ГОСТ ISO 22423-2023 Подшипники скольжения. Испытание статической грузоподъемности, момента вращения, коэффициента трения и ресурса лепестковых газодинамических упорных подшипников скольжения

        ГОСТ ISO 22423-2023

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Подшипники скольжения

ИСПЫТАНИЕ СТАТИЧЕСКОЙ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ, МОМЕНТА ВРАЩЕНИЯ, КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ И РЕСУРСА ЛЕПЕСТКОВЫХ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ УПОРНЫХ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ

Plain bearings. Testing of static load capacity, bearing torque, friction coefficient and lifetime of gas-dynamic thrust foil plain bearings

МКС 21.100.10

Дата введения 2023-09-01

Предисловие

Цели, основные принципы и общие правила проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом "Управляющая компания ЕПК" (ОАО "УК ЕПК") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 5

2 ВНЕСЕН Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 307 "Подшипники качения и скольжения"

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 28 апреля 2023 г. N 161-П)

За принятие проголосовали:

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 17 мая 2023 г. N 329-ст межгосударственный стандарт ГОСТ ISO 22423-2023 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 сентября 2023 г.

5 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ISO 22423:2019* "Лепестковые подшипники. Испытание рабочих характеристик лепестковых упорных подшипников. Испытание статической грузоподъемности, момента вращения, коэффициента трения и ресурса" ("Foil bearings - Performance testing of foil thrust bearings - Testing of static load capacity, bearing torque, friction coefficient and lifetime", IDT).

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ 1.5 (подраздел 3.6).

Международный стандарт разработан Техническим комитетом ISO/TC 123 "Подшипники скольжения", подкомитетом CS 7 "Специальные типы подшипников скольжения" Международной организации по стандартизации (ISO)

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

7 Некоторые элементы настоящего стандарта могут быть объектом патентных прав. Сведения о патентах доступны на www.iso.org/patents

Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта и изменений к нему на территории указанных выше государств публикуется в указателях национальных стандартов, издаваемых в этих государствах, а также в сети Интернет на сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации.

В случае пересмотра, изменения или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации в каталоге "Межгосударственные стандарты"

Введение

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает метод сопоставления результатов испытания рабочих характеристик лепестковых газодинамических упорных подшипников скольжения (далее - подшипники), удерживаемых аэродинамической силой, создаваемой вращением вала, и смазываемых воздухом, а не смазочным маслом. Метод испытания, предлагаемый в настоящем стандарте, ставит своей целью спрогнозировать и оценить статическую грузоподъемность, момент вращения, коэффициент трения и ресурс подшипника, и сопоставить результаты с теми, которые получают в иных условиях испытания. Измеренная статическая грузоподъемность может быть различной в зависимости от возможностей использованного испытательного оборудования.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте нормативные ссылки отсутствуют.

3 Термины и определения

ИСО и МЭК поддерживают терминологические базы данных, используемые в целях стандартизации, по следующим адресам:

- платформа онлайн-просмотра ISO: доступна по ссылке https://www.iso.org/obp

- Электропедия IEC: доступна по ссылке http://www.electropedia.org/

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 (упорный) ротор (thrust runner, runner): Круглый диск, соединенный с валом, трущийся по поверхности верхнего лепестка.

Примечание - Поверхности ротора должны выполняться достаточно гладкими, чтобы формировать воздушную пленку между ротором и верхним лепестком.

3.2 всплытие (take-off): Этап обеспечения расстояния между ротором и верхним лепестком посредством развития аэродинамического давления между ними.

3.3 зазор (clearance): Кратчайшее расстояние между ротором и верхним лепестком.

3.4 момент вращения подшипника (bearing torque): Величина момента вращения, развивающаяся посредством трения вращения между ротором и верхним лепестком.

Примечание - Измерение момента вращения подшипника - согласно 7.3.

3.5 грузоподъемность (load capacity): Вес, который может выдерживать подшипник в установившемся режиме.

3.6 начальная нагрузка (initial load): Нагрузка, приложенная на вращающуюся систему в начале испытания.

Примечание - Она должна быть ниже, чем нагрузка, при которой определяются грузоподъемность и ресурс подшипника согласно 7.4 и 9.2.

3.7 эталонная нагрузка (reference load): Нагрузка, которая, как ожидается, будет поддерживаться подшипником.

Примечание - Расчет эталонной нагрузки - согласно 7.2.

