ISO 15654:2015

NORME ISO
INTERNATIONALE 15654
Deuxième édition
2015-09-15
Méthode d’essai de fatigue pour
chaînes de transmission de précision
à rouleaux et chaînes de levage à
mailles jointives
Fatigue test method for transmission precision roller chains and leaf
chains
Numéro de référence
ISO 15654:2015(F)
©
ISO 2015

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Sommaire Page
Avant-propos .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Symboles . 1
4 Principe . 3
5 Appareillage . 4
5.1 Machine d’essai . 4
5.2 Fixations . 4
6 Éprouvettes . 4
7 Méthode d’essai . 5
7.1 Efforts. 5
7.1.1 Effort minimal . 5
7.1.2 Effort maximal . 5
7.1.3 Effort d’essai . 5
7.1.4 Application de l’effort . 6
7.2 Essai de conformité . 6
7.2.1 Objet. 6
7.2.2 Limite d’endurance . 6
7.2.3 Effort minimal . 6
7.2.4 Effort maximal . 7
7.2.5 Nombre d’essai . 7
7.2.6 Acceptation . 7
7.3 Méthode de l’escalier . 7
7.3.1 Objet. 7
7.3.2 Description . . . 7
7.3.3 Limite d’endurance . 7
7.3.4 Règles de réalisation d’un essai de l’escalier . 7
7.3.5 Détermination du pas d’échelonnement . 8
8 Marquage, étiquetage, emballage . 8
8.1 Données . . 8
8.2 Enregistrement des données de l’escalier . 8
8.3 Calculs statistiques . 9
8.3.1 Résistance moyenne à la fatigue: probabilité de survie de 0,50 . 9
8.3.2 Écarts-types . 9
8.3.3 Limite de fatigue: probabilité de survie de 0,998 65 . 9
9 Expression des résultats. 9
9.1 Informations sur la chaîne testée . 9
9.2 Matériel et méthodes d’essai .10
9.2.1 Matériel d’essai .10
9.2.2 Méthode d’essai .10
9.3 Résultats des essais de conformité et de l’escalier .10
Annexe A (informative) Essai de survie avec analyse abrégée par la méthode des probits.11
Annexe B (informative) Méthode d’essai combinée .15
Annexe C (informative) Justification relative à l’ajout d’un échelon à la limite de fatigue
pour une analyse de l’escalier .21
Annexe D (informative) Ajout d’un point «fantôme» supplémentaire à la fin d’un essai
de l’escalier .24
Annexe E (informative) Rapport des résultats d’essai de fatigue .25
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Annexe F (informative) Détermination des valeurs caractéristiques de fatigue de chaînes
de transmission en conditions réelles .33
6 7
Annexe G (informative) Extrapolation de la résistance à la fatigue de 3 × 10 cycles à 10 cycles .39
Annexe H (informative) Essai à durée de vie finie et analyse des données .43
Bibliographie .48
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Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer
un engagement.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à
l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes
de l’OMC concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-propos —
Informations supplémentaires.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 100, Chaînes et pignons dentés pour
transmission d’énergie et convoyeurs.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 15654:2004), qui a fait l’objet d’une
révision technique.
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NORME INTERNATIONALE ISO 15654:2015(F)
