"ГОСТ Р ИСО 3724-2011. Национальный стандарт Российской Федерации. Гидропривод объемный. Фильтроэлементы. Метод испытания на усталостную прочность при прохождении потока жидкости, содержащего твердый загрязнитель"
(утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 01.12.2011 N 670-ст)

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения"

1 ПОДГОТОВЛЕН Автономной некоммерческой организацией "Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем" (АНО "НИЦ КД") на основе собственного аутентичного перевода на русский язык стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 184 "Обеспечение промышленной чистоты"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 1 декабря 2011 г. N 670-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 3724:2007 "Гидропривод объемный. Фильтроэлементы. Метод испытания на усталостную прочность при прохождении потока жидкости, содержащего твердый загрязнитель" (ISO 3724:2007 "Hydraulic fluid power - Filter elements - Determination vesistance to flow fatigue using particulate contaminant").

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

В гидросистемах объемных гидроприводов передача и управление энергией осуществляется с помощью жидкости под давлением внутри закрытой системы. Жидкость является одновременно смазкой и средством передачи энергии. Уровень чистоты жидкости обеспечивают фильтры, удаляющие твердые частицы. Непосредственно фильтрование осуществляется в фильтроэлементе, представляющем собой конструкцию из пористого материала.

Эффективность фильтроэлемента при обеспечении уровня чистоты жидкости зависит от его конструкции и чувствительности к неустойчивым условиям, которые могут привести к механическому напряжению и повреждению фильтроэлемента.

В настоящем стандарте установлен метод определения усталостной прочности фильтроэлементов, используемых в фильтрах объемных гидроприводов, загруженных твердым загрязнителем, при действии циклически изменяющегося расхода испытательной жидкости (далее - жидкости) и предварительно определенном максимальном перепаде давлений.

Настоящий стандарт устанавливает также единый метод проверки способности фильтроэлементов сопротивляться деформации, вызываемой циклическими изменениями перепада давлений из-за колебаний расхода жидкости.

Примечание - В приложении А приведены результаты анонимного исследования, проведенного для проверки методики испытаний, установленной в настоящем стандарте.

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие международные стандарты:

ИСО 1219-1 Гидроприводы объемные, пневмоприводы и их компоненты. Графические обозначения и принципиальные схемы. Часть 1. Графические обозначения для общепринятого использования и применительно к обработке данных (ISO 1219-1, Fluid power systems and components - Graphic symbols and circuit diagrams - Part 1: Graphic symbols for conventional use and data-processing applications)

ИСО 1219-2 Гидроприводы объемные, пневмоприводы и их компоненты. Графические обозначения и принципиальные схемы. Часть 2. Принципиальные схемы (ISO 1219-2, Fluid power systems and components - Graphic symbols and circuit diagrams - Part 2: Circuit diagrams)

ИСО 2941 Гидроприводы объемные. Фильтроэлементы. Гидропривод объемный. Фильтроэлементы. Проверка на прочность при максимальном/разрушающем перепаде давлений (ISO 2941, Hydraulic fluid power. Filter elements. Verification of collapse/burst pressure rating)

ИСО 2942 Гидроприводы объемные. Фильтроэлементы. Испытание на герметичность и определение точки появления первых пузырьков (ISO 2942, Hydraulic fluid power - Filter elements - Verification of fabrication integrity and determination of the first bubble point)

ИСО 2943 Гидроприводы объемные. Фильтроэлементы. Проверка совместимости материала фильтроэлемента с жидкостями (ISO 2943:1998, Hydraulic fluid power - Filter elements - Verification of material compatibility with fluids)

ИСО 5598 Гидроприводы объемные, пневмоприводы и их компоненты. Словарь (ISO 5598, Fluid power systems and components - Vocabulary)

В настоящем стандарте применены термины по ИСО 5598, а также следующие термины с соответствующими определениями.

3.1 усталостная прочность фильтроэлемента (filter element resistance to flow fatigue): Способность фильтроэлемента сопротивляться разрушению структуры из-за деформации, возникающей при циклических изменениях расхода жидкости.

3.2 максимальный перепад давлений на собранном фильтре (maximum assembly differential pressure ): Сумма перепада давлений на корпусе фильтра и максимального перепада давлений на фильтроэлементе.