3.8 статическая грузоподъемность (static load capacity): Максимальное значение нагрузки, оказываемое на подшипник в состоянии покоя.

Примечание - Измерение статической грузоподъемности - согласно 7.4.

3.9 коэффициент трения (friction coefficient): Аэродинамическое сопротивление потока газа между ротором и верхним лепестком.

Примечание - Измерение коэффициента трения в соответствии с разделом 8.

3.10 ресурс подшипника* (lifetime of bearing): Общее число испытательных циклов пуск-остановка подшипника, при котором пропадает слой покрытия.

_______________

* Для подшипников, применяемых без покрытия, общее число испытательных циклов пуск-остановка подшипника - перед появлением первого отказа.

Примечание - Измерение ресурса подшипника - в соответствии с разделом 9.

4 Обозначения

В настоящем стандарте применены следующие обозначения.

4.1 Основные параметры. Латинский алфавит

Таблица 1 -Обозначение. Основные параметры. Латинский алфавит

4.2 Основные параметры. Греческий алфавит

Таблица 2 - Обозначение. Основные параметры. Греческий алфавит

4.3 Дополнительные знаки. Подстрочные индексы

Таблица 3 - Обозначение. Дополнительные знаки. Подстрочные индексы

5 Цель испытания

Основной целью испытания являются измерение и оценка статической грузоподъемности, момента вращения, коэффициентов трения и ресурса подшипника. Они являются основными показателями рабочих характеристик подшипника как механического элемента с определенными размерами. Они тесно связаны с рабочими характеристиками механических систем, в которых применяются подшипники.

6 Условия испытания

6.1 Общие положения

Испытание статической грузоподъемности подшипника следует проводить после достижения равновесного состояния атмосферного давления, температуры и влажности окружающей среды, в которой работает подшипник. Рабочие характеристики подшипника определяют путем измерения момента вращения и частоты вращения вала. Необходимо определить частоту вращения всплытия, которая является частотой, при которой ротор плавает над верхним лепестком без контакта с ним. Рабочие характеристики подшипника измеряют и сравнивают при частоте вращения, которая выше частоты вращения всплытия.

6.2 Конструкция испытательного устройства

Установка для испытания подшипников должна быть рассчитана на контроль положения подшипника относительно ротора. Излишнее трение из-за несоосности подшипника может оказать серьезное влияние на результаты испытания. Его следует избегать, не только поддерживая постоянное расстояние между ротором и верхним лепестком, но также предотвращая любые нарушения, которые могут влиять на результаты испытания. Схематическое изображение испытательного устройства показано на рисунке 1. Испытательная нагрузка прикладывается движением нагружающей пластины, чтобы она давила на ротор, с использованием механической и/или пневматической системы.

6.3 Установка преобразователей

Для измерения момента вращения и статической грузоподъемности подшипников устанавливают оборудование (см. рисунок 1). Используя измерительную систему (см. рисунок 1), момент вращения подшипника и прилагаемую нагрузку измеряют и вычисляют согласно 7.3. Частоту вращения вала определяют с помощью измерителя частоты вращения. Для измерения температуры окружающего воздуха (газа) внутри подшипника устанавливают термопару. Для измерения температуры поверхности верхнего лепестка к нему должна быть приварена термопара, как показано на рисунке A.1 и A.2.

6.4 Испытуемые образцы

Гофрированный лепесток, верхний лепесток и пластину подшипника следует проектировать и изготовлять из материалов, подходящих для предполагаемого использования.

1 - нагружающая пластина; 2 - преобразователи силы; 3 - нагружающий вал; 4 - рычаг для измерения момента вращения; 5 - преобразователи силы; 6 - диск для установки испытуемого образца подшипника; 7 - термопара для измерения температуры воздуха (газа); 8 - термопара для измерения температуры поверхности верхнего лепестка; 9 - ротор; 10 - мотор; 11 - вал; 12 - испытуемый образец подшипника

Рисунок 1 - Система измерения момента вращения подшипника и прилагаемой нагрузки

7 Методы испытания

7.1 Основные положения

Частота вращения всплытия и значения параметров, необходимые для оценки грузоподъемности подшипника, должны оцениваться после того, как произошел достаточный предварительный нагрев. Значения этих параметров, связанных с испытанием и оценкой грузоподъемности, необходимо представлять в протоколе испытания, приведенном в приложении В.

