ПНСТ 13-2012 Пружины цилиндрические винтовые наноструктурированные тележек и ударно-тяговых приборов подвижного состава железных дорог. Технические условия

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ

СТАНДАРТ

ПРУЖИНЫ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ ВИНТОВЫЕ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫЕ ТЕЛЕЖЕК И УДАРНО-ТЯГОВЫХ ПРИБОРОВ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

Технические условия

Издание официальное

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью Научно-производственный инженерный центр Качество (ООО «НПИЦ -Качество»)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 229 «Крепежные изделия»

3 УТ8ЕРЖДЕН И ВВЕДЕН 8 ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 20 декабря 2012 г. № 13-ПНСТ

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта и проведения его мониторинга установлены ГОСТ Р 1.16-2011 (разделы 5 и 6).

Федеральное агентство ло техническому регулированию и метрологии собирает сведения о практическом применении настоящего стандарта. Данные сведения, а также замечания и предложения по содержанию стандарта можно направить не позднее чем за девять месяцев до истечения срока его действия разработчику настоящего стандарта по адресу: 426069. Удмуртская республика, г. Ижевск а/я 4304 и в Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии ло адресу: 119991. г. Москва Ленинский проспект д. 9.

в случае отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемых информационном указателе «Национальные стандарты» и журнале -Вестник технического регулирования». Уведомление будет размещено также на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет.

В настоящем стандарте использованы изобретения, защищенные патентами Российской Федерации № 2377091 на изобретение «Способ изготовления крупногабаритных пружин из стали». № 2373016 на изобретение «Агрегат для навивки стальных пружин». № 101659 на изобретение «Устройство навивки пружин». Патентообладатель - Шаврин Олег Иванович.

Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии не несет ответственность за объективность приведенной выше информации о патентных правах. При необходимости ее уточнения патентообладатель (лицензиар) может направить в национальный орган по стандартизации предложение внести в настоящий стандарт поправку.

© Стандартинформ, 2014

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ

ПРУЖИНЫ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ ВИНТОВЫЕ

НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫЕ ТЕЛЕЖЕК И УДАРНО-ТЯГОВЫХ ПРИБОРОВ ПОДВИЖНОГО

СОСТАВА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ Технические условия

Nanostructured screw cylindrical springs lor trucks and draw-and-buffer gears of railway rolling slock. Specitications

Срок действия — с 2014—01—01 по 2017—01—01

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на цилиндрические винтовые пружины сжатия из стали круглого сечения (далее - пружины), работающие при продольных и комбинированных (продольных и поперечных) нагрузках в рессорном подвешивании, возвращающих и амортизирующих устройствах на тележках, подвесках тяговых электродвигателей и ударно-тяговых приборах железнодорожного подвижного состава, изготавливаемые по технологии, обеспечивающей формирование контролируемой наноразмерной субструктуры материала пружины.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 8.697-2010 Государственная система обеспечения единства измерений. Межплоскостные расстояния в кристаллах. Методика выполнения измерений с помощью просвечивающего электронного микроскопа

ГОСТ Р 54128-2010 Пружины рессорного подвешивания тягового подвижного состава. Шкала эталонов микроструктур

ГОСТ Р 54326-2011 Пружины рессорного подвешивания железнодорожного подвижного состава. Метод испытаний на циклическую долговечность

ГОСТ 15.300-98 Система разработки и постановки продукции на производство. Испытания и приемка выпускаемой продукции

ГОСТ 1452-2011 Пружины цилиндрические винтовые тележек и ударно-тяговых приборов подвижного состава железных дорог. Технические условия

ГОСТ 1763-68 (СТ СЭВ 477-77, ИСО 3887:2003) Сталь. Методы определения глубины обезуг-лероженного слоя

ГОСТ 2590-2006 Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент

ГОСТ 5639-82 Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна

ГОСТ 1 (964-81 Дробь чугунная и стальная техническая. Общие технические условия

ГОСТ 13765-86 Пружины винтовые цилиндрические сжатия и растяжения из стали круглого сечения. Обозначение параметров, методика определения размеров

ГОСТ 14792-80 Детали и заготовки, вырезаемые кислородной и плазменно-дуговой резкой. Точность, качество поверхности реза

ГОСТ 14955-77 Сталь качественная круглая со специальной отделкой поверхности. Технические условия

ГОСТ 14959-79 Прокат из рессорно-пружинной углеродистой и легированной стали. Технические условия

ГОСТ 16118-70 Пружины винтовые цилиндрические сжатия и растяжения из стали круглого сечения. Технические условия

ГОСТ 18353-79 Контроль неразрушающий. Классификация видов и методов

ГОСТ 21014-88 Прокат черных металлов. Термины и определения дефектов поверхности

ГОСТ 22536.0-87 Сталь углеродистая и чугун нелегироаанный. Общие требования к методам анализа

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя ••Национальные стандарты» за текущий год Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то эго положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины с соответствующими определениями:

3.1 субструктура металла: Внутреннее строение зерен, характеризуемое типом, количеством и взаимным расположением дефектов кристаллической решетки.

