лучшую выносливость имеютпружины с низкими напряжениями t ₃ , т.е. пружины I класса, промежуточную — циклические пружины II класса и худшую — пружины III класса.

При наличии интенсивногосоударения витков выносливость располагается в обратном порядке, т.е.повышается не с понижением, а с ростом t ₃ . В таком же порядке располагаетсяи стойкость, т.е. уменьшение остаточных деформаций или осадок пружин в процессеработы.

Средствами регулированиявыносливости и стойкости циклических пружин в рамках каждого класса принеизменных заданных значениях рабочего хода служат изменения разности междумаксимальным касательным напряжением при кручении t ₃ и касательным напряжениемпри рабочей деформации t ₂ .

Возрастание разности t ₃ — t ₂ обусловливает увеличениевыносливости и стойкости циклических пружин всех классов при одновременномвозрастании размеров узлов. Уменьшение разности t ₃ — t ₂ сопровождается обратнымиизменениями служебных качеств и размеров пространств в механизмах дляразмещения пружин.

Для пружин I классарасчетные напряжения и свойства металла регламентированы так, что при v _max / v _к < 1 обусловленнаястандартом выносливость пружин при действии силы F ₁ (сила пружины припредварительной деформации) обеспечивается при всех осуществимых расположенияхи величинах рабочих участков на силовых диаграммах (разности напряжений t ₃ — t ₂ и t ₂ — t ₁ где t ₁ — касательноенапряжение при предварительной деформации).

Циклические пружины II класса при v _max / v _к < 1 в зависимости отрасположения и величин рабочих участков могут быть поставлены в условия какнеограниченной, так и ограниченной выносливости.

Циклические пружины III класса при всех отношениях v _max / v _к и величинах относительногоинерционного зазора пружин d не более 0,4 [формула ( 1 ) ГОСТ13765] характеризуются ограниченной выносливостью, поскольку они рассчитанына 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 соскоростью v _max менее v _к , относятся ко II классу. Вводимые стандартом ограничения расчетных напряжений и свойствпроволоки (ГОСТ 13764, табл. 2 )обеспечивают неограниченную стойкость статических пружин при остаточныхдеформациях не более 15 % величины максимальной деформации s ₃ .

Допустимые остаточныедеформации статических пружин регламентируются координацией сил пружины прирабочей деформации s ₃ на силовых диаграммах,причем увеличение разности F ₃ — F ₂ способствует уменьшениюостаточных деформаций.

Технологические средстварегулирования выносливости и стойкости пружин определяются документацией натехнические условия.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О МАТЕРИАЛАХ

Имеющиеся в промышленностимарки пружинной стали характеризуются следующими свойствами и условиямиприменения.

Проволока класса I по ГОСТ9389. Высокаяразрывная прочность. Наличие больших остаточных напряжений первого рода (отволочения и навивки) обусловливает появление остаточных деформаций пружин принапряжениях t ₃ > 0,32 R_m . При v _max > v _к остаточные деформациивысоки независимо от применения операции заневоливания. В связи с указаннымпроволока класса I по ГОСТ9389 назначается для пружин III класса в виде трехжильныхтросов.

Проволока классов II и II А по ГОСТ9389. Отличаетсяот проволоки класса I уменьшенной прочностью при разрыве и повышенной пластичностью. Применяетсядля изделий, работающих при низких температурах, а также для пружин растяжениясо сложными конструкциями зацепов. Проволока класса II А отличается от проволокикласса II более высокой точностью размеров, уменьшением вредных примесей вметалле и дальнейшим повышением пластичности.

Сталь марки 65Г. Повышенная склонность кобразованию закалочных трещин. Применяется с целью удешевления продукции дляизделий массового производства в случаях, когда поломки пружин не вызываютнарушения функционирования деталей механизмов и не связаны с трудоемкимизаменами.

Сталь марки 51ХФА. Повышеннаятеплоустойчивость. Закаливается на твердость не более 53,5 HRC _э . В результате высокихупругих и вязких свойств служит лучшим материалом для пружин I класса.

Сталь марок 60С2А, 60С2. Высокие упругие и вязкиесвойства. Повышенная склонность к графитизации и недостаточная прокаливаемостьпри сечениях d > 20 мм. Широкаяприменимость 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 состалью 60С2А), повышенные вязкость, жаропрочность и хладостойкость, хорошаяциклическая прочность и релаксационная стойкость в широком диапазоне циклическихизменений температур. Предпочтительное применение в сечениях проволоки от 30 мми выше.

Сталь марки 65С2ВА. Высокие упругие свойства ивязкость. 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 диаметрахпроволоки d > 20 мм. Заменителем служитсталь 60С2Н2А.

Примечание . Преимущественное практическое использование пружин изстали 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 ГОСТ9389 от минус 180 до плюс 120 °С, из стали марок 65Г, 70С3А, 60С2А, 65С2ВАи из проволоки класса I по ГОСТ9389 от минус 60 до плюс 120 °С. В случаях использования пружин при болеевысоких температурах рекомендуется учитывать температурные изменения модуля.