7.2 Цикл пуск-остановочного испытания и оценка частоты вращения всплытия

Рисунок 2 - Стандартное изменение частоты вращения и момента вращения подшипника

Единичный цикл пуск-остановочного испытания состоит из следующих стадий:

b) после достижения валом частоты вращения всплытия этот режим сохраняют в течение 10 с, после чего отключают мотор вала и сохраняют в остановленном состоянии в течение 5 с;

c) частоту вращения, накопленное количество пуск-остановочных циклов, температуру внутри подшипника и температуру на поверхности верхнего лепестка следует отмечать во время пуск-остановочного испытания.

7.3 Расчет момента вращения и нагрузки подшипника

Силу трения F измеряют с использованием преобразователя силы, соединенного с рычагом для измерения момента вращения, установленным на нагружающем валу (см. рисунок 1). Момент вращения подшипника M, создаваемый вращением вала, определяют как произведение силы трения F и расстояния r между осью нагружающего вала и осью преобразователя силы и вычисляют по формуле

M=F·r, (2)

где M - момент вращения подшипника;

F - сила трения;

r - расстояние между осью нагружающего вала и осью преобразователя силы на рычаге для измерения момента вращения.

7.4 Определение статической грузоподъемности

a) Частоту вращения вала поддерживают на заданной частоте вращения испытания, например на частоте вращения реального подшипника. Измерение не следует проводить до достижения теплового равновесия, которое определяется при использовании термопары, установленной внутри корпуса подшипника. Частота вращения при испытании должна отличаться от частоты вращения всплытия для гарантии стабильной работы подшипниковой системы.

d) Если произошел отказ подшипника, следует снять прилагаемую нагрузку и прекратить испытание после того, как состояние вращения стабилизируется, и работа будет поддерживаться в течение нескольких минут при частоте вращения испытания.

7.5 Оценка статической грузоподъемности на единицу площади

8 Коэффициент трения

r - расстояние между осью нагружающего вала и осью преобразователя силы;

Сила трения, возникающая между ротором и верхним лепестком в начале работы, является максимальной статической силой трения. Максимальные коэффициенты трения вычисляют с использованием значения максимальной статической силы трения по формуле (4), представленной выше, и регистрируют в протоколе испытания (см. приложение В).

9 Испытание на выносливость и ресурс

9.1 Метод испытания

9.2 Определение ресурса

Если верхний лепесток покрыт твердым смазочным материалом или другим(и) материалом(ами) и само покрытие существенно влияет на рабочие показатели подшипника, общее число циклов пуск-остановочного испытания подшипника до исчезновения слоя этого покрытия устанавливается как ресурс подшипника и должно быть зарегистрировано в протоколе испытания (см. приложение В).

Во всех других случаях за ресурс принимают общее число циклов пуск-остановочного испытания подшипника до достижения степени износа верхнего лепестка в 20% от толщины верхнего лепестка, и это следует зарегистрировать в протоколе испытания (см. приложение В).

Степень износа оценивают после каждых 1000 циклов пуск-остановочных испытаний.

10 Протокол испытания

Протокол испытания (см. приложение B) должен содержать следующее:

a) ссылку на настоящий стандарт, то есть ГОСТ ISO 22423;

b) параметры подшипника;

c) условия испытания;

d) методы испытания;

e) методы нагружения;

f) место испытания;

g) дату;

h) Ф.И.О. ответственного за проведение испытания;

i) результаты испытания.

Приложение A

(справочное)

Схема стандартного подшипника

Схема подшипника, используемого для испытания, показана на рисунке A.1. Подшипник состоит из пластины подшипника, гофрированного лепестка (который жестко прикреплен к пластине подшипника) и верхнего лепестка (который расположен выше гофрированного лепестка и служит для восприятия осевой нагрузки от ротора). Для создания воздушной пленки аэродинамической силой, возникающей при вращении вала, необходимо обеспечить зазор между ротором и верхним лепестком.

Рисунок A.1 - Схема стандартного подшипника

1 - гофрированный лепесток; 2 - верхний лепесток; 3 - пластина подшипника; 4 - ротор; 5 - воздушная пленка; 6 - точка сварки; 7 - термопара для измерения температуры поверхности верхнего лепестка; 8 - термопара для измерения температуры воздуха; a - высота гофрирования

Рисунок A.2 - Схема гофрированного лепестка и верхнего лепестка

Приложение B

(справочное)

Протокол испытания

Таблица В.1

Библиография