1主題內容與適用范圍
本標準規(guī)定了齒輪裝置效率的測定方法。
本標準適用于傳遞動力的具有單獨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、泵、發(fā)動機以及不以傳遞動力為主要目的的齒輪裝置。
本標準允許根據制造廠家和用戶之間的協議或訂貨合同確定的測試方法和條件驗收齒輪裝置。
2引用標準
ZBY110轉矩轉速測量儀
ZBY111轉矩轉速傳感器
3主要代號
本標準主要的代號、名稱及其單位見表1
表1
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代號 |
意義 |
單位 |
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T |
轉矩 |
Nm |
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n |
轉速 |
r/min |
|
η |
效率 |
% |
|
Xi |
單次測量值 |
Nm(r/min) |
|
|
測量值的算術平均值 |
Nm(r/min) |
|
N |
測量次數 |
|
|
t |
剔除具有粗大誤差測量值的次數 |
|
|
Vi |
測量值的剩余誤差 |
Nm(r/min) |
|
σ |
測量值的標準偏差 |
Nm(r/min) |
|
λ |
測量值的允許誤差 |
Nm(r/min) |
|
ε |
系數 |
|
|
|
測量值的標準誤差 |
Nm(r/min) |
|
ση |
效率測量誤差 |
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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，或精度相當的其他測試儀器。
當被測齒輪裝置的效率高于98%或要求較高的測試精度時，應使用0.5級的儀器；在機械封閉試驗臺上測功率損失時，可使用1級儀器。
4.2校準
測試使用的儀器需經有關計量部門驗定合格，并應在有效期內使用。
測試前，應按儀器的使用說明對儀器進行零點調整。
5測試要求
5.1測試條件
a.齒輪裝置應按設計要求進行跑合；
b.齒輪裝置應按設計要求進行潤滑；
c.齒輪裝置應在名義載荷下按設計的功率流傳輸方向進行試驗；
d.在恒定轉速下使用的齒輪裝置，應按名義設計轉速進行試驗；
非恒定轉速下使用的齒輪裝置，以接近設計轉速范圍的算術平均值的轉速作為試驗速度；
當要求在不同轉速下測定效率時，可根據要求確定試驗速度；
e.測試應在齒輪裝置設計溫度范圍內和熱平衡狀態(tài)下進行。在測試中，當每30min的溫度變化不超過1℃時，則認為是熱平衡狀態(tài)；或根據齒輪裝置的種類和用途由相應的行業(yè)標準確定的熱平衡條件作為熱平衡狀態(tài)；
f.試驗時，齒輪裝置各伸出軸的旋轉方向應符合設計要求。
5.2齒輪裝置與儀器的安裝和聯結
將被試齒輪裝置，測試儀器和其他設備按一定聯結形式安裝在試驗臺上，其安裝和聯結形式對測試精度影響較大，應按第6章測試方法的要求選擇聯結形式。
齒輪裝置出、入軸的軸線位置精度應符合設計要求。
齒輪裝置與傳感器安裝時的同軸度，應符合ZBY111中規(guī)定的精度要求。
試驗臺上其他附件（如聯軸器、載荷裝置等）的功率損失都將產生系統(tǒng)誤差使得效率測量值小于直值，因此，應在測試結果中扣除其附件引起的誤差影響。
6測試方法
本標準推薦直測功率法和損失功率法。
a.當齒輪裝置輸入輸出兩軸線位于同側平行且效率高于或等于98%時，應優(yōu)先采用損失功率法；
b.當無法采用損失功率法時，若設計效率值不高于98%，可以采用直測功率法；或者雖然設計效率值高于98%，但具備高準確度的測試設備，不會出現異常結果時，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臺上，用儀器直接測量齒輪裝置的輸入、輸出轉矩和轉速，來確定效率的方法。
6.1.1單對直測功率法
a.聯接安裝形式是在試驗臺上，將齒輪裝置安裝在兩臺轉矩轉速傳感器之間，見圖1。
b.齒輪裝置的效率，按式（1）計算：
式中：η1——被測齒輪裝置效率，%；
Tou——傳感器4測得輸出軸轉矩，Nm；
Tin——傳感器2測得輸入軸轉矩，Nm；
nou——傳感器4測得輸出軸轉速，r/min；
nin——傳感器2測得輸入軸轉速，r/min。
6.1.2雙臺直測功率法
a.聯接安裝形式是在試驗臺上，將兩臺結構、型號和制造水平完全相同，而且能按設計功率流正反兩方向傳輸功率的齒輪裝置（按實際使用時的輸出端或輸入端相聯）安裝在兩臺轉矩轉速傳感器之間，見圖2。
b.兩臺齒輪裝置的平均效率按式（2）計算：
式中：η2——兩臺齒輪裝置的平均效率，%；
Tou′——傳感器5測出的輸出軸轉矩，Nm；
Tin′——傳感器2測出的輸入軸轉矩，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，其測試在機械封閉試驗臺上進行，如圖3。
試驗臺上安裝的被試齒輪裝置和陪試齒輪裝置應為規(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）計算效率。
式中：η3——被測齒輪裝置效率；
T1——傳感器2測得的轉矩，Nm；
T2——傳感器4測得的轉矩，Nm；
n1——傳感器2測得的轉速，r/min；
