齿轮装置效率测定方法

国家标准 GB/T14231一2021 代替GB/T14231一1993 齿轮装置效率测定方法 Determmationofefieieneytorgearunits 2021-03-09发布 2021-10-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标涯花管理委员会国家标准
GB/T14231一2021 目 次 前言 范围 2 规范性引用文件 符号 测试仪器 4.1精度等级 4.2校准 5 测试要求 测试方法 6.1直测功率法 6.2损失功率法 测试步骤和数据处理 7.1测试步骤 7.2数据处理 记录和报告 8 8.1记录内容 8.2报告内容
GB/T14231一2021 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草 本标准代替GB/T14231一1993《齿轮装置效率测定方法》,与GB/T14231一1993相比,主要技术 变化如下: -将第3章标题“主要代号”更改为“符号”(见第3章,1993年版的第3章); 将4.1中“采用JJG924中规定的不低于1级或0.5级的测试仪器,或精度相当的其他测试仪 器”更改为“测试仪器的精度不宜低于JG924中规定(或与之相当)的0.5级 ”见4.1,1993年版 的4.1); -将4.2中的“测试使用的仪器需经有关计量部门验定合格,并应在有效期内使用 ”更改为“测 试仪器应符合JB/T6876和JB/T6877的规定 ”(见4.2,1993年版的4.2); 合并了“5.1测试条件”和“5.2齿轮装置与仪器的安装和联结”,改编为第5章,增加了“或由业 务双方协商”等内容(见第5章,1993年版的第5章) 更改了式(3)[见式(3),1993年版的式(3]; 删除了8.2中的“b)给出转矩效率曲线;e)给出转速效率曲线”(见1993年版的8.2) 本标准由全国齿轮标准化技术委员会(SAC/TC52)提出并归口 本标准起草单位;郑州高端装备与信息产业技术研究院有限公司、郑州机械研究所有限公司陕西 法士特齿轮有限责任公司、东北特钢集团山东鹰轮机械有限公司,南京三创自动化科技有限公司郑州 中机轨道必通装备科技有限公司、江苏中工高端装备研究院有限公司、中机生产力促进中心 本标准主要起草人;王伟、张元国、刘义、吕泮功、管洪杰、郭桂荣、龚宗洋、张祥儒、丁军、王志刚、 侯圣文、范瑞丽、马聘天、弓宇、李海霞、向刑、余飞鹏、侯耐、李金峰、黄首峰、陈胜,邱国林、毛永明 本标准所代替标准的历次版本发布情况为 GB/T14231一1993.
GB/T14231一2021 齿轮装置效率测定方法 范围 本标准规定了齿轮装置传动效率台架的测试仪器、测试要求、测试方法,测试步骤、数据处理,记录 和报告 本标准适用于传递动力的有独立封闭式箱体的齿轮装置的效率测定 本标准不适用于某些特殊单元的效率测定,如与传动齿轮做成一体的压缩机、泵、发动机,或不以传 递动力为主要目的的齿轮装置等 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 JB/T6876转矩转速传感器 JB/T6877转矩转速测量仪 JJG924转矩转速测量装置检定规程 符号 表1列出的符号适用于本文件 表1符号及其单位列表 号 单 位 系数 被测齿轮装置的功率损失值 效率 N 转矩测量值的允许误差 转速测量值的允许误差 r/min 测量次数 转速 r/min 输人端转矩转速传感器测得的转速值 r/min 输出端转矩转速传感器测得的转速值 r/min 转矩测量值的标准偏差 Nm 转速测量值的标准偏差 r/min 转矩测量值的标准误差 Nm 转速测量值的标准误差 r/min
GB/T14231一2021 表1续 号 单 含 位 G ， Nm 输人端传感器测得的转矩标准误差 1 输出端传感器测得的转矩标准误差 Nm r/min 输人端传感器测得的转速标准误差 输出端传感器测得的转速标准误差 r/mln 效率测量误差 口" 转矩 Nm T 输人端转矩转速传感器测得的转矩值 Nm T Nm 输出端转矩转速传感器测得的转矩值 应被剔除的粗大误差测量值的组数 单次转矩测量值 Nm x 单次转速测量值 r/min 转矩测量值的算术平均值 Nm 转速测量值的算术平均值 r/min 测试仪器 4.1精度等级 测试仪器的精度不宜低于JJG924中规定(或与之相当)的0.5级 