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1主題內(nèi)容與適用范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了齒輪裝置效率的測(cè)定方法。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于傳遞動(dòng)力的具有單獨(dú)箱體的閉式齒輪裝置的效率測(cè)定，不適用于特殊的或輔助性的齒輪裝置，如與傳動(dòng)齒輪裝置做成一體的壓縮機(jī)、泵、發(fā)動(dòng)機(jī)以及不以傳遞動(dòng)力為主要目的的齒輪裝置。

本標(biāo)準(zhǔn)允許根據(jù)制造廠家和用戶之間的協(xié)議或訂貨合同確定的測(cè)試方法和條件驗(yàn)收齒輪裝置。

2引用標(biāo)準(zhǔn)

ZBY110轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x

ZBY111轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器

3主要代號(hào)

本標(biāo)準(zhǔn)主要的代號(hào)、名稱及其單位見(jiàn)表1

表1

代號(hào)	意義	單位
T	轉(zhuǎn)矩	Nm
n	轉(zhuǎn)速	r/min
η	效率	%
Xi	單次測(cè)量值	Nm(r/min)
	測(cè)量值的算術(shù)平均值	Nm(r/min)
N	測(cè)量次數(shù)
t	剔除具有粗大誤差測(cè)量值的次數(shù)
Vi	測(cè)量值的剩余誤差	Nm(r/min)
σ	測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)偏差	Nm(r/min)
λ	測(cè)量值的允許誤差	Nm(r/min)
ε	系數(shù)
	測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)誤差	Nm(r/min)
ση	效率測(cè)量誤差

4測(cè)試儀器

4.1精度等級(jí)

推薦采用ZBY100和ZBY111中規(guī)定的1級(jí)或0.5級(jí)的測(cè)儀器，或精度相當(dāng)?shù)钠渌麥y(cè)試儀器。

當(dāng)被測(cè)齒輪裝置的效率高于98%或要求較高的測(cè)試精度時(shí)，應(yīng)使用0.5級(jí)的儀器；在機(jī)械封閉試驗(yàn)臺(tái)上測(cè)功率損失時(shí)，可使用1級(jí)儀器。

4.2校準(zhǔn)

測(cè)試使用的儀器需經(jīng)有關(guān)計(jì)量部門驗(yàn)定合格，并應(yīng)在有效期內(nèi)使用。

測(cè)試前，應(yīng)按儀器的使用說(shuō)明對(duì)儀器進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)整。

5測(cè)試要求

5.1測(cè)試條件

a.齒輪裝置應(yīng)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行跑合；

b.齒輪裝置應(yīng)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行潤(rùn)滑；

c.齒輪裝置應(yīng)在名義載荷下按設(shè)計(jì)的功率流傳輸方向進(jìn)行試驗(yàn)；

d.在恒定轉(zhuǎn)速下使用的齒輪裝置，應(yīng)按名義設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行試驗(yàn)；

 非恒定轉(zhuǎn)速下使用的齒輪裝置，以接近設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速范圍的算術(shù)平均值的轉(zhuǎn)速作為試驗(yàn)速度；

當(dāng)要求在不同轉(zhuǎn)速下測(cè)定效率時(shí)，可根據(jù)要求確定試驗(yàn)速度；

e.測(cè)試應(yīng)在齒輪裝置設(shè)計(jì)溫度范圍內(nèi)和熱平衡狀態(tài)下進(jìn)行。在測(cè)試中，當(dāng)每30min的溫度變化不超過(guò)1℃時(shí)，則認(rèn)為是熱平衡狀態(tài)；或根據(jù)齒輪裝置的種類和用途由相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)確定的熱平衡條件作為熱平衡狀態(tài)；

f.試驗(yàn)時(shí)，齒輪裝置各伸出軸的旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

5.2齒輪裝置與儀器的安裝和聯(lián)結(jié)

將被試齒輪裝置，測(cè)試儀器和其他設(shè)備按一定聯(lián)結(jié)形式安裝在試驗(yàn)臺(tái)上，其安裝和聯(lián)結(jié)形式對(duì)測(cè)試精度影響較大，應(yīng)按第6章測(cè)試方法的要求選擇聯(lián)結(jié)形式。

