1范圍
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了圓柱齒輪減速器加載試驗(yàn)和數(shù)據(jù)處理方法，同時(shí)也規(guī)定了對(duì)試驗(yàn)件、測(cè)試裝置的要求。
本標(biāo)準(zhǔn)主要適用于漸開(kāi)線齒形圓柱齒輪減速器科研樣機(jī)（新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)樣機(jī)）、產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證、產(chǎn)品出廠驗(yàn)收時(shí)的加載試驗(yàn)。被試減速器的高速軸轉(zhuǎn)速不超過(guò)1500r/min，齒輪圓周速度不超過(guò)20m/s。
2引用標(biāo)準(zhǔn)
下列標(biāo)準(zhǔn)所包含的條文，通過(guò)在本標(biāo)準(zhǔn)中引用而構(gòu)成為本標(biāo)準(zhǔn)的條文。本標(biāo)準(zhǔn)出版時(shí)，所示版本均為有效。所有標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)被修訂，使用本標(biāo)準(zhǔn)的各方應(yīng)探討使用下列標(biāo)準(zhǔn)最新版本的可能性。
GB/T6404—1986 齒輪裝置噪聲聲功率級(jí)測(cè)定方法
GB/T8543—1987 驗(yàn)收試驗(yàn)中齒輪裝置機(jī)械振動(dòng)的測(cè)定
GB/T10095—1988 漸開(kāi)線圓柱齒輪精度
3試驗(yàn)件的要求
3.1試驗(yàn)件及其數(shù)量的一般規(guī)定
試驗(yàn)件為待出廠產(chǎn)品或樣機(jī)，試驗(yàn)臺(tái)數(shù)由試驗(yàn)項(xiàng)目的和要求決定，不應(yīng)有其他限制。
3.2試驗(yàn)件的材質(zhì)，加工精度
主要零件的材料、熱處理、機(jī)械加工應(yīng)合格并有檢查記錄。必要時(shí)在試驗(yàn)前核查生產(chǎn)檢驗(yàn)記錄或抽檢其重要項(xiàng)目。
4測(cè)試裝置的要求
4.1加載試驗(yàn)臺(tái)
試驗(yàn)的驅(qū)動(dòng)與加載方式及其不受限制。開(kāi)式試驗(yàn)臺(tái)見(jiàn)圖1a），封閉功率流式試驗(yàn)臺(tái)見(jiàn)圖1b)。優(yōu)先采用能耗較低的封閉功率流式。加載轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，波動(dòng)不應(yīng)超過(guò)1％。運(yùn)轉(zhuǎn)中能進(jìn)行加載和卸載。
4.2負(fù)載與轉(zhuǎn)速測(cè)試儀器
儀器儀表類型不限，但其規(guī)格、量程、精度應(yīng)與試驗(yàn)相適應(yīng)。測(cè)試項(xiàng)目為加載轉(zhuǎn)矩（功率）、轉(zhuǎn)速，測(cè)試精度不超過(guò)讀數(shù)的1％。優(yōu)先采用轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器與轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x，并應(yīng)在被試驗(yàn)的減速器的輸入、輸出端各裝有一臺(tái)傳感器，直接測(cè)定試件（僅附加聯(lián)軸器）的輸入輸出轉(zhuǎn)矩（功率）、轉(zhuǎn)速，如圖1a)與圖1b)。
4.3安裝調(diào)試
全部試驗(yàn)裝置（不包括電控電源設(shè)備）應(yīng)裝在同一（或組合）平臺(tái)上。要求各部件找水平、對(duì)中系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)靈活。先進(jìn)行靜調(diào)零，然后進(jìn)行動(dòng)調(diào)零。調(diào)改儀器轉(zhuǎn)矩顯示值多位讀數(shù)的前幾位均應(yīng)為零，末位數(shù)不大于4。
脫開(kāi)聯(lián)軸器8（見(jiàn)圖1），可測(cè)定試件2的空載轉(zhuǎn)矩。
