Fatigue test method for transmission precision roller chains and leaf chains

ISO 15654:2015 specifies an axial force fatigue test method for transmission roller chains and leaf chains. The tests being of the fluctuating tension type, carried out at room temperature in air, with the force applied along the longitudinal axis of the chain. It also specifies procedures for statistically analysing the test results and gives formats and elements for presenting the results of fatigue tests and analyses.

Méthode d'essai de fatigue pour chaînes de transmission de précision à rouleaux et chaînes de levage à mailles jointives

L'ISO 15654:2015 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

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Published
Publication Date
08-Sep-2015
Current Stage
9093 - International Standard confirmed
Completion Date
06-Apr-2021
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ISO 15654:2015 - Fatigue test method for transmission precision roller chains and leaf chains
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ISO 15654:2015 - Méthode d'essai de fatigue pour chaînes de transmission de précision a rouleaux et chaînes de levage a mailles jointives
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Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 15654
Second edition
2015-09-15
Fatigue test method for transmission
precision roller chains and leaf chains
Méthode d’essai de fatigue pour chaînes de transmission de précision
à rouleaux et chaînes de levage à mailles jointives
Reference number
ISO 15654:2015(E)
©
ISO 2015

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ISO 15654:2015(E)

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ISO 15654:2015(E)

Contents Page
Foreword .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Symbols . 1
4 Principle . 3
5 Apparatus . 4
5.1 Testing machine . 4
5.2 Test fixtures . 4
6 Test specimens. 4
7 Test procedure . 5
7.1 Test forces . 5
7.1.1 Minimum force . 5
7.1.2 Maximum force . . . 5
7.1.3 Test force. 5
7.1.4 Force application . 6
7.2 Conformity test . 6
7.2.1 Purpose . 6
7.2.2 Endurance . 6
7.2.3 Minimum test force . . 6
7.2.4 Maximum test force . 7
7.2.5 Number of tests . 7
7.2.6 Acceptance . 7
7.3 Staircase test . 7
7.3.1 Purpose . 7
7.3.2 Description . . . 7
7.3.3 Endurance . 7
7.3.4 Rules for conducting a staircase test . 7
7.3.5 Determining step size . 8
8 Staircase test data analysis . 8
8.1 Data . 8
8.2 Plotting staircase data . 8
8.3 Statistical calculations . 9
8.3.1 Mean fatigue strength: 0,50 probability of survival . 9
8.3.2 Standard deviations . 9
8.3.3 Fatigue limit: 0,998 65 probability of survival . 9
9 Report of test results . 9
9.1 Test chain information . 9
9.2 Test equipment and procedures .10
9.2.1 Test equipment .10
9.2.2 Test procedures.10
9.3 Test results for conformity and staircase tests .10
Annex A (informative) Survival test with abridged Probit analysis .11
Annex B (informative) Combined test methods .15
Annex C (informative) Justification for adding one step to fatigue limit in staircase analysis .21
Annex D (informative) Adding an additional “phantom” point at the end of staircase test .24
Annex E (informative) Reporting fatigue test results .25
Annex F (informative) Establishing chain application fatigue ratings .33
6 7
Annex G (informative) Extrapolating fatigue strength from 3 × 10 to 10 cycles .39
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ISO 15654:2015(E)

Annex H (informative) Finite life testing and data analysis .43
Bibliography .48
iv © ISO 2015 – All rights reserved

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ISO 15654:2015(E)

Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
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For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity
assessment, as well as information about ISO’s adherence to the WTO principles in the Technical
Barriers to Trade (TBT), see the following URL: Foreword — Supplementary information.
The committee responsible for this document is ISO/TC 100, Chains and chain sprockets for power
transmission and conveyors.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 15654:2004), which has been
technically revised.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 15654:2015(E)
Fatigue test method for transmission precision roller
chains and leaf chains
1 Scope
This International Standard specifies an axial force fatigue test method for transmission roller chains
and leaf chains. The tests being of the fluctuating tension type, carried out at room temperature in
air, with the force applied along the longitudinal axis of the chain. It also specifies procedures for
statistically analysing the test results and gives formats and elements for presenting the results of
fatigue tests and analyses.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated
references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 606, Short-pitch transmission precision roller and bush chains, attachments and associated chain
sprockets
ISO 4347:2015, Leaf chains, clevises and sheaves — Dimensions, measuring forces, tensile strengths and
dynamic strengths
ISO 10190, Motorcycle chains — Characteristics and test methods
3 Symbols
Symbol Description Unit
d Step size — the interval between adjacent force levels in a staircase test [see
N
Formula (5)]
F Maximum force — maximum value of force in the cycle N
max
F Minimum force — minimum value of force in the cycle N
min
F Mean force — half the sum of the maximum and minimum forces in the force
m
N
cycle [see Formula (1)]
F Force amplitude — half the difference between the maximum force and minimum
a
N
force [see Formula (2)]
F Mean Fatigue Strength — the test force, corrected to zero minimum force, at
b
N
which there is a 50 % probability of failure at endurance [see Formula (8)]
F Fatigue limit — the test force, corrected to zero minimum force, at which there is
dx
7
a calculated 0,135 % probability of failure at 10 force cycles. This approximates
N
the force below which a chain can endure an infinite number of force cycles
[see Formula (10)]
F Test force — the maximum force, corrected to zero minimum force, at which a
d
N
test was run [see Formula (3)]
F Minimum UTS — the minimum tensile strength of chain as specified in ISO 606,
u
N
ISO 10190 or ISO 4347
N Cycles — the number of cycles, at a given alternating force, applied to a specimen