齒輪裝置出、入軸的軸線位置精度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

齒輪裝置與傳感器安裝時(shí)的同軸度，應(yīng)符合ZBY111中規(guī)定的精度要求。

試驗(yàn)臺(tái)上其他附件（如聯(lián)軸器、載荷裝置等）的功率損失都將產(chǎn)生系統(tǒng)誤差使得效率測(cè)量值小于直值，因此，應(yīng)在測(cè)試結(jié)果中扣除其附件引起的誤差影響。

6測(cè)試方法

本標(biāo)準(zhǔn)推薦直測(cè)功率法和損失功率法。

a.當(dāng)齒輪裝置輸入輸出兩軸線位于同側(cè)平行且效率高于或等于98%時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用損失功率法；

b.當(dāng)無(wú)法采用損失功率法時(shí)，若設(shè)計(jì)效率值不高于98%，可以采用直測(cè)功率法；或者雖然設(shè)計(jì)效率值高于98%，但具備高準(zhǔn)確度的測(cè)試設(shè)備，不會(huì)出現(xiàn)異常結(jié)果時(shí)，也可采用直測(cè)功率法。

6.1直測(cè)功率法

直測(cè)功率法是指在齒輪裝置試驗(yàn)臺(tái)上，用儀器直接測(cè)量齒輪裝置的輸入、輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，來(lái)確定效率的方法。

6.1.1單對(duì)直測(cè)功率法

a.聯(lián)接安裝形式是在試驗(yàn)臺(tái)上，將齒輪裝置安裝在兩臺(tái)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器之間，見(jiàn)圖1。

b.齒輪裝置的效率，按式（1）計(jì)算：

式中：η₁——被測(cè)齒輪裝置效率，%；

      T_ou——傳感器4測(cè)得輸出軸轉(zhuǎn)矩，Nm；

      T_in——傳感器2測(cè)得輸入軸轉(zhuǎn)矩，Nm；

      n_ou——傳感器4測(cè)得輸出軸轉(zhuǎn)速，r/min；

      n_in——傳感器2測(cè)得輸入軸轉(zhuǎn)速，r/min。

6.1.2雙臺(tái)直測(cè)功率法

a.聯(lián)接安裝形式是在試驗(yàn)臺(tái)上，將兩臺(tái)結(jié)構(gòu)、型號(hào)和制造水平完全相同，而且能按設(shè)計(jì)功率流正反兩方向傳輸功率的齒輪裝置（按實(shí)際使用時(shí)的輸出端或輸入端相聯(lián)）安裝在兩臺(tái)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器之間，見(jiàn)圖2。

b.兩臺(tái)齒輪裝置的平均效率按式（2）計(jì)算：

式中：η₂——兩臺(tái)齒輪裝置的平均效率，%；

      T_ou′——傳感器5測(cè)出的輸出軸轉(zhuǎn)矩，Nm；

      T_in′——傳感器2測(cè)出的輸入軸轉(zhuǎn)矩，Nm。

6.2損失功率法

通過(guò)測(cè)定齒輪裝置的損失功率而確定其傳動(dòng)交率的方法稱為損失功率法，其測(cè)試在機(jī)械封閉試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行，如圖3。

試驗(yàn)臺(tái)上安裝的被試齒輪裝置和陪試齒輪裝置應(yīng)為規(guī)格、型號(hào)及其制造工藝和制造水平完全相同的齒輪裝置，其效率可視為相等，按公式（3）計(jì)算效率。

式中：η₃——被測(cè)齒輪裝置效率；

       T₁——傳感器2測(cè)得的轉(zhuǎn)矩，Nm；

       T₂——傳感器4測(cè)得的轉(zhuǎn)矩，Nm；

       n₁——傳感器2測(cè)得的轉(zhuǎn)速，r/min；

       n₂——傳感器4測(cè)得的轉(zhuǎn)速，r/min；

       ξ——齒輪裝置的損失率，損失率是齒輪裝置的損失功率與輸入功率之比。

7測(cè)試步驟和數(shù)據(jù)處理

7.1測(cè)試步驟

7.1.1測(cè)量前，應(yīng)按照第4章和第5章1條的測(cè)試要求進(jìn)行準(zhǔn)備。

7.1.2詳細(xì)記錄儀器的校準(zhǔn)情況，以便對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的修正。