Méthode d’essai de fatigue pour chaînes de transmission de
précision à rouleaux et chaînes de levage à mailles jointives
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale spécifie une méthode d’essai de fatigue uniaxial pour des chaînes de
transmission à rouleaux, les chaînes de levage à maille jointive. Les essais étant réalisés à température
ambiante avec l’effort appliqué selon un cycle sinusoïdal dans le sens longitudinal de la chaîne. Elle
spécifie également les méthodes d’analyse statistique des résultats d’essai et donne les formes et les
éléments de présentation des résultats des essais de fatigue et de leur analyse.
2 Références normatives
Les documents suivants, en totalité ou en partie, sont référencés de manière normative dans le présent
document et sont indispensables pour son application. Pour les références datées, seule l’édition citée
s’applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y
compris les éventuels amendements).
ISO 606, Chaînes de transmission de précision à rouleaux et à douilles, plaques-attaches et roues dentées
correspondantes
ISO 4347:2015, Chaînes de levage à mailles jointives, chapes et galets de renvoi — Dimensions, forces de
mesurage et résistances à la traction
ISO 10190, Chaînes pour motocycles — Caractéristiques et méthodes d’essai
3 Symboles
Symbole Description Unité
d Pas d’échelonnement — intervalle séparant deux niveaux d’effort successifs dans
N
un essai dit de l’escalier [voir Formule (5)]
F Effort maximal — valeur maximale de l’effort dans le cycle N
max
F Effort minimal — valeur minimale de l’effort dans le cycle N
min
F Effort moyen — moitié de la somme de l’effort maximal et de l’effort minimal dans
m
N
le cycle d’effort [voir Formule (1)]
F Amplitude — moitié de la différence entre l’effort maximal et l’effort minimal
a
N
[voir Formule (2)]
F Résistance moyenne à la fatigue — effort ramené à un effort minimal nul, pour
b
lequel la probabilité de rupture est de 50 % à la limite d’endurance [voir For- N
mule (8)]
F Limite de fatigue — effort ramené à un effort minimal nul, pour lequel la proba-
dx
7
bilité calculée de rupture après 10 cycles d’effort est de 0,135 %. Cette limite
N
représente l’effort au-dessous duquel la chaîne peut supporter un nombre infini
de cycles sans casser [voir Formule (10)]
F Effort d’essai — effort maximal ramené à un effort minimal nul, auquel un essai a
d
N
été réalisé [voir Formule (3)]
F Résistance minimale à la traction — résistance minimale à la traction de la chaîne
u
N
telle que spécifiée dans l’ISO 606, l’ISO 10190 ou l’ISO 4347
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Symbole Description Unité
N Cycles — nombre de cycles, à un effort (alterné) donné, appliqués à un échantillon
—
à un moment donné de l’essai
N Limite d’endurance — nombre prédéterminé de cycles au bout duquel un essai
e
—
sera interrompu sans qu’il y ait eu rupture de l’échantillon
n Nombre de points pris en compte dans l’analyse —
p Pas d’une chaîne mm
S Écart-type — écart-type des données dans la méthode de l’escalier [voir For-
N
mule (9)]

