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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定方法。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于傳遞動力的具有單獨(dú)箱體的閉式齒輪裝置的效率測定，不適用于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(jī)、泵、發(fā)動機(jī)以及不以傳遞動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)速測量儀

ZBY111轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器

3主要代號

本標(biāo)準(zhǔn)主要的代號、名稱及其單位見表1

表1

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

4測試儀器

4.1精度等級

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

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

4.2校準(zhǔn)

測試使用的儀器需經(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。

測試前，應(yīng)按儀器的使用說明對儀器進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)整。

5測試要求

5.1測試條件

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)速下測定效率時(shí)，可根據(jù)要求確定試驗(yàn)速度；

e.測試應(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。在測試中，當(dāng)每30min的溫度變化不超過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)臺上，其安裝和聯(lián)結(jié)形式對測試精度影響較大，應(yīng)按第6章測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)誤差使得效率測量值小于直值，因此，應(yīng)在測試結(jié)果中扣除其附件引起的誤差影響。

6測試方法

本標(biāo)準(zhǔn)推薦直測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)確度的測試設(shè)備，不會出現(xiàn)異常結(jié)果時(shí)，也可采用直測功率法。

6.1直測功率法

直測功率法是指在齒輪裝置試驗(yàn)臺上，用儀器直接測量齒輪裝置的輸入、輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，來確定效率的方法。

6.1.1單對直測功率法

a.聯(lián)接安裝形式是在試驗(yàn)臺上，將齒輪裝置安裝在兩臺轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器之間，見圖1。

b.齒輪裝置的效率，按式（1）計(jì)算：

式中：η₁——被測齒輪裝置效率，%；

      T_ou——傳感器4測得輸出軸轉(zhuǎn)矩，Nm；

      T_in——傳感器2測得輸入軸轉(zhuǎn)矩，Nm；

      n_ou——傳感器4測得輸出軸轉(zhuǎn)速，r/min；

      n_in——傳感器2測得輸入軸轉(zhuǎn)速，r/min。

6.1.2雙臺直測功率法

a.聯(lián)接安裝形式是在試驗(yàn)臺上，將兩臺結(jié)構(gòu)、型號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)）安裝在兩臺轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器之間，見圖2。

b.兩臺齒輪裝置的平均效率按式（2）計(jì)算：

式中：η₂——兩臺齒輪裝置的平均效率，%；

      T_ou′——傳感器5測出的輸出軸轉(zhuǎn)矩，Nm；

      T_in′——傳感器2測出的輸入軸轉(zhuǎn)矩，Nm。

6.2損失功率法

通過測定齒輪裝置的損失功率而確定其傳動交率的方法稱為損失功率法，其測試在機(jī)械封閉試驗(yàn)臺上進(jìn)行，如圖3。

試驗(yàn)臺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——被測齒輪裝置效率；

       T₁——傳感器2測得的轉(zhuǎn)矩，Nm；

       T₂——傳感器4測得的轉(zhuǎn)矩，Nm；

       n₁——傳感器2測得的轉(zhuǎn)速，r/min；

       n₂——傳感器4測得的轉(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測試步驟和數(shù)據(jù)處理

7.1測試步驟

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

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

7.1.3在規(guī)定的測試條件下，同時(shí)測取兩臺測量儀的顯示值，測取不少于5～10組的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)（一次測得的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速為一組），測量觀察時(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)在測量值中扣除。

表2

測量次數(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將測量的若干列轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)（各次測得的累計(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——單次測量值，Nm(r/min)；

      N——測量次數(shù)；

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

b.某一測量值的剩余誤差式（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)測量值的剩余誤差超過±λ范圍，則判為粗大誤差。對該列數(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量值，同時(shí)，同組中的另一列同類（轉(zhuǎn)矩類或轉(zhuǎn)速類）測量值也應(yīng)剔除。

7.2.1.3如果剔除次數(shù)超過表4的規(guī)定，則應(yīng)重新進(jìn)行測試。

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效率的測量誤差

根據(jù)所采用的測試方法，將兩測試儀器配套后測定的齒輪裝置轉(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)算效率的測量誤差。

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

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

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