5負(fù)載試驗(yàn)的溫度、噪聲、振動(dòng)測(cè)試儀器要求
減速器油池和軸承溫度測(cè)定可采用經(jīng)計(jì)量部門(mén)鑒定合格的量程到150 C的溫度計(jì)。
噪聲儀和測(cè)試方法應(yīng)符合GB/T6404的規(guī)定。
振動(dòng)測(cè)試儀器和測(cè)試方法應(yīng)符合GB/T8543的規(guī)定。
6減速器的加載試驗(yàn)
6.1試驗(yàn)項(xiàng)目、步驟、方法
6.1.1科研樣機(jī)（新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)樣機(jī)）試驗(yàn)
一般應(yīng)按表1進(jìn)行試驗(yàn)。
表1
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分類 |
項(xiàng)目 |
說(shuō)明 |
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序號(hào) |
名稱 |
序號(hào) |
內(nèi)容 |
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Ⅰ |
空載試驗(yàn) |
1
2
3
4 |
在額定轉(zhuǎn)速下，正、反兩向運(yùn)輸不小于
1h。
要求：
各連接件、緊固件不松動(dòng)；
各密封處接合處不漏油、不滲油；
運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無(wú)沖擊；
潤(rùn)滑充分，檢查軸承和油池溫度 |
|
|
Ⅱ |
負(fù)荷性能試驗(yàn) |
5
6
7
8
9
10 |
在空載試驗(yàn)合格后，進(jìn)行熱功率測(cè)試。
在額定轉(zhuǎn)速下，逐級(jí)加載試驗(yàn)，每級(jí)載
荷試驗(yàn)達(dá)到油溫平衡1h后再增加一級(jí)
(約20％額定負(fù)荷)，直到平衡溫度達(dá)到
潤(rùn)滑油允許的最高溫度為止。然后進(jìn)
行機(jī)械功率（機(jī)械強(qiáng)度）試驗(yàn)，在額定轉(zhuǎn)
速和轉(zhuǎn)矩下高速齒輪每齒應(yīng)力循環(huán)數(shù)
N≥3×106次。要求規(guī)定：
轉(zhuǎn)矩（或功率）；
效率；
軸承與油池溫度、溫升；
噪聲，振動(dòng)；
齒面接觸率，齒輪損壞情況 |
熱功率（即在一定潤(rùn)滑冷卻條件
下減速器油溫不超過(guò)允許最高平
衡油溫時(shí)的功率）試驗(yàn)的潤(rùn)滑冷
卻措施，應(yīng)符合其熱功率表要求。
機(jī)械功率試驗(yàn)時(shí)可采取任意冷卻
措施 |
|
Ⅲ |
超載試驗(yàn) |
11 |
在額定轉(zhuǎn)速下
120％額定負(fù)荷，運(yùn)轉(zhuǎn)1min；
150％額定負(fù)荷，運(yùn)轉(zhuǎn)1min；
180％額定負(fù)荷，運(yùn)轉(zhuǎn)0.5min；
檢驗(yàn)齒輪及其他機(jī)件損壞情況 |
超載試驗(yàn)應(yīng)在起動(dòng)以后加載，卸
載以后制動(dòng) |
|
Ⅳ |
齒面接觸疲勞壽命試驗(yàn) |
12 |
在額定負(fù)荷下，高速齒輪的應(yīng)力循環(huán)數(shù)：
調(diào)質(zhì)齒輪、淬火輪為5×107次，氮化
齒輪為2×106次。
檢驗(yàn)項(xiàng)目與5～11項(xiàng)同 |
測(cè)試齒面接觸疲勞壽命 |
對(duì)于輸出轉(zhuǎn)矩T2＞10t·m的減速器驗(yàn)收，負(fù)荷試驗(yàn)的加載轉(zhuǎn)矩（功率），允許用戶與制造廠協(xié)商確定。
允許用工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)代替疲勞壽命試驗(yàn)，但工業(yè)應(yīng)用實(shí)際負(fù)荷必須達(dá)到額定負(fù)荷，并有準(zhǔn)確的日記錄，試驗(yàn)時(shí)間不小于3600h。
6.1.2產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證試驗(yàn)