n2——傳感器4測得的轉速，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測試步驟和數據處理
7.1測試步驟
7.1.1測量前，應按照第4章和第5章1條的測試要求進行準備。
7.1.2詳細記錄儀器的校準情況，以便對測量數據進行必要的修正。
7.1.3在規(guī)定的測試條件下，同時測取兩臺測量儀的顯示值，測取不少于5～10組的轉矩轉速數據（一次測得的轉矩和轉速為一組），測量觀察時間不得少于10s，讀數穩(wěn)定后記錄觀察值，填入表2。測試系統(tǒng)（如聯軸器、載荷裝置等）引起的系統(tǒng)誤差應在測量值中扣除。
表2
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測量次數 |
列 |
|
Tou(Tou′；T1) |
Tin(Tin′；T2) |
nou(nou′；n1) |
nin(nin′；n2) |
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Nm |
r/min |
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組 |
1 |
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|
|
2 |
|
|
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|
|
…… |
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|
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9 |
|
|
|
|
|
10 |
|
|
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7.2數據處理
7.2.1將測量的若干列轉矩轉速數據（各次測得的累計轉矩或轉速為一列）按以下步驟進行計算、比較。
7.2.1.1按列計算測量數據
a.該列數據的算術平均值按式（5）計算：
式中：
——算術平均值，Nm(r/min)；
Xi——單次測量值，Nm(r/min)；
N——測量次數；
t——剔除具有粗大誤差測量值的次數，t=0、1、2、3。
b.某一測量值的剩余誤差式（6）計算：
式中：Vi——剩余誤差，Nm(r/min)。
c.該列數據的標準偏差按式（7）計算：
式中：σ——標準偏差，Nm(r/min)。
d.該列數據的允許誤差按式（8）計算：
λ=εσ…………………………（8）
式中：λ——允許誤差，Nm(r/min)；
ε——系數，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將剩余誤差逐個與允許誤差進行比較，如果某個測量值的剩余誤差超過±λ范圍，則判為粗大誤差。對該列數據每進行一輪（按7.2.1.1計算為一輪），允許剔除一個具有最大粗大誤差的測量值，同時，同組中的另一列同類（轉矩類或轉速類）測量值也應剔除。
7.2.1.3如果剔除次數超過表4的規(guī)定，則應重新進行測試。
表4
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N |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
t |
1 |
1 |
2 |
2 |
3 |
3 |
7.2.1.4每剔除一個粗大誤差后，應按7.2.1.1和7.2.1.2重新進行計算、比較。
7.2.1.5將該列數據處理后所測量值按式（5）進行算術平均，得到最終轉矩或轉速數據。
7.2.1.6按式（9）計算該列數據的標準誤差
:
7.2.2將處理后的轉矩轉速數據按照相應的效率公式進行效率計算。
7.2.3效率的測量誤差
根據所采用的測試方法，將兩測試儀器配套后測定的齒輪裝置轉矩標準誤差
和轉速標準誤差
代入以下相應公式，計算效率的測量誤差。
a.根據6.1.1條單臺直測功率法測定效率的測量誤差按式（10）計算：
b.根據6.1.2條雙臺直測功率法測定效率的測量誤差按式（11）計算：
c.根據6.2條損失功率法測定效率的測量誤差按式（12）計算：
8記錄和報告
8.1記錄內容
8.1.1齒輪裝置
a.名稱、型號、制造廠及其主要技術參數，出廠編號及日期；
b.測試條件；
c.測試方法，安裝和聯結簡圖。
8.1.2測試儀器
測試儀器記錄見表5
表5
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序號 |
名稱 |
型號 |
編號 |
制造單位 |
出廠年月 |
等級 |
標定單位
和日期 |
標定等級 |
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8.1.3測量數據
按表2記錄測量數據。
8.1.4數據處理結果
記錄各列處理后的最終結果——轉矩和轉速數據。
8.1.5其他
測試單位、測試人員、時間和地點。
8.2報告內容
測量報告包括下列內容：
a.第8.1條內容
b.轉矩效率曲線；
c.轉速效率曲線；
d.齒輪裝置效率和測量誤差。
附加說明：
本標準由中華人民共和國機械電子工業(yè)部提出。
本標準由機械電子工業(yè)部鄭州機械研究所歸口并負責起草。
本標準主要起草人郭曉群、錢振選、王旭輝、陳令浩。