4.2校准 测试仪器应符合JB/T6876和JB/T6877的规定 测试前,应按操作要求做好仪器的零点调整等准备工作 5 测试要求 被测齿轮装置测试时,应按以下要求安装、调试,跑合,并确定测试条件 被测齿轮装置应按设计的功率流传输方向进行安装、测试 a b 被测齿轮装置各伸出轴的旋转方向应符合设计要求 被测齿轮装置,测试仪器和其他设备在试验台上的联接形式应符合第6章的规定 c 齿轮装置与传感器联接时的同轴度误差应符合传感器的使用要求;联轴器的重量也应符合传 d 感器的使用要求 应考虑试验台上其他附件(如联轴器等)和设备安装误差带来的功率损失导致的系统误差对效 率测量值的影响 被测齿轮装置应与设计要求保持相同的润滑(如油品、油量) D 被测齿轮装置应按设计要求进行前期跑合 8 被测齿轮装置的测试转速按以下方式选择 h) -在固定转速下使用的齿轮装置,应按名义设计转速
GB/T14231一2021 在非固定转速下使用的齿轮装置,应根据载荷谱测试不同转速、转矩工况下对应的传动效 率,并根据实际情况取用传动效率值;在没有载荷谱的情况下,一般应按原动机的额定转 速作为测试速度 当用户要求在不同转速下测定效率时,可协商确定测试转速 测试时,取值宜在齿轮装置的设计使用温度范围内和热平衡状态下进行 热平衡状态由以下方法确定 在测试中,当30nmin时间段内齿轮装置温度变化不超过1C时,即认为是热平衡状态 或以相应的行业标准; 或由业务双方协商 测试时,当齿轮装置的传动比较大或输出转速在低速区段时,加载装置会出现转速和转矩不稳 i 定的状况 此时,应注意测试效率的准确性和试验装置的安全性 测试方法 6.1直测功率法 6.1.1释义 在试验台上,用仪器直接测量齿轮装置的输人和输出的转矩和转速,进而确定其传动效率的方法 6.1.2选用条件 应按下列情况 -设计效率值<98%时 虽然设计效率值>98%,但是测试仪器精度较高,不会出现异常结果,且不宜采用损失功率 法时 6.1.3安装形式与计算公式 6.1.3.1 单台直测功率法 单台直测功率法的安装形式与计算公式要求如下 安装形式:;在试验台上将齿轮装置安装在两台转矩转速传感器之间,见图1 a 说明 -驱动装置; 输出端转矩转速传感器; -输人端转矩转速传感器; 加载装置 -被测齿轮装置; 图1单台直测功率法试验台安装示意图
GB/T14231一202 b 计算公式:被测齿轮装置的效率值7的计算见式(1) Tn ×100% 7一 Tn 式中: 被测齿轮装置的效率值; T -输出端转矩转速传感器测得的转矩值,单位为牛顿米(N ，m; T -输人端转矩转速传感器测得的转矩值,单位为牛顿米(N ，m; -输出端转矩转速传感器测得的转速值,单位为转每分(r/min); n n -输人端转矩转速传感器测得的转速值,单位为转每分(r /min 6.1.3.2双台直测功率法 双台直测功率法的安装形式与计算公式要求如下: 安装形式;试验台上将两台规格、型号和制造水平相同,并可以按照设计功率流正反双向传输 a 的齿轮装置面对面(或背靠背)安装在两台转矩转速传感器之间,见图2 说明: -驱动装置; -被测齿轮装置2; 输人端转矩转速传感器， 输出端转矩转速传感器: 被测齿轮装置1; -加载装置 图2双台直测功率法试验台安装示意图 b) 计算公式:平均后的被测齿轮装置效率值刀的计算见式(2) "-需 ×100% 式中 -单台齿轮装置的效率值; T -输出端转矩转速传感器测得的转矩值,单位为牛顿米(N m T -输人端转矩转速传感器测得的转矩值,单位为牛顿米(N m 6.2损失功率法 6.2.1释义 通过测定齿轮装置的损失功率来确定其传动效率的方法 6.2.2选用条件 当被测齿轮装置的输人和输出两轴平行位于装置同侧且设计效率>98%时,宜采用此法