3.3 перепад давлений на корпусе фильтра (housing differential pressure ): Перепад давлений на корпусе фильтра без фильтроэлемента.

3.4 максимальный перепад давлений на фильтроэлементе (maximum element differential pressure ): Предельный перепад давлений на фильтроэлементе, указанный изготовителем, при котором допускается его эксплуатация.

Условные графические обозначения - по ИСО 1219-1, принципиальные схемы - по ИСО 1219-2.

5.1 Датчик давления и самопишущий прибор с частотными характеристиками, подходящими для получения кривой зависимости давления в испытательном стенде от времени в течение одного полного цикла испытания фильтроэлемента на усталостную прочность (см. рисунок 1).

5.2 Стенд для испытания на усталостную прочность, обеспечивающий изменение расхода жидкости при испытании от 0 л/мин до номинального значения (см. рисунки 1 и 2).

Примечание - На рисунке приведена упрощенная схема испытательного стенда, включающая только основные компоненты, необходимые для проведения испытания, установленного в настоящем стандарте. Допускается использовать другие компоненты или дополнительные контуры (например, контур с очистительным фильтром).

5.3 Корпус фильтра для испытания фильтроэлемента, изготовленный таким образом, что жидкость не может проходить через него, минуя фильтроэлемент. Фильтр должен быть модифицируемым для обеспечения соответствия этой цели.

5.4 Жидкость вязкостью от 14 до 32 мм²·с^-1 при температуре испытания. Совместимость жидкости с фильтрующим материалом по ИСО 2943. Используют любую жидкость, совместимую с фильтрующим материалом.

5.5 Счетчик для регистрации циклов изменения расхода жидкости при проверке усталостной прочности фильтроэлементов.

5.6 Инертный твердый загрязнитель, не вызывающий увеличения прочности фильтроэлемента, используемый для загрузки исследуемого фильтроэлемента.

Примечание - Для загрузки фильтроэлемента подходит тестовая пыль по ИСО 12103-1.

Погрешность показаний измерительных приборов и допустимые отклонения параметров условий испытаний приведены в таблице 1.

7.1 Проверяют герметичность фильтроэлемента в соответствии с ИСО 2942.

7.2 Фильтроэлементы, не соответствующие требованиям ИСО 2942, дальнейшим испытаниям не подвергают.

7.3 Устанавливают корпус фильтра на испытательный стенд (см. 5.2 и рисунок 2).

7.4 Строят график зависимости перепада давлений на корпусе фильтра от расхода жидкости (q). Определяют перепад давлений на корпусе без фильтроэлемента при расходе жидкости от 25% до 100% номинального значения при температуре испытания. Результаты заносят в протокол испытаний (см. таблицу 2).

7.5 Устанавливают фильтроэлемент в корпус фильтра.

7.6 Вычисляют максимальный перепад давлений на собранном фильтре , равный сумме предварительно определенного максимального перепада давлений на фильтроэлементе и перепада давлений на корпусе фильтра , и строят график зависимости от расхода жидкости при значениях, указанных в 7.4. Результаты заносят в протокол испытаний (см. таблицу 2).

7.7 Вводят тестовую пыль в систему до тех пор, пока не будет достигнут максимальный перепад давлений на собранном фильтре .

Примечание - Для загрузки фильтроэлемента потребуется количество загрязнителя, чтобы максимальный перепад давлений на фильтроэлементе был достигнут при расходе жидкости, составляющем 25% номинального значения. Однако, поскольку в фильтроэлементе может происходить десорбция частиц из-за изменений расхода жидкости, изначально рекомендуется вводить загрязнитель при минимальном или промежуточном значении расхода (что составляет 25% или другую величину от номинального значения расхода), пока не будет достигнут максимальный перепад давлений на собранном фильтре. При таком подходе можно свести к минимуму общее количество тестовой пыли, используемой в испытании, поскольку перепад давлений может быть достигнут за счет увеличения расхода жидкости вместо добавления тестовой пыли.

Если целесообразно начинать испытание фильтроэлемента на усталостную прочность, прикладывая к нему максимальный перепад давлений для собранного фильтра, то перед тем как приступить к 7.8, убеждаются в том, что на счетчике циклов установлено нулевое показание.

Изначально тестовую пыль вводят одинаковым образом. При введении порциями рекомендуется за один раз вводить тестовую пыль массой 5% оцененной грязеемкости фильтроэлемента.