chain at a particular time in the test
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ISO 15654:2015(E)

Symbol Description Unit
N Endurance — the predetermined number of cycles at which a test will be discon-
e

tinued without failure of the specimen chain
n Number of test data points included in the analysis —
p Chain pitch mm
S Standard deviation — the standard deviation of the staircase test data
N
[see Formula (9)]
2 © ISO 2015 – All rights reserved

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ISO 15654:2015(E)

Key
F force
t time
a
One cycle.
(1)
FF+
maxmin
F =
m
2
(2)
FF−
maxmin
F =
a
2
Figure 1 — Typical force cycle
4 Principle
Tests are made on transmission chains and leaf chains to determine fatigue properties of chain plates
such as those shown on an F–N diagram or to verify conformance to dynamic strength requirements in
ISO 606, ISO 10190 and ISO 4347.
© ISO 2015 – All rights reserved 3

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ISO 15654:2015(E)

5 Apparatus
5.1 Testing machine
The size of the testing machine shall be selected so that the maximum force on the test specimen
is ≥10 % of the maximum capacity of the machine. Tests shall be conducted on a machine capable of
applying a sinusoidal fluctuating force to the test specimen in axial tension.
The test frequency shall be chosen so as not to induce a damaging temperature increase in the test
specimen.
The machine shall be calibrated periodically in order to maintain suitable accuracy and should be
calibrated to within ±2 % of its maximum capacity. A force-monitoring system could be mounted in
series with the test specimen to ensure that the force cycle is maintained throughout the test.
The testing machine shall also have
a) a counter to record the number of force cycles,
b) a device to stop the machine when the chain fails, and
c) a device to prevent the machine from restarting after an emergency stop due to power failure, etc.
5.2 Test fixtures
The test fixtures shall be capable of transmitting an axial force to the test piece without inducing a
subsidiary force caused by the fixtures. Universal type fixtures shall be used for fatigue testing of
transmission chains and leaf chains.
The universal fixtures shall be designed according to the chain dimensions specified in the separate
standards. Examples of the structure of the fixtures are shown in Figure 2.
Universal fixtures shall permit free movement on both sides of the chain centreline in both the normal
plane of articulation and in the transverse plane. For transmission chain the hole in the fixture shall be
a size equal to the bush hole diameter of the chain under test. For leaf chain the hole in the fixture shall
be a size equal to the clevis hole diameter d shown in ISO 4347:2015, Tables 3 and 4.
1
NOTE The test specimens all illustrate five free pitches.
When testing chain on sheaves, the chain shall be restrained from moving around the sheaves to ensure
that only specific pitches of the chain are tested.
6 Test specimens
6.1 At least five free pitches of chain shall be used as a fatigue test specimen, except for chain pitch
over 50,8 mm where a minimum of three free pitches are acceptable.
NOTE Failures in links that contact the fixtures do not constitute part of the test.
Free pitches are those chain pitches that do not contact the fixtures.
6.2 The test specimens shall be unused, undamaged chains on which all phases of manufacture have
been completed. The final lubricant type is discretionary.
4 © ISO 2015 – All rights reserved

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ISO 15654:2015(E)

7 Test procedure
7.1 Test forces
7.1.1 Minimum force
The minimum force for the test shall be at least 1 % but not more than 5 % of the minimum tensile
strength given for the subject chain in ISO 606, ISO 10190 or ISO 4347.
7.1.2 Maximum force
The maximum force for the test shall be determined in accordance with 7.2 for a conformity test or in
accordance with 7.3 for a staircase test.
NOTE The endless loop illustration is not applicable to leaf chain.
Figure 2 — Examples of test specimens mounted in universal fixtures
7.1.3 Test force
For analyses of fatigue test data, maximum forces shall be corrected to zero minimum force. A test
force is obtained by correcting the maximum force to zero minimum force by means of the Johnson-
Goodman method [Formula (3)]. The Johnson-Goodman relationship is illustrated by Figure 3. Here
F is 0,05 × F and F is 0,3 × F , and the resulting F is 0,263 2 × F .
min u max u d u
FF − F
()
umax min
F = (3)
d
FF−
umin
© ISO 2015 – All rights reserved 5