GB/T14231一2021 6.2.3安装形式与计算公式 损失功率法的安装形式与计算公式要求如下 安装形式;齿轮装置安装在传动封闭的试验台上,见图3 其中被测齿轮装置和陪试齿轮装置 的规格、型号和制造水平应完全相同,其效率可视为相等 说明: -驱动装置; 输出端转矩转速传感器; -输人端转矩转速传感器 加载装置 -陪试齿轮装置; 被测齿轮装置 图3损失功率法试验台安装示意图 计算公式;被测齿轮装置的效率值刀的计算见式(3) D 十1-×100% 2T,n 式中: 被测齿轮装置的效率值; T -输人端转矩转速传感器测得的转矩值,单位为牛顿米(N m; -输出端转矩转速传感器测得的转矩值,单位为牛顿米(Nm); T 输人端转矩转速传感器测得的转速值,单位为转每分(r/min) -输出端转矩转速传感器测得的转速值,单位为转每分(r/min); n -被测齿轮装置的功率损失值,按式(4)计算 T;n 2T,n 测试步骤和数据处理 7.1测试步骤 测试步骤如下: 测量前,应按照第4章和第5章的要求进行准备 aa b)在规定条件下同时读取两台测量仪器的转矩和转速显示值作为一组数据,填人表2 数据共 需要5组10组,要求每组测量观察时间不得少于10s,读数稳定后方可记录观察值
GB/T14231一2021 表2效率试验读数记录表 测量值 第x次测量 Nm r/min 组序 N 7.2数据处理 7.2.1效率计算 将表2数据按以下步骤进行计算和比较直至得到最终值 将某列数据按式(5)计算出算术平均值 a x- 式中 算术平均值,单位为牛顿米(Nm)或转每分(r/min); x 有效的单组测量值,单位为牛顿米(Nm)或转每分(r/min); 组序号,j=1,2,3,,N; N 总的测量组数; 被剔除的粗大误差测量值的组数,/=0,l,2,3, b)该列数据的标准偏差口的计算见式(6) X 6 式中: -标准偏差,单位为牛顿米(Nm)或转每分(r/min) 该列数据的允许误差入的计算见式(7): =Eo 式中 允许误差,单位为牛顿米(Nm)或转每分(r/min); 系数,由表3查得 表3系数尤的确定 10 .65 1.73 1.80 1.86 1.92 1.95
GB/T14231一2021 d)将(X/-X)值逐个与入进行比较,如果某个(X,-X)值超过士入范围,则该值判为粗大误差 每剔除一个粗大误差后,应重新从7.2.1a)进行计算和比较,直到满足一A<(X,-X)<入 如果剔除组数超过表4的规定,则应重新进行本次试验 表4粗大误差测量值组数的最大值 10 N的初值 将该列数据处理后剩余的测量值按式(5)求出算数平均值,即为计算的转矩或转速值 fD 根据所采用的第6章说明的特定测试方法,按照式(1)或式(2)或式(3)计算出被测齿轮装置的 g 传动效率值 7.2.2误差计算 在完成7.2.1a)~)计算以后,表2中某列数据(转矩和转速)的标准误差的计算见式(8): 5(X,-x #*#* 了--= 分别得到齿轮装置相应的转矩标准误差和转速标准误差 根据所采用的第6章说明的某种测试方法,将式(8)得到的可，和可，代人式(9)一式(11)中的某个 公式,即可算出对应的齿轮装置传动效率的测量误差d， 具体算法如下 单台直测功率法的测量误差a的计算见式(9) a 9 ) 口，=士7 式中 -输出端传感器测得的转矩标准误差,单位为牛顿米(N m; 6 了 -输人端传感器测得的转矩标准误差,单位为牛顿米(N m; -输出端传感器测得的转速标准误差,单位为转每分(r/min); 6、 了 输人端传感器测得的转速标准误差,单位为转每分(r/ min b)双台直测功率法的测量误差a,的计算见式(10) + 10 =土” 式中: 输出端传感器测得的转矩标准误差,单位为牛顿米(Nm); oTo 输人端传感器测得的转矩标准误差,单位为牛顿米(N m) o 损失功率法的测量误差d，的计算见式(11). 11 、++原+阅 ",=士(1一) 式中: 输人端传感器测得的转矩标准误差,单位为牛顿来(Nm) 输出端传感器测得的转矩标准误差,单位为牛顿米(N m; -输人端传感器测得的转速标准误差,单位为转每分(r/minm)
GB/T14231一202 输出端传感器测得的转速标准误差,单位为转每分(r/min). 口m 8 记录和报告 8.1记录内容 8.1.1基本要求 应至少包含以下内容: 试验目的; aa b)被测齿轮装置主要技术参数、出厂编号及日期 c 试验台安装简图; d)测试条件(测量设备、环境温度、润滑状态等); e 测试方法; f 测试结果 8.1.2测试仪器 测试前测试仪器状况记录见表5 表5测试仪器状况记录 序号 精度等级 名称 型号 编号 校准有效期 8.1.3测量数据 按表2记录测量数据 8.1.4数据处理结果 按照7.2.1要求计算、处理、记录各组转矩和转速值 8.1.5其他 测试单位、测试人员,时间和地点 8.2报告内容 测量报告应包括下列内容 8.1所涉及的内容 a b 按照7.2.1计算的齿轮装置效率值; 按照7.2.2计算的测量误差值 c