3.2 наноразмерная субструктура: Субструктура, характеризуемая наличием элементов размером 100 нм и менее в одном из направлений измерения.

3.3 расчетная статическая нагрузка: Для пружин рессорного подвешивания - нагрузка, создаваемая массой надрессорного строения полностью экипированного локомотива или полностью загруженного вагона полезной нагрузкой, которая воздействует на пружину в продольном (осевом) направлении с учетом числа пружин и особенностей их установки в рессорном подвешивании подвижного состава. Для остальных пружин - нагрузка, возникающая при прогибе пружины после монтажа ее в сборочной единице, или нагрузка, создаваемая массой сборочной единицы, опирающейся на пружину (пружины).

3.4 расчетная рабочая нагрузка: Нагрузка, соответствующая расчетной статической и наибольшей дополнительной нормированной нагрузке (прогибу) или соответствующая наибольшему прогибу пружины в сборочной единице.

3.5 пробная нагрузка: Нагрузка, при которой достигается расчетное касательное напряжение кручения в материале пружины, не превышающее предела текучести, но не менее расчетной рабочей нагрузки.

Примечание - Величина пробной нагрузки является показателем стабильности режимов термообработки.

3.6 эаневолиаание: Однократное нагружение (с выдержкой не менее 24 ч) пружины до создания в ней напряжений свыше предела текучести материала или многократное (не менее трех раз) нагружение идентичной нагрузкой.

Примечание - Величина напряжений свыше предела текучести материала определяется расчетным методом.

3.7 дробенаклеп: Обработка дробью поверхности пружины с целью создания поверхностных сжимающих напряжений.

3.8 основной металл: Поперечное сечение витка пружины, за исключением обеэуглероженно-го слоя.

3.9 обезуглероженный слой: Поверхностный слой металла, обедненный углеродом.

3.10 В настоящем стандарте применены следующие обозначения:

d- диаметр прутка пружины, мм;

D-средний диаметр пружины, мм:

Л - высота пружины под расчетной статической нагрузкой, мм:

а - зазор между рабочими витками в свободном состоянии, мм.

4 Технические требования

4.1 Пружины должны быть изготовлены из проката круглого сечения диаметром более 10 мм рессорно-пружинной легированной стали марок 55С2. 60С2, 55С2А. 60С2ХА. 60С2ХФА. 65С2ВА ло ГОСТ 14959. Допускается изготовление пружин из других марок стали с механическими свойствами проката не ниже норм, указанных в ГОСТ 14959 для стали марки 55С2.

4.2 Пружины должны изготавливаться из проката категории ЗБ или ЗВ по ГОСТ 14959 оо слеци-альной отделкой поверхности стали ло ГОСТ 14955 и соответствовать:

- по параметру шероховатости и допустимым дефектам поверхности - не хуже группы отделки Г;

- по предельному отклонению диаметра от номинального размера - не более квалитета /?1 1.

4.3 По согласованию с заказчиком при изготовлении пружин, кроме пружин рессорного подвешивания. допускается применять сортовой горячекатаный круглый прокат повышенной точности по ГОСТ 2590 из стали марок 55С2, 55С2А, 60С2. 60С2А. Требования к качеству поверхности горячекатаного проката круглого сечения - по ГОСТ 14959.

4.4 Пружины должны изготовляться горячей навивкой на оправку из прутков-заготовок без оттяжки концов с поджатием опорных витков на 0.7-0.8 дуги окружности.

Поджатые опорные витки пружины перед механической обработкой допускается подрезать плазменно-дуговой резкой по ГОСТ 14792 с учетом необходимого припуска на механическую обработку с полным удалением зоны термического влияния или другим способом, не приводящим к структурным изменениям материала.

4.4.1 Опорные поверхности пружин должны быть механически обработаны на дуге от 0.7 до 0.8 окружности от конца опорного витка, параметр Яа шероховатости опорной поверхности - не более 25 мкм. Высота конца опорного витка готовых пружин должна быть от 0.24 до 0.33d и шириной не менее 0.74.