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ISO 15654:2015(E)

Key
X minimum force, % of F
u
Y maximum force, % of F
u
Figure 3 — Johnson-Goodman diagram
7.1.4 Force application
A longitudinal tensile force shall be applied, sinusoidally varying between the minimum test force
determined according to 7.1.1 and the maximum test force determined according to 7.1.2. The test shall
continue to endurance or until the specimen fails, whichever is sooner.
7.2 Conformity test
7.2.1 Purpose
The purpose of this test is to determine whether or not a chain meets the dynamic strength requirements
given for it in ISO 606, ISO 10190 or ISO 4347.
7.2.2 Endurance
6
Endurance shall be 3 × 10 cycles.
7.2.3 Minimum test force
The minimum force for the test shall be set in accordance with 7.1.1.
6 © ISO 2015 – All rights reserved

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ISO 15654:2015(E)

7.2.4 Maximum test force
The maximum test force shall be determined using Formula (4):
 
FF +−FF F
()
du  minu d 
 
F = (4)
max
F
u
7.2.5 Number of tests
Three specimens shall be tested.
7.2.6 Acceptance
All specimens shall survive to endurance without failure.
7.3 Staircase test
7.3.1 Purpose
The purpose of this test is to determine the fatigue limit of the subject chain.
7.3.2 Description
For the purposes of this International Standard, a staircase test is one in which specimens are tested
sequentially at predetermined, equally spaced force levels. The first specimen is tested at a force level
slightly greater than the estimated mean fatigue strength of the chain. If the first specimen runs to
endurance (runs out), the next specimen is tested at the next higher predetermined force level. If the
first specimen fails before endurance, the next specimen is tested at the next lower predetermined force
level. Force levels for subsequent tests are determined in the same manner, and the testing continues
until the required number of tests are completed.
7.3.3 Endurance
7
Endurance shall be 10 cycles when testing for fatigue limit.
7.3.4 Rules for conducting a staircase test
The test shall begin with a response reversal, then a run-out followed by a failure, or a failure followed
by a run-out. The test shall have at least 10 data points to determine the mean with 95 % confidence and
six data points to determine the mean with 90 % confidence. It shall have the minimum number of data
points in accordance with Table 2 to detect a difference in the mean of approximately one-half step size.
Table 2 — Required sample sizes
Confidence 3-step staircase 4-step staircase 5-step staircase
90 % 6 11 16
95 % 10 15 20
The highest force level in a staircase shall contain only failures.
The lowest force level in a staircase shall contain only run-outs.
Intermediate force levels in a staircase shall contain both failures and run-outs.
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ISO 15654:2015(E)

7.3.5 Determining step size
7.3.5.1 Using survival test with Probit analysis
See Annex A. The step size shall be determined in accordance with A.5.
7.3.5.2 Using combined test method (CTM)
See Annex B. The step size shall be determined in accordance with B.3.4.3 [see Formula (B.10)].
7.3.5.3 Using empirical method
Extensive testing has shown that reliable results can be obtained when the step size, expressed in
newtons (N), is set according to Formula (5) or (6):
15,
For simplex roller chains:   dp≈14 (5)
15,
For multiplex roller chains: dn≈⋅07, ⋅⋅14 p (6)
s
Where: n = number of strands, and n is 2 or more.
s s
NOTE When the combined method is used the step size should be determined in accordance with
B.3.4.3. There is no established empirical method applicable to leaf chains, so step size should be determined
in accordance with that shown in Formula (7). It should be noted that this formula is shown for informative
purposes and is for the convenience of deducing an approximate minimum dynamic strength.
n
15,
L
df≈⋅ ⋅⋅14 p (7)
L
4
where
p is the chain pitch in mm;
f is lacing factor, according to ISO 4347:2015, Table A.2;
L
n is total number of plates in adjacent links, e.g. n = 10 for 4 × 6 combination.
L L
8 Staircase test data analysis
8.1 Data
The data for a staircase test analysis shall be gathered in accordance with 7.3.
An additional test point at the end of a staircase test can be determined by the rules for conducting a
staircase test (see 7.3). This additional test point, sometimes called a “phantom” point, shall be included
in the analysis.
8.2 Plotting staircase data
It is customary to tabulate and plot the data as a staircase test progresses to ensure that the rules for
constructing a staircase are followed. An example of such a data plot (three levels and 95 % confidence
level) is shown in Table 3.
8 © ISO 2015 – All rights reserved

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ISO 15654:2015(E)

