标准QC-T637-2000_汽车发动机曲轴弯曲疲劳试验方法

Ｓ， （． ５ ２ Ｘ ＇ ＝ ０ ８ ． ） ０ － １
Ｓ２ （． －８ ０ Ｘ１ ＇ ＝ ５２ ．） ０
Ｓ， （． － ５ ２ Ｘ １＇ 一 ０８ ．） ０
６ ７ ３
Ｑ ／ ６７ ００ Ｃ Ｔ －２ ０ ３ 子样标 准差 ：
二 ＳＭ ．．．． （ 一 ｃ＿．．．． 、 丫 －－．．．…） ｓ ．．．． ， ．．． … ） ．．． ．
变异系数参照 附录 Ｂ确定 是否满足 ６４ ．．
Байду номын сангаас
变 系 异 数
， ，／ 一 ． ． ・・ ・ ・・ ・・・ １ Ｓ ，１ ・ ・． ・・ ・・ ・・ ・ … （ ＝ Ａ ． ・・ ・・ ・・ ・ … ． ， － ５ ）
６ 试验方法
６１ 试验循环基数 取 １７并在试 验报 告中注明。 ． ０， ６２ 判据 ６２１ 承载 能力 ： ．． 曲轴疲 劳承载能力 以弯矩 为判据 ， 但不排 除各企业可 以采用其 它指标 （ 如： 、 例 力 应力 …） 作为 自己的内控判据 ６２２ 试样开 裂 ： ．． 试样产生 疲劳裂纹的特征是 系统 共振频 率下降 。规定下 降量为开始试验 时频 率的 １ ％ 作为试样 开裂的判据 。如果是委托试验 ， 双方也 可以经过协商 另行规定 ， 但这时 的开裂判据应在试验报告
Ｑ ／ ６ ７ ００ Ｃ Ｔ －２ ０ ３
前
由机械工 业部通知废除。 本标 准与原 ￥ ８ ９３ Ｊ ３５－１８ 标 准的主要区别在于 ： ２ １ ）统一规定循环基数 Ｎｏ ０； ＝１＇ ２ 要求试验机精度 提高 到优于士３ ） ％；
言
原机械工业部标准 Ｊ ３５－ １８ 汽车发 动机曲轴弯 曲疲劳台架试 验方法》己于 １９ ３月 １ Ｂ ８ ９３《 ２ ９８年 ２日
６３３ 无 限寿命疲劳极限估算 、 ．． Ｓ－Ｎ 曲线及 Ｐ －Ｎ 曲线的拟合 －Ｓ 将不 同载荷 下用成组法求得 的结果与升降法测得 的疲 劳极限结合在一起 ， 就组成 了这种型号曲轴 的 Ｓ －Ｎ 曲线 ， 并且将成为今后进行统计推 断的依据。按 三参数幂函数 拟合 Ｓ －Ｎ 曲线 ：
ｍ 一（ Ｓ），．，… 、 ・．．．．． 、３ ＿ Ｚ ， ．． … ・．．．．．． （ ， ／ ．． ．・ ，．．．． ・．．．一 ）
式 中 ：Ｓ 导 （ ＋Ｓ十 ） ２ ， Ｓ； ； ／
Ｓ，；． ； ＋分别是出现相反结 果的相邻两级试验载荷 ， ，．．． Ｓ ： ２ ．． 二１ ． ． ． ， 一有效数据的对子数 目 ， 一
符 号 术 语 单 位 定 义
Ｎ
循 环荃数
次
测定疲劳强度时 ， 人为规定 的一个载 荷循环 次数界限 试样超过该界限 即中止试验。 对 高周疲劳通常规定 Ｎ ＝ｔ， ｏ 通过试验确定的一个试样 至疲劳 失效时所经受的规定交变载荷次数 从载荷— 寿命 曲线上所确定的恰好在 Ｎ 次循环时失效 的一个 载荷估 计值。 载荷用弯
失效棍奉 尸 ％
对致寿命ＩＮ ｇ
图 １ 三组不同载荷下失效概率与对数疲劳寿命之 间的关 系
６３２ 升降法 ．．