齿轮装置效率测定方法GB/T14231-2021

概述

齿轮装置是一种常见的传动机构，通常用于将旋转运动传递到不同的机械部件。齿轮装置的效率是指其输出功率与输入功率之比，该值通常以百分比表示。准确测量齿轮装置的效率可以帮助我们评估其性能，并优化其设计和制造。

GB/T14231-2021标准

GB/T14231-2021是中国国家标准中关于齿轮装置效率测定的规范。该标准涵盖了齿轮传动、链传动、带传动等多种类型的传动机构，其中包括了齿轮箱、变速箱、减速器、传动轴等不同的部件。

根据该标准，测量齿轮装置效率的方法包括两种：实验法和计算法。实验法需要进行一系列复杂的实验来获取齿轮装置的性能参数，而计算法则是通过计算各种参数获得齿轮装置的效率值。

实验法

在使用实验法进行齿轮装置效率测量时，需要在实验台上对齿轮装置进行测试。测试时需要测量输入电机的功率、输出轴的扭矩和转速等参数，通过这些参数计算出齿轮装置的效率。

实验法可以提供非常准确的齿轮装置效率数据，但是其缺点是成本较高，且需要专业人员进行操作。因此，实验法通常用于关键场合或研究项目中。

计算法

计算法是一种更为简单和经济的齿轮装置效率测定方法。通过获取齿轮装置的一些基本参数，如齿轮模数、齿数、压力角等，可以利用公式计算出齿轮装置的效率。

计算法虽然不能提供像实验法那样准确的数据，但是它具有成本低、易操作等优点。对于一些较为简单的齿轮装置，计算法足以满足效率测定需求。

总结

齿轮装置效率的测定是评估齿轮装置性能的重要指标之一。GB/T14231-2021提供了详细的齿轮装置效率测定方法规范，包括实验法和计算法两种方法，用户可以根据自己的需求选择合适的测定方法。

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