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Légende
f effort
t temps
a
Un cycle.
FF+
maxmin
(1)
F =
m
2
FF−
maxmin
(2)
F =
a
2
Figure 1 — Cycle d’effort type
4 Principe
Des essais sont réalisés sur des chaînes de transmission et de levage à mailles jointives afin de
déterminer le comportement à la fatigue des plaques tel qu’illustré par un diagramme F-N ou pour
vérifier la conformité aux exigences de résistance à la fatigue de l’ISO 606, l’ISO 10190 et de l’ISO 4347.
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5 Appareillage
5.1 Machine d’essai
La machine doit être dimensionnée de manière que l’effort maximal appliqué à l’éprouvette soit ≥10 %
de la capacité maximale de la machine. Les essais doivent être réalisés sur une machine en mesure
d’appliquer à l’éprouvette un effort sinusoïdal en tension axiale.
La fréquence d’essai doit être choisie de manière à n’induire aucune augmentation préjudiciable de la
température de l’éprouvette.
La machine doit être étalonnée périodiquement afin de maintenir la précision appropriée. Il convient
d’étalonner la machine d’essai à ± 2 % de sa capacité maximale. Il est admis de monter un système de
surveillance de l’effort en série avec l’éprouvette afin de s’assurer que le cycle d’effort est maintenu
constant au cours de l’essai.
La machine d’essai doit également être équipée:
a) d’un compteur destiné à enregistrer le nombre de cycles d’effort,
b) d’un dispositif destiné à arrêter la machine à la rupture de la chaîne, et
c) d’un dispositif destiné à éviter le redémarrage de la machine après un arrêt d’urgence en cas de
panne d’alimentation, etc.
5.2 Fixations
Les fixations doivent être en mesure de transmettre un effort axial à l’éprouvette sans induire d’effort
parasite. Des fixations de type universel doivent être utilisées pour les essais de fatigue des chaînes de
transmission et de levage à mailles jointives.
Les fixations universelles doivent être conçues conformément aux dimensions de chaîne spécifiées
dans d’autres normes. Des exemples de fixations sont illustrés à la Figure 2.
Les fixations universelles doivent permettre le libre mouvement des deux côtés de l’axe de la chaîne tant
dans le plan normal au plan d’articulation de la chaîne que dans le plan transversal. Pour les chaînes de
transmission, le trou dans la fixation doit être de dimension égale au diamètre d’alésage de la douille
de la chaîne à tester. Pour les chaînes de levage à mailles jointives, le trou dans la fixation doit être de
dimension égale au diamètre d’alésage de la chape d indiqué dans l’ISO 4347:2015, Tableaux 3 et 4.
1
NOTE Les éprouvettes illustrent toutes cinq maillons libres.
Lorsqu’une chaîne est soumise à l’essai sur des poulies, il faut empêcher tout déplacement de la chaîne
sur la poulie afin de s’assurer que seuls des maillons spécifiques de la chaîne sont soumis à l’essai.
6 Éprouvettes
6.1 Au moins cinq maillons libres de chaîne doivent être utilisés comme éprouvette pour les essais
de fatigue, sauf pour les chaînes d’un pas supérieur à 50,8 mm pour lesquelles un minimum de trois
maillons libres est admissible.
NOTE Les ruptures dans les liens qui entrent en contact avec les fixations ne font pas partie de l’essai.
Les maillons libres sont les maillons de chaîne qui ne sont pas en contact avec les fixations.
6.2 Les éprouvettes doivent être des chaînes neuves, non endommagées et ayant été soumises à
l’ensemble des phases de fabrication. Le choix du type de lubrifiant est libre.
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7 Méthode d’essai
7.1 Efforts
7.1.1 Effort minimal
L’effort minimal doit être au moins égal à 1 % mais inférieur à 5 % de la résistance minimale à la traction
spécifiée dans l’ISO 606, l’ISO 10190 ou l’ISO 4347 pour la chaîne en question.
7.1.2 Effort maximal
L’effort maximal doit être déterminé selon les procédures décrites en 7.2 pour un essai de conformité et
en 7.3 pour un essai de l’escalier.
NOTE L’illustration de la boucle sans fin n’est pas applicable aux chaînes de levage à mailles jointives.
Figure 2 — Exemples d’éprouvettes montées dans des fixations universelles
7.1.3 Effort d’essai
Pour l’analyse des données d’essai de fatigue, les efforts maximaux doivent être ramenés à un effort
minimal nul. Un effort d’essai est obtenu en corrigeant l’effort maximal à l’effort minimal nul au moyen
de la méthode de Johnson-Goodman [Formule (3)]. La relation de Johnson-Goodman est illustrée sur la
Figure 3, où F = 0,05 × F et F = 0,3 × F et le résultat F = 0,263 2 × F .
min u max u t u
FF −F
()
u maxmin
F = (3)
d
FF−
u min
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Légende
X effort minimal, % de F
u
Y effort maximal, % de F
u
Figure 3 — Diagramme de Johnson-Goodman
7.1.4 Application de l’effort
Un effort de traction longitudinal doit être appliqué, variant selon un cycle sinusoïdal entre l’effort
minimal déterminé selon 7.1.1 et l’effort maximal déterminé selon 7.1.2. L’essai doit être poursuivi jusqu’à
la limite d’endurance ou jusqu’à la rupture de l’éprouvette, selon l’événement survenant en premier.
7.2 Essai de conformité
7.2.1 Objet
Un essai de conformité sert à déterminer si une chaîne satisfait aux exigences de résistance à la fatigue
spécifiées dans l’ISO 606, l’ISO 10190 ou l’ISO 4347.
7.2.2 Limite d’endurance
6
La limite d’endurance doit être de 3 × 10 cycles.
7.2.3 Effort minimal
L’effort minimal pour l’essai doit être déterminé conformément à 7.1.1.
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7.2.4 Effort maximal
L’effort maximal doit être déterminé à l’aide de la Formule (4):
FF +−FF F 
()
du min ud
 