При установке пружин на опоры в виде фигурных шайб опорные витки допускается не обрабатывать.

4.4.2 Концы опорных витков не должны иметь острых углов, уступов и заусенцев.

4.4.3 Требования к зазорам между концами опорных витков и рабочими витками по ГОСТ 1452 (пункт 4.6.6).

4.4.4 Допуск плоскостности механически обработанных поверхностей опорных витков должен составлять 0.0080, мм.

4.5 Пружины из сталей марок S5C2. 60С2, 55С2А, 60С2ХА. 60С2ХФА, 65С2ВА по ГОСТ 14959 должны быть термически обработаны с обеспечением твердости от 41,5 до 52 HRC.

Не допускается проводить повторных закалок.

4.6 Микроструктура обезуглероженного слоя и основного металла пружин должна соответствовать эталонам по ГОСТ Р 54128.

4.7 Субструктура материала пружин должна соответствовать специальным эталонам, согласованным между заказчиком и предприятием-изготовителем.

Необходимость проверки субструктуры определяется по согласованию между заказчиком и предприятием-изготовителем.

4.8 Глубина обезуглероженного слоя для пружин, изготовленных из проката по 4.2, не должна быть более 0.05 мм.

4.9 Глубина обезуглероженного слоя для пружин, изготовленных из горячекатаного проката по 4.3, не должна быть более 0,0254.

4.10 Для повышения несущей способности пружины должны быть упрочнены одним из методов: дробенаклепом. заневоливанием или другими методами.

Допускается применять сочетание двух и более методов упрочнения.

В случае применения дробенаклепа должна быть использована литая стальная дробь ДСЛ с номерами от 08 до 1,8 по ГОСТ 11964. Дробенаклелу пружины подвергают после термической и механической обработки. Допускается обработка дробью опорных поверхностей пружины.

4.11 Остаточная деформация пружины (осадка) после воздействия на нее пробной нагрузкой не допускается.

Значение пробной нагрузки должно быть указано в технических требованиях чертежа пружины.

4.12 Предельные отклонения размеров пружин.

4.12.1 Предельные отклонения высоты пружины под расчетной статической нагрузкой не должны превышать ±0.015Л, мм. При атом прогиб пружин под расчетной статической нагрузкой не контролируют.

Предельные отклонения высоты пружин е свободном состоянии следует определять в соответствии с таблицей 1.

Таблица 1_8 миллиметрах

4.12.2 Предельные отклонения внутреннего диаметра пружин должны составлять не более ±0.1 мм.

Допускается назначать предельные отклонения наружного диаметра пружин исходя из предельных отклонений на внутренний диаметр и диаметр прутка. Не допускается одновременное назначение предельных отклонений наружного и внутреннего диаметров пружин.

4.12.3 Разность между максимальным и минимальным значениями шага навивки рабочих витков пружин не должна превышать 0.08а. мм.

4.12.4 Предельное отклонение полного числа витков пружины по ГОСТ 1452 (пункт 4.13.5).

4.12.5 Допуск перпендикулярности оси пружины в свободном состоянии относительно опорных поверхностей по ГОСТ 1452 (пункт 4.13.6).

4.12.6 Предельные отклонения, указанные в 4.12.1 - 4.12.3. не распространяются на занево-ленные пружины ударно-тяговых приборов и устанавливаются по согласованию с заказчиком.

4.13 Требования к качеству поверхности пружин по ГОСТ 1452 (подраздел 4.14).

4.14 На боковой поверхности опорных витков допускается зачистка дефектов глубиной не более 0,02dс обеспечением плавного перехода к образующей поверхности.

4.15 Циклическая долговечность пружин рессорного подвешивания подвижного состава должна обеспечивать срок их службы в эксплуатации в течение всего срока эксплуатации сборочной единицы, в которой используются данные пружины.

Для пружин, используемых в ударно-тяговых приборах или подвесках тяговых электродвигателей, параметр и значения циклической долговечности устанавливаются по согласованию с заказчиком.

4.16 Требования к покрытию пружин по ГОСТ 1452 (подраздел 4.17).

4.17 Пружины должны иметь основную маркировку, содержащую:

• условный номер предприятия-изготовителя:

• год и месяц изготовления (приемки):

- знак «Н” о применении технологии формирования наноразмерной субструктуры в материале пружины.

