1引言

本標(biāo)準(zhǔn)適用于傳遞動力的具有單獨箱體的齒輪裝置。本標(biāo)準(zhǔn)不適用于一些特殊的或輔助性的齒輪裝置，如與傳動齒輪裝置做成一體的壓縮機、泵、汽輪機以及不傳遞動力的一些齒輪裝置。但若經(jīng)銷商同意本標(biāo)準(zhǔn)也可用于這些設(shè)備。

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在驗收試驗中，測定振動級的儀器類型、測量方法、測試步驟及驗收中的振動等級。

如振動測量中要求作出一些特殊規(guī)定，允許制造廠和用戶協(xié)商確定振動的測量方式和驗收級別。

2名詞術(shù)語

本標(biāo)準(zhǔn)中使用的機械振動名詞術(shù)語均按照GB2298—80《機械振動沖擊名詞術(shù)語》的有關(guān)規(guī)定。

3使用說明

系統(tǒng)的影響因素

齒輪制造廠不能控制的因素可能會對試驗現(xiàn)場齒輪裝置的振動等級產(chǎn)生影響，附錄A中列出了傳動系統(tǒng)的一些影響因素，齒輪裝置應(yīng)以能將這些影響減到最小的方式進行試驗。因此，在傳動系統(tǒng)的設(shè)計階段就應(yīng)對整個系統(tǒng)的振動進行估計，對系統(tǒng)的各影響因素進行檢驗。對各項檢驗要作出明確規(guī)定并嚴(yán)格執(zhí)行。

振動測量方式的選擇

齒輪裝置的振動有兩種測量方式，一種是測量箱體的振動，另一種是測量軸的振動。聯(lián)合使用軸振動測量和箱體振動測量以獲得齒輪裝置軸的絕對運動量也常常是一種比較有效的方法。

對采用滾動軸承作支承的齒輪裝置，軸承徑向間隙較小，軸承和箱體間的相對運動也較小，應(yīng)選用箱體振動測量。對采用普通滑動軸承作支承的齒輪裝置，采用軸振動測量或箱體振動測量均可。但在頻率0～500Hz范圍內(nèi)時，采用箱體振動測量因不敏感不易測得微小的振動量，應(yīng)選用軸振動測量。箱體振動測量可獲得較寬的頻率范圍和動態(tài)性的范圍，為輪齒嚙合頻率的分析提供必要的依據(jù)。

4儀器

類型

測量使用的傳感器和儀器須按有關(guān)規(guī)定定期送交計量部門檢驗。取得合格證，在有效期內(nèi)使用。振動儀器系統(tǒng)的選型及其使用見附錄B。儀器中最好配一臺1/3倍頻程頻率分析儀。

軸振動測量儀器

軸的振動測量推薦采用非接觸式傳感器，測量儀器必須能夠讀出振動位移的峰峰值。

箱體振動測量儀器

箱體的振動測量應(yīng)選用壓電式加速度傳感器，測量儀器應(yīng)是具有準(zhǔn)確的均方根整流特性的電動式儀器，它能夠確定振動速度（mm/s）的均方根值。因傳感器的安裝方法會影響傳感器的頻率效應(yīng)，傳感器應(yīng)采用螺釘、螺栓或粘接材料進行固定。但對于輕型的加速度計，在頻率為2000Hz以下時可采用磁力固定，磁鐵和安裝表面應(yīng)與加速度等級相適應(yīng)，不允許采用手持式接觸測量。

測量頻率范圍

儀器的測量頻率范圍必須保證既能測得軸的最低回轉(zhuǎn)速度，又能測得最高的輪齒嚙合頻率。軸位移測量頻率范圍應(yīng)為0～500Hz，箱體邊度的測量范圍應(yīng)為10～10000Hz或更高。

偏差

測量儀器系統(tǒng)，包括傳感器和讀數(shù)儀器，在整個運轉(zhuǎn)溫度范圍內(nèi)測得的振動等級，測值的偏差不可超過±5％。

校準(zhǔn)

振動測量系統(tǒng)應(yīng)在測量前后進行校準(zhǔn)，此外，還應(yīng)遵照有關(guān)規(guī)定，定期將測量系統(tǒng)送交計量部門標(biāo)定。

注：如驗收試驗的運行條件與現(xiàn)場使用情況有很大差別，應(yīng)對測得的振動數(shù)據(jù)予于修正，修正方法由生產(chǎn)廠和用戶協(xié)商決定。