Примечание - При необходимости испытание может быть прервано и начато заново. Если испытание прерывают, то может потребоваться добавить дополнительное количество тестовой пыли для восстановления максимального перепада давлений на собранном фильтре.

7.8 Начинают испытание фильтроэлемента на усталостную прочность. Каждый цикл испытания состоит в изменении расхода жидкости, проходящей через фильтроэлемент, от 0 л/мин до значения от 25% до 100% номинального расхода жидкости и обратно до 0 л/мин; при этом зависимость перепада давлений на фильтре от времени должна иметь вид, приведенный на рисунке 1. Частота колебаний расхода жидкости при проведении испытания должна составлять от 0,2 до 1 Гц (включительно) и оставаться постоянной с допустимым отклонением, установленным в таблице 2.

Для того чтобы при проведении испытания перепад давлений в области его скачка (см. зависимость перепада давлений, приведенную на рисунке 1) не превышал его максимального значения на собранном фильтре с отклонением не более +/- 10%, используют предохранительный клапан (см. рисунок 2). Для поддержания заданного перепада давлений во время испытания можно периодически добавлять тестовую пыль.

7.9 Контролируют и регулируют перепад давлений на собранном фильтре путем уменьшения или увеличения расхода жидкости от 25% до 100% номинального значения.

7.10 Повторяют необходимое число циклов испытания фильтроэлемента на усталостную прочность.

7.11 Строят типичную кривую зависимости давления в испытательном стенде от времени по крайней мере для одного полного цикла (см. рисунок 1) и прикладывают к протоколу испытаний.

7.12 Определяют прочность фильтроэлемента при максимальном/разрушающем перепаде давлений по ИСО 2941, но перед испытанием не определяют давление, соответствующее появлению первого пузырька.

Фильтроэлемент считают пригодным, если он успешно прошел испытание на прочность при максимальном/разрушающем перепаде давлений по ИСО 2941 после испытания на усталостную прочность с соответствующим числом циклов изменения расхода жидкости с учетом исключения, приведенного в 7.12.

Представляют как минимум все данные по испытанию и результаты вычислений, указанные в разделе 7. Протокол испытаний оформляют в соответствии с таблицей 2.

В протоколах испытаний, каталогах и рекламных материалах для подтверждения соответствия требованиям настоящего стандарта приводят следующее заключение:

"Испытание фильтроэлемента на усталостную прочность при прохождении потока жидкости, содержащего твердый загрязнитель, соответствует ГОСТ Р ИСО 3724-2011".

Зимой 1999 г. было проведено международное анонимное исследование с участием восьми лабораторий из разных стран. В то время в проекте стандарта ИСО 3724 было установлено положение об использовании жидкости с более высокой вязкостью вместо тестовой пыли для создания максимального перепада давлений на фильтроэлементе. Каждой лабораторией было получено указание на испытание двух фильтроэлементов по методике, установленной в проекте стандарта, с использованием среднедисперсной тестовой пыли ИСО (по ИСО 12103-1) и двух фильтроэлементов - с использованием жидкости с высокой вязкостью.

Номинальный расход жидкости составлял 70 л/мин, максимальный перепад давлений на фильтроэлементе - 355 кПа (3,55 бар), требуемое число циклов испытания на усталостную прочность - 50000. Все лаборатории получили указание испытать два фильтроэлемента с использованием среднедисперсной тестовой пыли ИСО (по ИСО 12103-1) в сочетании с жидкостью класса вязкости ISO VG 32 (по ИСО 3448) и другие два фильтроэлемента - только с использованием жидкости класса вязкости ISO VG 320 или 460. По завершении 50000 циклов испытания на усталостную прочность все фильтроэлементы прошли проверку на прочность при максимальном/разрушающем перепаде давлений по ИСО 2941.

Семь из восьми лабораторий завершили испытания и представили следующие данные:

- результаты проверки фильтроэлементов на герметичность по ИСО 2942;

- графики колебаний сигнала для одного цикла испытания на усталостную прочность;

- данные, относящиеся к настоящему приложению.

Четыре из восьми лабораторий предоставили следующие данные:

- результаты и построенные графики для испытания по ИСО 2941 по определению прочности при максимальном/разрушающем перепаде давлений.