По требованию заказчика на пружины рессорного подвешивания накосят дополнительную маркировку:

• марку стали:

• значение расчетной статической нагрузки пружины, кН:

• значение высоты пружины, мм. под расчетной статической нагрузкой или значение статического прогиба, мм. под расчетной статической нагрузкой.

4.17.1 Места и способы нанесения основной и дополнительной маркировки, а также места и способы нанесения клейм контрольных испытаний и окончательной приемки должны быть указаны в конструкторской документации на пружину.

4.17.2 Допускается удалять нечеткую маркировку и заменять ее биркой с полной маркировкой пружины.

Маркировка и бирка должны сохраняться в течение всего срока службы пружины. Допускаются другие способы маркирования и материалы для изготовления и крепления бирок.

5 Правила приемки

5.1 Пружины подвергают контролю на соответствие требованиям настоящего стандарта на приемо-сдаточных, периодических - по ГОСТ 15.300, типовых испытаниях и испытаниях для обязательного подтверждения соответствия.

5.2 При приемо-сдаточных испытаниях предприятие-изготовитель проводит контроль всех параметров пружины на соответствие требованиям настоящего стандарта, кроме требований, указанных в 4.6 - 4.9 и 4.16.

При изготовлении пружин на автоматических линиях номенклатуру контролируемых параметров устанавливают по согласованию с заказчиком.

5.2.1 Изготовленные пружины предъявляют для контроля партиями.

5.2.2 При предъявлении партии пружин числом до 10 штук включительно контролю подвергают все пружины.

Требования кобъему выборочного контроля по ГОСТ 1452 (пункт 5.2.2).

5.2.3 Один раз в месяц пружины должны быть подвергнуты металлографическому анализу (4.6, 4.8, 4.9) и анализу субструктуры металла (4.7). Контролю подлежит одна из всех пружин, изготавливаемых из прутка одного диаметра и стали одной марки. При объемах выпуска менее 100 штук в месяц или по согласованию с заказчиком (кроме пружин рессорного подвешивания) пружины подвергают металлографическому анализу и анализу субструктуры один раз в три месяца, но не реже чем после изготовления каждой 200-й пружины.

По согласованию между заказчиком и предприятием-изготовителем соответствие субструктуры металла пружины специальным эталонам (4.7) может гарантироваться предприятием-изготовителем за счет соблюдения технологических режимов изготовления пружин.

Схема вырезки образца для анализа субструктуры согласовывается между заказчиком и предприятием-изготовителем.

5.3 Для подтверждения стабильности качества и возможности продолжения выпуска пружин изготовитель должен подвергать их периодическим испытаниям не реже одного раза в год в порядке, установленном ГОСТ 15.309. Периодические испытания должны включать в себя контроль циклической долговечности, микроструктуры обезуглероженного слоя и основного металла пружины, а также по согласованию между заказчиком и предприятием-изготовителем контроль субструктуры материала пружины.

5.3.1 Испытаниям подлежат две пружины каждого типа с наибольшей расчетной статической нагрузкой, находящиеся в производстве, из партии, прошедшей приемо-сдаточные испытания. К одному типу относят пружины из стали одной марки, с одинаковым диаметром прутка и индексом г по ГОСТ 13765, находящемся в одном из трех диапазонов: &5,0; 5.0<Й7,5: *>7,5.

Пружины, не предназначенные для рессорного подвешивания, подвергают испытаниям на циклическую долговечность в соответствии с требованиями, согласованными с заказчиком.

5.3.2 Порядок действий при неудовлетворительных результатах периодических испытаний по какому-либо из проверяемых требований по ГОСТ 1452 (пункт 5.3.2).

5.4 Требования к типовым испытаниям по ГОСТ 1452 (подразделы 5.4. 5.5).

5.5 Требования к испытаниям для обязательного подтверждения соответствия по ГОСТ 1452 (подраздел 5.6).

5.6 Требования к утилизации пружин, прошедших испытания на циклическую усталость, по ГОСТ 1452 (подраздел 5.7).

6 Методы контроля

6.1 Контроль пружин проводят до их окраски после проверки остаточной деформации и при одинаковой температуре пружины и измерительных средств.

Погрешности, допускаемые при измерении линейных размеров. - по ГОСТ 8.051.

При контроле размеров свыше 500 мм предельная погрешность применяемого конкретного средства измерения не должна превышать 1/3 значения допуска, установленного настоящим стандартом.

В случае применения на приемо-сдаточных испытаниях метода разрушающего контроля решение об использовании для этой цели пружины, ее части или специально изготовленного образца должно быть согласовано с заказчиком.