7.1.3在規(guī)定的測(cè)試條件下，同時(shí)測(cè)取兩臺(tái)測(cè)量?jī)x的顯示值，測(cè)取不少于5～10組的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)（一次測(cè)得的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速為一組），測(cè)量觀察時(shí)間不得少于10s，讀數(shù)穩(wěn)定后記錄觀察值，填入表2。測(cè)試系統(tǒng)（如聯(lián)軸器、載荷裝置等）引起的系統(tǒng)誤差應(yīng)在測(cè)量值中扣除。

表2

測(cè)量次數(shù)		列
		Tou(Tou′；T1)	Tin(Tin′；T2)	nou(nou′；n1)	nin(nin′；n2)
		Nm		r/min
組	1
	2
	……
	9
	10

7.2數(shù)據(jù)處理

7.2.1將測(cè)量的若干列轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)（各次測(cè)得的累計(jì)轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速為一列）按以下步驟進(jìn)行計(jì)算、比較。

7.2.1.1按列計(jì)算測(cè)量數(shù)據(jù)

a.該列數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值按式（5）計(jì)算：

式中：——算術(shù)平均值，Nm(r/min)；

      X_i——單次測(cè)量值，Nm(r/min)；

      N——測(cè)量次數(shù)；

      t——剔除具有粗大誤差測(cè)量值的次數(shù)，t=0、1、2、3。

b.某一測(cè)量值的剩余誤差式（6）計(jì)算：

式中：V_i——剩余誤差，Nm(r/min)。

c.該列數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差按式（7）計(jì)算：

式中：σ——標(biāo)準(zhǔn)偏差，Nm(r/min)。

d.該列數(shù)據(jù)的允許誤差按式（8）計(jì)算：

λ=εσ…………………………（8）

式中：λ——允許誤差，Nm(r/min)；

      ε——系數(shù)，由表3查得。

表3

N-t	5	6	7	8	9	10
ε	1.65	1.73	1.80	1.86	1.92	1.96

7.2.1.2將剩余誤差逐個(gè)與允許誤差進(jìn)行比較，如果某個(gè)測(cè)量值的剩余誤差超過(guò)±λ范圍，則判為粗大誤差。對(duì)該列數(shù)據(jù)每進(jìn)行一輪（按7.2.1.1計(jì)算為一輪），允許剔除一個(gè)具有最大粗大誤差的測(cè)量值，同時(shí)，同組中的另一列同類（轉(zhuǎn)矩類或轉(zhuǎn)速類）測(cè)量值也應(yīng)剔除。

7.2.1.3如果剔除次數(shù)超過(guò)表4的規(guī)定，則應(yīng)重新進(jìn)行測(cè)試。

表4

N	5	6	7	8	9	10
t	1	1	2	2	3	3

7.2.1.4每剔除一個(gè)粗大誤差后，應(yīng)按7.2.1.1和7.2.1.2重新進(jìn)行計(jì)算、比較。

7.2.1.5將該列數(shù)據(jù)處理后所測(cè)量值按式（5）進(jìn)行算術(shù)平均，得到最終轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)。

7.2.1.6按式（9）計(jì)算該列數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)誤差:

7.2.2將處理后的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)按照相應(yīng)的效率公式進(jìn)行效率計(jì)算。

7.2.3效率的測(cè)量誤差

根據(jù)所采用的測(cè)試方法，將兩測(cè)試儀器配套后測(cè)定的齒輪裝置轉(zhuǎn)矩標(biāo)準(zhǔn)誤差和轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)誤差代入以下相應(yīng)公式，計(jì)算效率的測(cè)量誤差。

a.根據(jù)6.1.1條單臺(tái)直測(cè)功率法測(cè)定效率的測(cè)量誤差按式（10）計(jì)算：

b.根據(jù)6.1.2條雙臺(tái)直測(cè)功率法測(cè)定效率的測(cè)量誤差按式（11）計(jì)算：

c.根據(jù)6.2條損失功率法測(cè)定效率的測(cè)量誤差按式（12）計(jì)算：