Всего было проведено 22 отдельных испытания:

- 14 испытаний с использованием тестовой пыли для создания перепада давлений на фильтроэлементе;

- восемь испытаний с использованием жидкости высокой вязкости для создания перепада давлений на фильтроэлементе;

- 43% (6 из 14) испытаний с использованием тестовой пыли были прерваны до завершения 50000 циклов испытания на усталостную прочность из-за визуально просматриваемых повреждений фильтрующего материала;

- все фильтры, испытанные с жидкостью высокой вязкости, прошли 50000 циклов испытания на усталостную прочность.

А.4.1 Из-за особенностей конструкции фильтроэлементов они не прошли требуемые 50000 циклов испытания на усталостную прочность при перепаде давлений 355 кПа (3,55 бар) и использовании тестовой пыли, поскольку 6 из 14 испытываемых фильтроэлементов были повреждены, не прошли требуемое число циклов.

А.4.2 Оказалось, что жидкость высокой вязкости не так сильно воздействует на фильтрующий материал по сравнению с тестовой пылью, поскольку 100% фильтроэлементов, испытываемых с жидкостью высокой вязкости, успешно прошли требуемые 50000 циклов испытания на усталостную прочность.

А.4.3 Давление, при котором появляется первый пузырек, определенное сразу после испытания фильтроэлементов на усталостную прочность, было выше при испытании с жидкостью высокой вязкости (см. результаты, предоставленные лабораториями 2, 4 и 5). При внутрилабораторной проверке прочности фильтроэлементов максимальный/разрушающий перепад давлений в целом также был выше (см. результаты, предоставленные лабораториями 2 и 4).

А.4.4 В лаборатории 2 в обоих испытаниях была использована жидкость самой высокой вязкости, и в целом были получены более высокие значения давления, при котором появляется первый пузырек, и при проверке прочности при максимальном/разрушающем перепаде давлений (см. таблицу А.1).

А.4.5 Оказалось, что испытание фильтроэлемента на герметичность (определение давления, при котором появляется первый пузырек) непосредственно после испытания на усталостную прочность не обеспечивает удовлетворительного определения прочности при максимальном перепаде давлений. Для двух фильтроэлементов, испытанных в лаборатории 2, было получено давление, при котором появляется первый пузырек, составляющее 25% установленного для них номинального значения, но при этом они прошли испытание по проверке прочности при максимальном перепаде давлений (т.е. более 1000 кПа). Для двух фильтроэлементов, испытанных в лабораториях 5 и 10, были получены аналогичные характеристики.

А.4.6 Только в трех из проведенных 22 испытаний была использована возможность проводить испытание при расходе жидкости, составляющем 25% номинального значения (см. 7.4). Все остальные испытания проводили при расходе жидкости, составляющем 64% номинального значения или выше.

А.4.7 Практически все лаборатории предоставили кривую зависимости давления в испытательном стенде от времени, соответствующую требованиям (см. рисунок 1).

См. таблицу А.1.

Анонимное исследование, проведенное для проверки методики, установленной в рабочем проекте настоящего стандарта, было успешным, и по его результатам жидкость высокой вязкости была исключена из условий испытаний и вязкость испытательной жидкости была ограничена диапазоном от 14 до 32 мм²/с, поскольку оказалось, что жидкость высокой вязкости не оказывает на фильтроэлемент такого воздействия, как твердый загрязнитель.

--------------------------------

<1> ISO 3448:1975 соответствует ГОСТ 17479.4-87 "Масла индустриальные. Классификация и обозначение".

<2> ISO 5725-1:1994 соответствует ГОСТ Р ИСО 5725-1-2002 "Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 1. Основные положения и определения".

<3> ISO 5725-2:1994 соответствует ГОСТ Р ИСО 5725-2-2002 "Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 2. Основной метод определения повторяемости и воспроизводимости стандартного метода измерений".

<4> ISO 5725-3:1994 соответствует ГОСТ Р ИСО 5725-3-2002 "Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 3. Промежуточные показатели прецизионности стандартного метода измерений".

<5> ISO 5725-4:1994 соответствует ГОСТ Р ИСО 5725-4-2002 "Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 4. Основные методы определения правильности стандартного метода измерений".

<6> ISO 5725-6:1994 соответствует ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002 "Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 6. Использование значений точности на практике".