F = (4)
max
F
u
7.2.5 Nombre d’essai
Trois éprouvettes doivent être testées.
7.2.6 Acceptation
Toutes les éprouvettes doivent résister sans se rompre jusqu’à la limite d’endurance.
7.3 Méthode de l’escalier
7.3.1 Objet
Un essai de l’escalier sert à déterminer la limite de fatigue d’une chaîne.
7.3.2 Description
Dans la présente Norme internationale, l’essai de l’escalier est un essai au cours duquel les éprouvettes
sont soumises à des niveaux d’effort prédéterminés, espacés selon un échelonnement régulier. La
première éprouvette est soumise à un niveau d’effort légèrement supérieur à la résistance à la fatigue
moyenne estimée de la chaîne. Si la première éprouvette résiste jusqu’à la limite d’endurance (non-
rupture), l’éprouvette suivante est soumise à un niveau d’effort immédiatement supérieur. Si la première
éprouvette se rompt avant d’atteindre la limite d’endurance, l’éprouvette suivante est soumise à l’essai
au niveau d’effort immédiatement inférieur. Les niveaux d’effort des essais ultérieurs sont déterminés
de la même manière et les essais sont poursuivis jusqu’à réalisation complète du nombre exigé d’essais.
7.3.3 Limite d’endurance
7
La limite d’endurance doit être de 10 cycles lors des essais de détermination de la limite de fatigue.
7.3.4 Règles de réalisation d’un essai de l’escalier
Tout essai réalisé selon la méthode de l’escalier doit commencer par une alternance de résultat — une
non-rupture suivie d’une rupture ou une rupture suivie d’une non-rupture. L’essai de l’escalier doit
comprendre dix points au minimum pour déterminer la moyenne avec une confiance de 95 % et six
points pour la déterminer avec une confiance de 90 %. Pour détecter une variation d’environ un demi-
pas dans la valeur moyenne, l’essai selon la méthode de l’escalier doit comprendre un nombre minimum
d’échantillons, indiqué dans le Tableau 2.
Tableau 2 — Effectifs d’échantillons requis
Confiance Escalier à 3 échelons Escalier à 4 échelons Escalier à 5 échelons
90 % 6 11 16
95 % 10 15 20
Le niveau d’effort le plus élevé d’un escalier ne doit comprendre que des ruptures.
Le niveau d’effort le plus faible d’un escalier ne doit comprendre que des non-ruptures.
Les niveaux d’effort intermédiaires d’un escalier doivent comprendre des ruptures et des non-ruptures.
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7.3.5 Détermination du pas d’échelonnement
7.3.5.1 Utilisation de l’essai de survie avec analyse par la méthode des probits
Voir l’Annexe A. Le pas d’échelonnement doit être déterminé conformément à A.5.
7.3.5.2 Utilisation de la méthode d’essai combiné
Voir l’Annexe B. Le pas d’échelonnement doit être déterminé conformément à B.3.4.3 [voir
Formule (B.10)].
7.3.5.3 Utilisation de la méthode empirique
Des essais approfondis ont démontré qu’il est possible d’obtenir des résultats fiables lorsque le pas
d’échelonnement, exprimé en newtons (N), est déterminé conformément à la Formule (5) ou (6).
15,
Pour les chaines simples à rouleaux     dp≈14 (5)
15,
Pour les chaines multiples à rouleaux   dn≈⋅07, ⋅⋅14 p (6)
s
où n nombre de rangées, et n est égal à 2 ou plus.
s s
NOTE Quand une méthode combinée est utilisée, il convient de déterminer le pas d’échelonnement
conformément à B.3.4.3. Il n’existe pas de méthode empirique applicable aux chaînes de levage à mailles jointives,
par conséquent, il convient de déterminer le pas d’échelonnement selon la Formule (7). Il convient de noter que
cette formule est indiquée à titre d’information pour faciliter la déduction d’une contrainte dynamique minimale
approximative.
n
15,
L
df≈⋅ ⋅⋅14 p (7)
L
4
où
p est le pas de chaine, en millimètres (mm);
f est le facteur de combinaison, selon l’ISO 4347:2015, Tableau A.2;
L
n est le nombre total de plaques en liaisons adjacentes, par exemple n = 10 pour la combinaison
L L
4 × 6.
8 Marquage, étiquetage, emballage
8.1 Données
Les données destinées à une analyse d’un essai de l’escalier doivent être recueillies conformément à 7.3.
Il est possible de déterminer un point d’essai supplémentaire à la fin d’un essai de l’escalier en
appliquant les règles de réalisation (voir 7.3) de l’essai. Ce point d’essai supplémentaire, parfois appelé
point «fantôme», doit être inclus dans l’analyse.
8.2 Enregistrement des données de l’escalier
Les données sont généralement reportées dans un tableau et tracées sur un diagramme au fur et
à mesure de l’avancement de l’essai afin de s’assurer que les règles d’élaboration d’un escalier sont
appliquées. Le Tableau 3 illustre un exemple de ce type de présentation des données (trois niveaux
d’effort et un niveau de confiance de 95 %).
8 © ISO 2015 – Tous droits réservés