5振動測量

軸的振動測量

軸的振動位移應(yīng)相對于箱體進行測量，傳感器應(yīng)安裝在盡可能靠近軸承的地方并且固定在箱體剛性較好的部位。應(yīng)測量每根軸三個相互垂直方向上的振動，其中的一個方向必須與被測軸線平行，測點的數(shù)量和安裝位置由用戶和制造商協(xié)商決定。

機械與電氣偏心引起的測量誤差不得高于振動位移評價值的25％或6μm（兩者中取大值），在傳感器安裝的位置處，被測軸的機械與電氣偏差可從振動的讀數(shù)值中減掉以得到真實的振動級。減去機械與電氣偏差后得到的實際振動測值的誤差不可超過4.3條中規(guī)定。

箱體的振動測量

應(yīng)在箱體軸承座處測量箱體的振動。測量必須在三個正交方向上進行，三個方向中的兩個必須位于與齒輪回轉(zhuǎn)軸線相垂直的平面內(nèi)，這個平面最好是水平平面或垂直平面。

建議在齒輪裝置的每一個可從外部接近的軸承位置（必要時在固定螺釘處）進行測量。傳感器的數(shù)量及其安裝位置取決于箱體的剛性和軸的多少，由用戶和制造廠協(xié)商選定。

測量單位

測量振動所使用的單位列于表1。

表1

項目	單位
速度（r.m.s）	mm/s dB(基準(zhǔn)參考值v0=5×10-5mm/s)
位移（峰峰值）	μm
頻率f	Hz

儀器讀數(shù)方法

a.測量的觀察時間不得低于10s

b.記錄儀器顯示的平均值。

6試驗準(zhǔn)則

齒輪裝置振動測量應(yīng)該在制造廠試車試驗過程中進行，除與用戶另有協(xié)議外，試驗的傳

動裝置由制造廠決定。                          

6.1試驗系統(tǒng)的聯(lián)接

驅(qū)動裝置、試驗傳動系統(tǒng)、被測齒輪裝置和加載裝置最好是用現(xiàn)場工作時的聯(lián)軸器進

行聯(lián)接，也可用相同懸伸質(zhì)量的聯(lián)軸器進行聯(lián)接。

6.2齒輪裝置的試驗條件

除齒輪制造廠和用戶另有商定外，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定振動測量的條件如下：

a.試驗時齒輪裝置應(yīng)以額定速度運轉(zhuǎn)，如裝置用于變速工況，試驗應(yīng)在速度范圍內(nèi)的算術(shù)平均值速度處進行。

b.試驗時齒輪裝置應(yīng)按設(shè)計給定的方向運轉(zhuǎn)，如果齒輪裝置為可逆運轉(zhuǎn)，則在兩個方向都應(yīng)進行試驗

c.試驗時齒輪裝置可加載運轉(zhuǎn)也可空載運轉(zhuǎn)，由制造廠與用戶協(xié)商決定。

d.試驗時齒輪裝置應(yīng)按設(shè)計要求進行潤滑。

e.測量時機器應(yīng)在設(shè)計溫度范圍內(nèi)運轉(zhuǎn)。

7驗收等級

軸位移和箱體速度評價值曲線見圖1、圖2，由用戶和制造廠協(xié)商選取符合工作要求的評價值。進行驗收時，可以對整個齒輪裝置統(tǒng)一使用一個評價標(biāo)準(zhǔn)，也可以對每一根軸或測量位置分別使用評價標(biāo)準(zhǔn)。附錄C給出了一些典型齒輪裝置振動的主觀評價值，可供參考。

注：①DR：位移評價值，μm.

②當(dāng)頻率在0～50Hz范圍內(nèi)時，評價值等于評價曲線的位移量。從50Hz起，曲線每十倍頻程下降10dB

7.1振動級

振動評價曲線是對頻率的關(guān)系曲線，只有經(jīng)過濾波的測值才能與評價曲線進行比較。

在沒有測得頻譜數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)不全時，總振級可采用下列規(guī)定作為驗收標(biāo)準(zhǔn)。

a 以軸的轉(zhuǎn)速作為名義頻率，將未經(jīng)濾波的軸位移值的最大值與圖1進行比較，不低于且接近該值的評價曲線的級作為未經(jīng)濾波的軸的名義振動位移級。

b 將未經(jīng)濾波的箱體振動速度均方根值的最大值與圖2進行比較，以不低于且接近該值的評價曲線的級作為未經(jīng)濾波的箱體名義振動速度級。

注：①VB：速度評價值：mm/s

②當(dāng)頻率在45～1590Hz范圍內(nèi)時，評價值等于評價曲線的速度值，在此頻率范圍外，曲線每十倍頻程下降14dB。

7.2軸位移的評價

將經(jīng)過1/3倍頻程濾波測得的軸位移頻譜與圖1進行比較，以包含且最接近于頻譜的評價曲線的級作為該軸的位移評價級，以齒輪裝置所有被測軸上的最高評價級作為齒輪裝置的振動等級。