用升降法测 定曲拐 的 Ｍ－确定 曲轴 的疲 劳极限 Ｍ－， １ １首批试样数量不 得小于 １ ８个， 试验 前应对全部 试样编号并随机化处 理 ， 以保证 获得六对 有效数据。 弯矩增量 Ｍ Ａ 一般在预计疲 劳极 限的 ５ ％以内 ， 试验可在 三至五级 弯矩水平下 进行 。 应使第一根试样 的试 验弯矩水平略 高于预计的 Ｍ－。 据上一根试样的试验结果 （ 根 失效或 通过）决定下一根试样 的试验水 ， 平（ 降低或升 高）直至完成全部试验 。 ， 对第一次 出现相反结果 （ 失效和通过 ； 通过和失效） 以前 的数据 ， 如在 以后 的试验数据波动 范围之外 ， 以舍弃 ； 则予 如在上述波动范 围之 内， 则作为有效数据加 以利用 ， 即在试验 过程 中， 陆续将 它们平移到第一对相反结 果之后， 作为该试样所在 弯矩水平 下的第一个有效数据 。 所用 计算公式如下 ： 承载弯矩疲劳极 限 ：
式中 ａ— 装 置试验力矩示值 相对误差 ； ｖ 力矩 重复性相对误差 ； － 装置试验 — 静标定 力矩对应 的应变值 ； — 装 置动态力矩示值与静标定力矩 相等 时， 在试样上动态应变峰值 三次读数 的平均值 ； Ｅ．— 同一组动态应 变峰值读数中的最大值 ； ； ． ． ．
试验装置
５１ 疲劳试验 装置应通过 国家计量器具 的型式批 准， ． 试验频率及载荷应保证不会 导致试样危险截面产生
局部 发热， 频率应控制在 ２ Ｈ －２０ 范围内。 ０ ０ Ｈ ｚ ｚ
５２ 试验采用夹 具上某一定点 的加速度值作为载荷控制 参数 ， ． 因为这样引起 的载荷 系统误差最小 。一般 采用加速 度传感器 ， 也可选用位移或应变传感器 。 在实际工作中允许通过调节 中间放 大环节使传感器的 电 压输出量 直接表示成为载荷 值（ 为归一化处理 ） 称 。 ５３ 试验系统采用 静标动测法通 过试样上 的应变值作 为中间量对试 验载荷进行检定 。 验力矩示值的相 ． 试 对误差不 应大于士３ ， 值的重复性相对误差不应大于 ３ｏ ％ 示 ０。计算公 式如下 ：
也 可以将试 验结果在正态概率纸上检验在 该载荷下的失效 概率一对 数寿命关系是否符合对数 正态分 布（ 检验各点是否在一 直线 上） 。在满 足所要求 的最 小相关 系数 的情况下 ， 计算 中值对数寿命 和标准差 ， 并 通过检验 变异系数 确定是否 已经满足本标准 中 ６４最后 画出失效概率— 对数寿命 图， ．， 见图 １
Ｎ
疲 劳寿命
次
户
疲 劳强度
Ｎ ・ｍ
矩表示
Ｍ ’
Ｓ，ｉ １ ． 二 （ ． ＂ｒ） ２＂ｉ ｏ
在指定循环基 数下 ． 母体的 中值 疲劳承载能 力， 亦即母体 的 ５ ％能经 受规定 的循 环基 ０
疲 劳极限
Ｎ ・ｍ
数而不产生裂纹或 断裂 的一个 载荷估计值 子样总数为 ，的一组试验 中， ， 第 次独立试验所使用的交变载 荷幅 试 验载荷用弯矩表
６ ３４
中华 人 民共和 国汽车行 业标准
Ｑ ／ ６７ ００ Ｃ ＇ ３－２０ ｒ
汽车发动机 曲轴弯 曲疲劳试验方法
１ 范围
本标准规定了汽车发动机 曲轴 曲拐试 样的台架疲劳试验方法 、 数据处 理方法 和试验精度要求 。 本标准适用于下列情形 ： 曲轴疲劳强度评估试验 、 新设计、 变更工艺 、 变更材料 、 货源鉴定 、 产品质量抽 检及其它认 为可能引起疲 劳强度显 著变化等情 况。
３ 用一定 率下的 ） 存活 承载能力来表达曲轴的可靠性， 取消“ 安全系数” 应该）１３ 定 ； ． 的规
４ 用数理统计方法处理 疲劳试验数据 ； ） ５ 规定了试验结 果的置 信度和相对误差 。 ） 附录 Ａ、 附录 Ｂ和附 录 Ｃ都是标准的附录 。 本标准由国家机械工业局提 出。 本标准由全国汽车标准化技术 委员会 归口。 本标准起草单位 ： 东风汽车公 司工艺研 究所 。 本标准主要起草人 ： 徐家炽