產(chǎn)品質(zhì)量鑒定、認(rèn)證試驗(yàn)按表1中序號(hào)Ⅰ～Ⅲ各項(xiàng)目進(jìn)行試驗(yàn)。齒面接觸疲勞壽命試驗(yàn)可免做。
6.1.3產(chǎn)品出廠、驗(yàn)收試驗(yàn)
一般應(yīng)進(jìn)行表1中序號(hào)Ⅰ～Ⅲ各項(xiàng)試驗(yàn)，但負(fù)荷性能試驗(yàn)與超載試驗(yàn)允許按實(shí)用負(fù)荷加載，且負(fù)荷試驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間允許以達(dá)到溫度平衡為止，不需N≥3×106次。批量生產(chǎn)時(shí)允許抽樣試驗(yàn)，抽樣數(shù)不小于批量的10％。如抽樣試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)不合格產(chǎn)品，應(yīng)在抽試10％，仍有不合格產(chǎn)品，應(yīng)全數(shù)試驗(yàn)。
6.2測(cè)試數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處理
6.2.1數(shù)據(jù)采集
試驗(yàn)中采集的數(shù)據(jù)包括：加載轉(zhuǎn)矩、功率、轉(zhuǎn)速、溫度、噪聲、振動(dòng)、齒輪磨損、時(shí)間等。
至少每半小時(shí)應(yīng)采集一次的數(shù)據(jù)有輸入輸出轉(zhuǎn)速、輸入輸出轉(zhuǎn)矩、功率值、潤(rùn)滑油溫、軸承溫度、室溫。從數(shù)顯儀上采數(shù)或打字機(jī)取數(shù)，轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、功率值每次至少采集5組數(shù)據(jù)。同時(shí)記下采集數(shù)據(jù)時(shí)間。
噪聲、振動(dòng)應(yīng)每個(gè)負(fù)荷檔次、每個(gè)轉(zhuǎn)速檔次測(cè)定一次，并記錄噪聲、振動(dòng)值及相應(yīng)的負(fù)荷轉(zhuǎn)速與時(shí)間。
齒輪的磨損、點(diǎn)蝕、膠合、裂斷及齒面接觸率的變化，一般至少每日觀察記錄一次。試驗(yàn)正常，無(wú)損傷，記錄時(shí)間間隔可較長(zhǎng)，反之齒面已出現(xiàn)損傷，記錄時(shí)間間隔應(yīng)較短。軸、軸承與機(jī)體等在試驗(yàn)中的不正�，F(xiàn)象、損傷，潤(rùn)滑油的種類、牌號(hào)等均應(yīng)記錄。
6.2.2計(jì)算轉(zhuǎn)矩（功率）、轉(zhuǎn)速的平均值
a)求每次采集數(shù)據(jù)的平均值見(jiàn)式（1）、式（2）：
式中：
——每次轉(zhuǎn)矩平均值，N·m；
N——每次轉(zhuǎn)速平均值，r/min；
K——數(shù)據(jù)組數(shù)；
Ti——每組數(shù)據(jù)中的轉(zhuǎn)矩值，N·m；
ni——每組數(shù)據(jù)中的轉(zhuǎn)速值，r/min；
b)求每級(jí)載荷的平均值見(jiàn)式（3）、式（4）：
式中：
——每級(jí)載荷的轉(zhuǎn)矩平均值，N·m；
——每次采集轉(zhuǎn)矩的平均值N·m；
M——每級(jí)載荷采集數(shù)據(jù)的次數(shù)；
——每級(jí)載荷的轉(zhuǎn)速平均值，r/min；
——每次采集轉(zhuǎn)速的平均值，r/min；
6.2.3減速器傳動(dòng)效率
a)減速器總效率，見(jiàn)式（5）：
試中：η——減速器傳動(dòng)總效率；
—一次采集的輸出轉(zhuǎn)矩的平均值，N·m；
——與 同時(shí)采集的輸入轉(zhuǎn)矩的平均值，N·m；
i——減速器傳動(dòng)比；
η聯(lián)——減速器輸入、輸出軸頭聯(lián)軸器效率。
b)齒輪嚙合效率（包括潤(rùn)滑攪油損失），見(jiàn)式（6）：
式中：η嚙——齒輪嚙合效率；
η——減速器傳動(dòng)總效率；
η軸承——減速器各軸承總效率
c)描繪效率曲線
按500，750，1000，1500r/min或額定轉(zhuǎn)度描繪25％，50％，75％，100％，110％額定負(fù)荷的效率曲線，取縱坐標(biāo)為效率值，橫坐標(biāo)為負(fù)荷值。