7.3箱體振動的評價

將經(jīng)過1/3倍頻程濾波測得的箱體振動速度頻譜與圖2進行比較，以包含且最接近于頻譜的評價曲線的級作為該處的箱體振動速度評價級，以齒輪裝置所有測量位置上的最高評價級作為齒輪裝置的振動等級。

8測量報告

測量報告應(yīng)包括下列內(nèi)容：

a被測齒輪裝置的型號、主要技術(shù)參數(shù)及有關(guān)特殊規(guī)定。

b實驗運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)、齒輪裝置安裝及運行條件（包括裝配及聯(lián)接的一些特點）。

c齒輪裝置布置情況草圖及5.1、5.2條所述的各測點的位置、軸線及測點的數(shù)量。

d測量儀器的制造廠名、類型、精度等級。

每個測量位置均須至少記錄下列項目之一，作為試驗的測量結(jié)果和結(jié)論。

a.總振級

b.振動的1/3倍頻程頻譜、主要頻率分量及其等級，必要時還可記錄窄帶頻譜。

附錄    A

系統(tǒng)的影響因素（補充件）

A.1 目的  齒輪裝置的振動是由齒輪裝置本身及系統(tǒng)內(nèi)部的其他振源產(chǎn)生的。后者振動值的大小及振動從振源傳遞到測量點的途徑都會對測得的實際振級產(chǎn)生很大的影響。下面列出了，應(yīng)予考慮的系統(tǒng)的一些影響因素。

A.2 系統(tǒng)的典型影響因素

A.2.1原動機振源

a.內(nèi)燃機的強迫激振

b.液壓馬達的強迫激振

A.2.2   負(fù)載特性

a.負(fù)載轉(zhuǎn)速變化。如：風(fēng)扇、葉輪等。

b.負(fù)載脈動。如：螺旋推進器、往復(fù)式壓縮機、各類泵等；

c.隨機負(fù)載沖擊。如：礦石破碎機。

A.2.3裝配方面的因素

a.系統(tǒng)各部件的對中；

b.組件和部件的平衡；

A.2.4   系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)特性

a.聯(lián)軸器的剛度、阻尼

b.扭轉(zhuǎn)柔度

c.回轉(zhuǎn)件的轉(zhuǎn)動慣量

A.2.5   系統(tǒng)的橫向特性

a.基礎(chǔ)的穩(wěn)定性

b.安裝方法

c.零部件的剛度、質(zhì)量

A.2.6   負(fù)載和轉(zhuǎn)速

a.負(fù)載

b.轉(zhuǎn)動方向

c.轉(zhuǎn)動速度

A.3 責(zé)任

A.3.1  A.2中列出了影響齒輪裝置工作特性的一些因素，在現(xiàn)場工作時，這些因素一般非齒輪裝置制造廠所能控制的。因此，對這些因素產(chǎn)生的不良影響，齒輪裝置制造廠不負(fù)責(zé)任。

A.3.2傳動系統(tǒng)在設(shè)計階段就應(yīng)考慮系統(tǒng)的影響因素，明確對系統(tǒng)各部分的要求，系統(tǒng)各部分的生產(chǎn)廠都必段了解自身的責(zé)任。