试 验载荷
Ｎ ・ｍ ｎ ：
在升降法相邻 两级试验载荷下 ， 出现相 反试 验结果 （ 通过 和失效） 的二个独 立试验组成
ｎ
对子数 目
“ 一对” 。所有这些对 的总数 ， 称为对子数 目 升降法相邻两级 载荷的平均值 ．设第 ２ 次试验载荷为 筑 ， ＋１ 第 次试验 为 Ｓ｝， 瓦 则
Ｎ ・ｍ
Ｓ
平均试验
＝ （． －．／ Ｓ＋Ｓ ） ２
Ｎ ・ｍ
｛
Ｍ １
名义工作弯矩
按附录 Ａ规定方法 ， 计算得到的 曲轴工作时承受 弯矩的一个理论枯计值
国家 机 械 工 业 局 ２ ０－ １１ ０ ００ － ９批 准
２ ０ －７ ０ ０ ００ －１实施
６ ３５
Ｑ ／ ６７ ２０ ｃ Ｔ － ００ ３
９ 「Ｅ ： Ｘ ％ ・ ・・・・・・・・・・・ 一 （一 ； ； ， ］ ． Ｅ ／ ） １０ ０ ・ ・・・・・・・ ・・・…… （） ・ ・・・・・・ ・・・・ ・ １ ｔ ｂ （ 、 。．／ ］ １０ ・・・・・・・・・・・・ （） ・・・一 ２ ＝ＣＥ 一 二）Ｅ Ｘ ０％ ・・・・・・・・ ・・・ ； ， ・・・・・・・・
４ 抽样
４１ 试样 应是经由稳定工艺生 产的同一批工业产品 ， ． 数量不少 于 ３ 根并经质量检验 确认符合 产品图样 、 ０ 工艺及材料规定 ， 中随机抽样 。 从 ４２ 试样数量 应能保证试验精度满足本标 准 ６４ ． ．． ４３ 由曲轴上截取 试样的方法 ， ． 应保证能获得曲轴 中疲劳强度最薄弱 的部位 ， 并用简 图形式作 出规 定 ， 在 以后同类试验 中保持不 变。 ４４ 试验开始前 ． 应统一编号 。试验顺序应按编号随机化处理后进行 。 ． 试样
‘朋 态应变峰值读数中的 ｎ— 同 一组动 最小值。
力值 检定应使用量程适 当的三等标准测力仪 。应变测 量应使用准确度为 １ ％的电阻应变仪或应变放 大器。力臂长度测量精度应优 于 。 １ ． ％． ５４ 当对 系统检定结果产 生疑问时 ， ． 可根据力学惯性原理 ， 计算在一定 弯矩 下夹具上某点 的加速度值来 进行复核 ， 时所用的传感器应事先进行 检定， 但这 确保所得加速度值误差不大于 士３ ０ ％ ５５ 系统应至少每 年检定 一次 ， 感器的归一化值进行修正并作好记录 。所用测试仪表需有 计量 部门 ． 对传 定期检验 合格证明。根据工作需要 ， 系统也可 以在每进行一组试验之前检定 一次。
中注明
６３ 试验程序 ． 曲拐试 样 －Ｎ 曲线的测定是曲轴承载能力评估 的基础 ， Ｓ 可由成组法和 升降法两 部分试验组成 。 成组
６３ ６
Ｑ ／ ６７ ００ Ｃ Ｔ －２０ ３ 法取 三个组 ， 分别获得 三个载荷水平下具有 ５ ％存活率 的对数 中值寿命 ； ０ 升降法则 用以获取具 有 ５肠存 ０ 活率 的条 件疲劳极限 。 用 上述 ４个点组成 Ｓ －Ｎ 曲线 ， 然后按 三参数幕 函数 的形式拟合 获得具有 ５ ％存活率 的Ｓ－Ｎ 曲线 ， ０ 并且根据 各点的标准差 推算 出不同失效概 率的 Ｐ －Ｎ 曲线 。具体步骤如下 －Ｓ ６Ｉ１ 成组试验 法 ． 用成 组法评估曲轴在过载 时的疲 劳强 度。在一个较高的载荷下， 用一组不少于 ８ 的试样 ， 它们 个 测定 对数疲 劳寿命 Ｎ， 的平均值和标准差 ， 就构成 了成组法的试验结果 ， 其精度应 满足 ６４ ．． 成组试 验法三组载荷水平 的选择应使 曲拐断裂的循 环次数分别在 下列范围内 ：