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Tableau 3 — Report de données de l’escalier — Exemple
Effort Essais non
Essais valides
d’essai valides
F + 2d X
d
F + d X X X #
d
F X X O O O
d
F − d O O
d
O = non rupture; X = Rupture; # = Point fantôme.
8.3 Calculs statistiques
8.3.1 Résistance moyenne à la fatigue: probabilité de survie de 0,50
La résistance moyenne à la fatigue doit être calculée à l’aide de la Formule (8).
n
F
∑
d
i
i=1
F = (8)
b
n
où n est le nombre total d’essais valides dans les calculs de l’escalier.
8.3.2 Écarts-types
Les écarts-types des données de l’escalier doivent être calculés à l’aide de la Formule (9).
05.
n
 
2
 F 
∑ d
i
 
2
i=1
S =−F (9)
 b 
n
 
 
 
8.3.3 Limite de fatigue: probabilité de survie de 0,998 65
La limite de fatigue doit être calculée à l’aide de la Formule (10).
FFS=−3 +d (10)
dx b
9 Expression des résultats
9.1 Informations sur la chaîne testée
L’auteur doit spécifier à l’utilisateur
a) la marque commerciale, un autre nom ou la marque d’identification de la chaîne testée,
b) le numéro ISO ou le numéro du fabricant ainsi que le pas de la chaîne testée, et
c) la longueur, en nombre de maillons libres, des éprouvettes.
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9.2 Matériel et méthodes d’essai
9.2.1 Matériel d’essai
L’auteur doit spécifier à l’utilisateur
a) la marque commerciale et le type de la machine d’essai,
b) la capacité maximale de la machine d’essai,
c) le nombre de machines, lorsque plusieurs machines sont utilisées,
d) la méthode de vérification et de surveillance de l’effort dynamique, et
e) la méthode d’étalonnage et la date du dernier étalonnage.
9.2.2 Méthode d’essai
L’auteur doit spécifier à l’utilisateur
a) le type d’essai de conformité ou de l’escalier,
b) le nombre de cycles de la limite d’endurance, et
c) toute condition ambiante pouvant affecter les résultats d’essai.
9.3 Résultats des essais de conformité et de l’escalier
L’auteur doit fournir un tableau avec les résultats d’essai. Ce tableau doit contenir
a) l’identification de l’éprouvette,
b) la séquence d’essai, l’ordre dans lequel les éprouvettes ont été soumises à l’essai,
c) l’effort maximal et minimal pour chaque essai,
d) l’effort ramené à un effort minimal nul, pour chaque essai,
e) la fréquence des cycles d’effort,
f) le nombre de cycles après l
...