Table 3 — Staircase data plot — Example
Test Invalid
Valid tests
force tests
F + 2d X
d
F + d X X X #
d
F X X O O O
d
F − d O O
d
O = Run-Out; X = Failure; # = Phantom Point.
8.3 Statistical calculations
8.3.1 Mean fatigue strength: 0,50 probability of survival
The mean fatigue strength shall be calculated using Formula (8),
n
F

d
i
i=1
F = (8)
b
n
where n is the total number of valid tests in the staircase calculations.
8.3.2 Standard deviations
The standard deviations of the staircase data shall be calculated using Formula (9),
05.
n
 
2
F
∑ d
 
i
2
i=1
S =− F  (9)
b
n
 
 
 
8.3.3 Fatigue limit: 0,998 65 probability of survival
The fatigue limit shall be calculated using Formula (10),
FF=−3Sd+ (10)
dx b
9 Report of test results
9.1 Test chain information
The originator shall provide to the user
a) the brand name or other identifying name or mark of the test chain,
b) the ISO number or manufacturer’s number and the pitch of the test chain, and
c) the length in free pitches of the test specimens.
© ISO 2015 – All rights reserved 9

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ISO 15654:2015(E)

9.2 Test equipment and procedures
9.2.1 Test equipment
The originator shall provide to the user
a) the brand name and type of testing machine,
b) the maximum rated capacity of the test machine,
c) the number of machines used if more than one,
d) the method of dynamic force verification and monitoring, and
e) the method of calibration and the most recent date calibrated.
9.2.2 Test procedures
The originator shall provide to the user
a) the type of test; conformity or staircase,
b) the number of cycles to endurance, and
c) any ambient conditions that could affect the test results.
9.3 Test results for conformity and staircase tests
The originator shall provide a table of test results to the user, which shall include
a) identification of the test specimen,
b) the test sequence, the order in which the specimens were run,
c) the maximum and minimum force for each test,
d) the test force, corrected to zero minimum force, for each test,
e) the force cycling frequency,
f) the number of cycles at which each test was terminated,
g) the reason each test was terminated and, if a failure, the component of the chain that failed,
h) a brief summary of the post-test examination, if any, and
i) the machine used for each test, if more than one machine was used.
For a staircase test, the originator shall also provide the user with
— the mean fatigue strength, F , and
b
— the minimum fatigue strength, or fatigue limit.
10 © ISO 2015 – All rights reserved

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ISO 15654:2015(E)

Annex A
(informative)

Survival test with abridged Probit analysis
A.1 Principle
The purpose of this test is to determine the mean fatigue limit and its standard deviation. A survival
test with abridged Probit analysis can also be used to determine the step size for future staircase
testing of the subject chain model.
A.2 Description
The survival test is a procedure in which groups of chain specimens are tested at different force levels
such that the central force level contains approximately 50 % failures, the highest force level contains
90 % to 95 % failures, and the lowest force level contains 5 % to 10 % failures.
The Probit analysis is used to estimate the mean fatigue limit and standard deviation of the tested
population. The step size is then set equal to between 67 % and 150 % of the standard deviation for
future staircase testing of the subject chain model.
A.3 Test procedure
A.3.1 Test specimens
Prepare at least 50, and preferably 100, test specimens in accordance with Clause 6, with all test
specimens from the same production batch.
Provide additional test specimens for preliminary or invalid tests.
A.3.2 Endurance
7
Set endurance at 10 cycles.
A.3.3 Force levels
Use five force levels in the survival test; one giving approximately 50 % failures before endurance (very
close to the mean), two force levels above that, and two below. There may be only four force levels if the
mean is approximately midway between two force levels.
Ensure that the interval between adjacent force levels is uniform.
The central force level may be selected by means of a brief (five or six tests) staircase test.
A.3.4 Testing
Allocate test specimens to each level according to Table A.1 or Table A.2 in order to make the precision
at each force level comparable. At least five specimens at each level, and 50 specimens in total, are
required for acceptable accuracy.
© ISO 2015 – All rights reserved 11

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ISO 15654:2015(E)

Table A.1 — Allocation of test specimens for five force levels
Expected run-out Relative group size
%
25 to 75 1,0
15 to 20 or 80 to 85 1,5
10 or 90 2,0
5 or 95 3,0
2 or 98 5,0
Table A.2 — Allocation of test specimens for four force levels
Expected run-out Relative group size
%
20 to
...

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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ISO 15654:2015(F)

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ISO 15654:2015(F)

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
© ISO 2015 – Tous droits réservés iii

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ISO 15654:2015(F)

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
iv © ISO 2015 – Tous droits réservés

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ISO 15654:2015(F)

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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ISO 15654:2015(F)

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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ISO 15654:2015(F)

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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ISO 15654:2015(F)

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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ISO 15654:2015(F)

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

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
...

Questions, Comments and Discussion

Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.