6.2.4減速器熱功率曲線
以允許最高平衡溫度下的熱功率（kw）為縱坐標(biāo)，以相應(yīng)的轉(zhuǎn)速為橫坐標(biāo)，描繪試驗(yàn)熱功率與轉(zhuǎn)速關(guān)系曲線圖。
6.2.5負(fù)荷性能試驗(yàn)、疲勞壽命試驗(yàn)高速齒輪每齒應(yīng)為循環(huán)數(shù)的計(jì)算
計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)可計(jì)入低于額定負(fù)荷下的應(yīng)力循環(huán)數(shù)，但必須折算為相當(dāng)額定負(fù)荷下應(yīng)力循環(huán)數(shù)，一般可按式（7）計(jì)算：
式中：Nd——相當(dāng)應(yīng)力循環(huán)數(shù)，次
N——額定負(fù)荷下的應(yīng)力循環(huán)數(shù)，次
Ti——低于額定負(fù)荷的負(fù)荷，N·m
Ni——對(duì)應(yīng)Ti的應(yīng)力循環(huán)數(shù)，次
T——額定負(fù)荷，N·m
N=60nial
Ni=60niali
ni——額定負(fù)荷下高速齒輪的轉(zhuǎn)速r/min
ni——Ti對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速r/min
a——小齒輪一轉(zhuǎn)每齒的嚙合次數(shù)；
L——額定負(fù)荷下試驗(yàn)時(shí)間，h；
Li——Ti對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)時(shí)間，h。
6.2.6溫升計(jì)算與溫度限額，見(jiàn)式（8）：
Δt=t-t0 （8）
式中：Δt——潤(rùn)滑油（或軸承）的溫升，℃
t——潤(rùn)滑油（或軸承）的溫度，℃
t0——試驗(yàn)室室溫，℃
6.3試驗(yàn)合格指標(biāo)
6.3.1疲勞壽命試驗(yàn)或工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)合格指標(biāo)：
在額定負(fù)荷下疲勞壽命試驗(yàn)或工業(yè)應(yīng)用3600h以內(nèi)的減速器，其合格的指標(biāo)為：
a) 齒輪與各機(jī)件無(wú)斷裂；
b) 齒面無(wú)膠合、擦傷；
c) 齒面摩擦、磨損厚度，在齒根附近測(cè)量不超過(guò)齒輪模數(shù)值的4％。
d) 齒面點(diǎn)蝕面積限額為：
調(diào)質(zhì)齒輪，見(jiàn)式（9）：
VGes=V1Ges+V2Ges≤2% (9)
滲碳淬火與氮化齒輪，見(jiàn)式（10）、式（11）：
VGes=V1Ges+V2Ges≤1% (10)
VF2=4% (11)
式中：VGes——對(duì)齒輪點(diǎn)蝕面積總和占有效工作面積的百分率；
V1Ges、V2Ges——分別為小、大齒輪點(diǎn)蝕面積總和占各自有效工作齒面積總和的百分率；
VE2——齒輪的齒點(diǎn)蝕面積占有效工作齒面積的百分率。
允許出現(xiàn)初期點(diǎn)蝕，初期點(diǎn)蝕可不計(jì)入點(diǎn)蝕面積內(nèi)。初期點(diǎn)蝕的特征是收斂性點(diǎn)蝕，點(diǎn)蝕點(diǎn)直徑小于1mm。
e)整機(jī)效率η，對(duì)齒輪精度等級(jí)為GB/T10095的6級(jí)和6級(jí)以上的減速器，η≥0.980n，6級(jí)以下的為η≥0.975n，此處n為齒輪傳動(dòng)級(jí)數(shù)。
f)按熱功率或工作功率加載，平衡油溫不高于100℃或溫升不高于80℃。
g) 噪聲≤85dB(A)。
6.3.2產(chǎn)品質(zhì)量鑒定、認(rèn)證及出廠驗(yàn)收試驗(yàn)合格指標(biāo)。
a)齒面硬度高于50HRC且經(jīng)磨削加工的齒輪除允許齒面磨損厚≤0.1mm外，齒輪不得有任何損傷，調(diào)質(zhì)滾齒齒輪允許齒面有個(gè)別小點(diǎn)蝕點(diǎn)，磨損厚≤0.1mm，初此以外，齒輪不得有其他損傷。
b)齒面接觸率、齒側(cè)間隙達(dá)到設(shè)計(jì)要求；
c)各機(jī)件完好、無(wú)損；
d)效率、油溫、噪聲指標(biāo)與6.3.1所列相同。