6.2 Химический состав сталей, величину аустенитного зерна, качество поверхности проката, механические свойства проката (4.2, 4.3) проверяют по сопроводительному документу (сертификату) на металл по ГОСТ 7566. В случае отсутствия сертификата определение химического состава сталей проводят по ГОСТ 22536.0. величину зерна - по ГОСТ 5639.

Прутки-заготовки подвергают сплошному входному контролю на наличие поверхностных дефектов по ГОСТ 21014 и внутренних дефектов (пористость, трещины, неметаллические включения) акустическими методами нераэрушающего контроля по ГОСТ 18353. Тил искусственного отражателя - сегментный паз глубиной, равной V'г предельного отклонения по диаметру прутка.

6.3 Требования к контролю поверхности пружин по ГОСТ 1452 (подразделы 6.3.6.4).

6.4 Контроль пружин на предмет трещин любого происхождения проводят по ГОСТ 1452 (подраздел 6.5).

6.5 Контроль остаточной деформации пружины проводят по ГОСТ 1452 (подраздел 6.6).

6.6 Требования к измерительному инструменту для контроля геометрических параметров пружин по ГОСТ 1452 (подраздел 6.7).

6.7 Предельные отклонения характеристик пружины: высоты в свободном состоянии (4.12.1), прогиба под расчетной статической нагрузкой (4.12.1), шага навивки рабочих витков (4.12.3), внутреннего или наружного диаметра (4.12.2), полного числа витков пружины (4.12.4) определяют по ГОСТ 16118.

Класс точности средств контроля нагружения пружин должен быть не хуже 2,5.

6.8 Высоту концов опорных витков пружины (4.4.1) измеряют по ГОСТ 1452 (подраздел 6.9).

6.9 Допуски плоскостности опорных витков пружины (4.4.4) определяют по ГОСТ 1452 (подраздел 6.10).

6.10 Зазоры между концами опорных витков и соседними рабочими витками (4.4.3) контролируют по ГОСТ 1452 (подразделы 6.11,6.12).

6.11 Отклонение от перпендикулярности оси пружины относительно опорных поверхностей (4.12.5) измеряют по ГОСТ 1452 (подраздел 6.13).

6.12 Контроль шероховатости поверхностей пружины (4.2, 4.4.1) проводят по ГОСТ 1452 (подраздел 6.14).

6.13 Измерение твердости материала пружины (4.5) проводят по ГОСТ 1452 (подраздел 6.15).

6.14 Определение глубины обезуглероженного слоя проводят по ГОСТ 1763.

Оценка микроструктуры (4.6) и структуры обезуглероженного слоя по ГОСТ 54128.

Оценка субструктуры материала по ГОСТ Р 8.697.

6.15 Эффективность дробенаклепа проверяют по [1].

6.16 Испытания на циклическую долговечность пружин проводят по ГОСТ Р 54326.

6.17 При проведении периодических испытаний или испытаний для обязательного подтверждения соответствия пружин контрольное число циклов нагружения (деформаций) должно быть Ы0⁶.

6.18 При проведении типовых испытаний пружин по 6.16 контрольное число циклов нагружения (деформаций) должно быть 10x 10⁶ с определением предела выносливости.

7 Транспортирование и хранение

Требования к транспортированию и хранению в соответствии с ГОСТ 1452 (раздел 7).

8 Гарантии изготовителя

8.1 Предприятие-изготовитель гарантирует соответствие пружин требованиям настоящего стандарта при соблюдении правил транспортирования, хранения и эксплуатации.

8.2 Гарантийный срок эксплуатации пружин должен быть равен сроку службы сборочной единицы, включающей в свой состав цилиндрическую пружину сжатия.

Библиография

[1 ] РД 32.49-95 Инструкция по дробенаклепу пружин и листовых рессор при из

готовлении и ремонте рессорного подвешивания подвижного состава

УДК 621.88:006 ОКС 45.060 Д55 ОКП31 8000

Ключевые слова: пружины цилиндрические винтовые наиоструктурированные, тележки, ударно-тяговые приборы, подвижной состав, продольные и комбинированные нагрузки, технические условия, методы контроля, транспортирование и хранение, гарантии изготовителя, каноразмерная субструктура

Подписано в печать 01.08.2014. Формат 60x84'/».

Уел. печ. л. 1,40. Тираж 50 экз. Зак. 2887.

Подготовлено на основе электронной версии, предоставленной разработчиком стандарта

123995 Москва. Гранатный лер.. 4.