附錄B（振動儀器及其特性）（補充件）

B.1 本附錄主要說明齒輪裝置振動測量時所使用的測振儀器及其特性。

B.2 箱體振動和軸振動的測量儀器

測振儀器的類型和使用必須符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

B.3 箱體振動的測量

測量軸承座處的振動可獲得測點處的振動烈度值,由于測得的振動值是一絕對量，試驗的支承結(jié)構(gòu)最好為可以看作是固定的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。試驗時，至少在試驗的速度范圍內(nèi)，必須避免支承結(jié)構(gòu)的共振。測得的振動烈度是齒輪裝置轉(zhuǎn)動部分和支承箱體動態(tài)耦合的函數(shù)。在使用滾動軸承時耦合是非常直接的，使用滑動軸承時，由于油膜的阻尼作用，軸的振動或多或少的受到抑制�；瑒虞S承受速度、扭矩、載荷以及潤滑油的影響教大，評價軸承座的振動烈度時，必須考慮這些變化因素的影響。（一般有不平衡和偏心引起）可能還不會強烈的傳遞到齒輪裝置的軸承座上，但在重載條件下，這些振動傳遞的強度可能很高。此外，由于齒輪嚙合引起的高頻振動也會強烈的傳遞到軸承座上并且在測得的箱體振動信號中在支配地位。

測量箱體振動時，可使用速度傳感器或加速度計，速度傳感器測量的線性范圍取決于其類型，一般誒10～2500Hz，當(dāng)?shù)陀诟咚冽X輪裝置的輪齒嚙合頻率時，應(yīng)使用測量范圍不低于10kHz的加速度計，該儀器在使用過程中要進行調(diào)節(jié)，在將信號轉(zhuǎn)換成速度信號時要特別注意排除低頻噪聲的影響，同時必須注意采用的傳感器的安裝方法應(yīng)能確保儀器的線性測量范圍。

B.4  軸的振動位移的測量

推薦使用非接觸式傳感器測量軸的位移。

非接觸式振動傳感器有多種形式，其測量工作原理各不相同，主要形式有：電容式、感應(yīng)式及渦流式傳感器。由于渦流式傳感器具有頻率范圍較寬、尺寸較小并且對工作環(huán)境條件變化不敏感等優(yōu)點，所以在齒輪裝置的測量中應(yīng)用的較為普遍。

非接觸式傳感器一般用于測量齒輪軸和軸承座之間的相對運動。將兩個探頭互相垂直的放置在規(guī)定的測量表面上，齒輪軸的運動軌跡就可通過示波器顯示出來。大多數(shù)飛接觸式傳感器（主要指渦流式傳感器）可用來確定軸在軸承間隙里的位置。

盡管渦流式傳感器頻率響應(yīng)范圍很寬（0～10kHz）,但在頻率超出500Hz時，一般只能測出少量的軸振動信號。因此非接觸式傳感器不適用于高于500Hz的振動評價。

非接觸式傳感器在低頻范圍工作時，可用于判別于軸的不平衡和機械誤差有關(guān)的振動影響因素，如齒輪徑向跳動，圓度等，它還可以判別齒輪作用力、扭矩和不對中力在軸上引起的附加載荷的大小，辨別軸承的有關(guān)問題及可能存在的不穩(wěn)定性。

安裝非接觸式傳感器時，應(yīng)保證傳感器與軸承或箱體間無大的相對運動，最好采用一剛性組件將傳感器插入箱體，并且可從外部接觸傳感器，不必打開箱蓋就對傳感器進行校準(zhǔn)和維修。

測量表面應(yīng)與軸頸同心，與評價等級的規(guī)定相適應(yīng)（參見5.1軸的振動測量）。

附錄C

振動的主觀評價值（參考件）

圖C1   振動的主觀評價值

本附錄為齒輪裝置的機械振動提供了一個主觀的評價依據(jù)，僅供參考。

本附錄中的資料是主觀的、僅適用于一些典型的齒輪裝置作為一般的指導(dǎo)原則。

由于各種齒輪裝置的設(shè)計、尺寸及應(yīng)用條件不同，對振動的要求也各不相同，對大型低速球磨機齒輪是非常適用的評價標(biāo)準(zhǔn)，對高速齒輪或艦船驅(qū)動齒輪卻未必合適。對低速球磨機齒輪使用高速齒輪的評價標(biāo)準(zhǔn)就會增加不必要的成本，所以在選擇驗收等級時，必須特別謹(jǐn)慎。振動的主觀評價值如圖C1，符號意義見表C1。

表C1

符號	用途
A	海軍艦船等
B	高速（超出3600r/min）等
C	工業(yè)、商船等
D	低速球磨機等

 

附加說明：

本標(biāo)準(zhǔn)是等效ISO/TC60/WG9—N62制訂的。

本標(biāo)準(zhǔn)由國家機械工業(yè)委員會提出。由鄭州機械研究所歸口。

本標(biāo)準(zhǔn)的主要起草人錢振選、李伯農(nóng)。