(Измененная редакция, Изм. №1).

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О НАЗНАЧЕНИИ ВЫСОКОЙ ТВЕРДОСТИ ДЛЯПРУЖИН III КЛАССА

Установлено, что пружинысжатия, работающие в режиме интенсивного соударения витков, преждевременновыходят из строя, главным образом, по причине поломок опорных витков, а такжепо причине быстрой потери сил в результате остаточных деформаций.

Назначение высокой твердостиспособствует возрастанию упругих свойств и предела прочности R_m пружинных материалов, врезультате чего остаточные деформации резко уменьшаются и благодаря этомупружины более продолжительное время работают без поломок и без недопустимыхпотерь сил.

У применяемых марок сталибезопасным для работоспособности пружин III класса является интервалтвердости HRC _э 53,5 . 58,0, однако условием для этого служитобязательное применение дробеструйной обработки независимо от требуемых нормвыносливости. Важной предпосылкой назначения высокой твердости служит такжевсемерное сокращение периодов нагрева для закалки и установлениепродолжительности отпуска на заданную твердость не менее 45 мин при нагреве вжидких ваннах и не менее 1 ч при нагреве в воздушной среде.

Все пружины, закаливаемые навысокую твердость, в зависимости от уровня требований к стабильности размеров исил, а также с целью контроля дефектов металла рекомендуется подвергатьзаневоливанию до соприкосновения витков, также копровой или стендовой отбивке.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

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 ПостановлениемГосударственного комитета СССР по стандартам от 19.12.86 № 4007

2. Классы и разряды пружин

Ниже рассматриваются винтовые цилиндрические пружины сжатия и растяжения из стали круглого сечения с индексами i = D/d от 4 до 12.

ГОСТ 13764-86 (в ред. 1990г.) распро­страняется на пружины из стали круглого се­чения для работы при температурах от -60 до +120°С в неагрессивных средах. Пружины разделяют на классы, виды и разряды (табл. 1 и 2).

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.

Отсутствие соударения витков у пружин сжатия определяется условием

где v_max — наибольшая скорость перемещения подвижного конца пружины при нагружении или при разгрузке, м/с; v_к — критическая ско­рость пружин сжатия, м/с (соответствует воз­никновению соударения витков пружины от сил инерции).

Выносливость и стойкость 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. Е

сли соударение витков отсутствует, то луч­шую выносливость имеют пружины с низкими напряжениями т3, т.е. пружины класса Iпо

табл. 1, промежуточную — циклические пружи­ны класса II и худшую—пружины класса III.

При наличии интенсивного соударения витков выносливость располагается в обрат­ном порядке, т.е. повышается не с понижени­ем, а с ростом τ₃. В таком же порядке располагается и стойкость, т.е. уменьшение оста­точных деформаций или осадок пружин в про­цессе работы.

1. Классы и виды пружин (ГОСТ 13764-86 в ред. 1990г.)

Класс пружин

Вид пружин

Нагружение

Выносливость N_F

(установленная безот­казная наработка), циклы, не менее

Инерционное соударение витков

Сжатия и растяжения

Циклическое и статическое

Примечание. Указанная выносливость не распространяется на зацепы пружин растяжения.

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 τ₃ и касательным напряжением при рабочей деформации τ₂.

Возрастания разности τ₃ — τ₂ обусловли­вают увеличение выносливости и стойкости циклических пружин всех классов при одно­временном возрастании размеров узлов. Уменьшение разности τ₃ — τ₂ 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 выносли­вость пружин при действии силы F₁ (сила пружины при предварительной деформации) обеспечивается при всех осуществимых рас­положениях и величинах рабочих участков на силовых диаграммах (разности напряжений τ₃ — τ₂ и τ₂ — τ₁, где τ₁ — касательное напря­жение при предварительной деформации).

Циклические пружины II класса при v_max/ v_к ≤ 1 в зависимости от расположения и размера 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 относительном инер­ционном зазоре пружин δ не более 0,4 харак­теризуются ограниченной выносливостью, поскольку они рассчитаны на предельно высокие касательные напряжения кручения, к которым при v_max/v_к>1 добавляются контактные на­пряжения от соударения витков.

Все статические пружины, длительно пребывающие в деформированном состоянии и периодически нагружаемые со скоростью v_max < v_к, относятся ко II классу. Вводимые ограничения расчетных напряжений и свойств проволоки (см. табл. 2) обеспечивают неогра­ниченную стойкость статических пружин при остаточных деформациях не более 15% макси­мальной деформации s₃.

Допустимые остаточные деформации ста­тических пружин регламентируются коорди­нацией сил пружины при рабочей деформации s₃ на силовых диаграммах, причем увеличение разности F₃ — F₂ способствует уменьшению остаточных деформаций.

Технологические средства регулирования выносливости и стойкости пружин определяются документацией на технические условия.