1引言
本標(biāo)準(zhǔn)適用于傳遞動(dòng)力的具有單獨(dú)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(dòng)齒輪裝置做成一體的壓縮機(jī)、泵、汽輪機(jī)以及不傳遞動(dòng)力的一些齒輪裝置。但若經(jīng)銷(xiāo)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(yàn)收試驗(yàn)中，測(cè)定振動(dòng)級(jí)的儀器類(lèi)型、測(cè)量方法、測(cè)試步驟及驗(yàn)收中的振動(dòng)等級(jí)。
如振動(dòng)測(cè)量中要求作出一些特殊規(guī)定，允許制造廠和用戶(hù)協(xié)商確定振動(dòng)的測(cè)量方式和驗(yàn)收級(jí)別。
2名詞術(shù)語(yǔ)
本標(biāo)準(zhǔn)中使用的機(jī)械振動(dòng)名詞術(shù)語(yǔ)均按照GB2298—80《機(jī)械振動(dòng)沖擊名詞術(shù)語(yǔ)》的有關(guān)規(guī)定。
3使用說(shuō)明
系統(tǒng)的影響因素
齒輪制造廠不能控制的因素可能會(huì)對(duì)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)齒輪裝置的振動(dòng)等級(jí)產(chǎn)生影響，附錄A中列出了傳動(dòng)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(jìn)行試驗(yàn)。因此，在傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段就應(yīng)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的振動(dòng)進(jìn)行估計(jì)，對(duì)系統(tǒng)的各影響因素進(jìn)行檢驗(yàn)。對(duì)各項(xiàng)檢驗(yàn)要作出明確規(guī)定并嚴(yán)格執(zhí)行。
振動(dòng)測(cè)量方式的選擇
齒輪裝置的振動(dòng)有兩種測(cè)量方式，一種是測(cè)量箱體的振動(dòng)，另一種是測(cè)量軸的振動(dòng)。聯(lián)合使用軸振動(dòng)測(cè)量和箱體振動(dòng)測(cè)量以獲得齒輪裝置軸的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)量也常常是一種比較有效的方法。
對(duì)采用滾動(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)也較小，應(yīng)選用箱體振動(dòng)測(cè)量。對(duì)采用普通滑動(dòng)軸承作支承的齒輪裝置，采用軸振動(dòng)測(cè)量或箱體振動(dòng)測(cè)量均可。但在頻率0～500Hz范圍內(nèi)時(shí)，采用箱體振動(dòng)測(cè)量因不敏感不易測(cè)得微小的振動(dòng)量，應(yīng)選用軸振動(dòng)測(cè)量。箱體振動(dòng)測(cè)量可獲得較寬的頻率范圍和動(dòng)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(lèi)型
測(cè)量使用的傳感器和儀器須按有關(guān)規(guī)定定期送交計(jì)量部門(mén)檢驗(yàn)。取得合格證，在有效期內(nèi)使用。振動(dòng)儀器系統(tǒng)的選型及其使用見(jiàn)附錄B。儀器中最好配一臺(tái)1/3倍頻程頻率分析儀。
軸振動(dòng)測(cè)量?jī)x器
軸的振動(dòng)測(cè)量推薦采用非接觸式傳感器，測(cè)量?jī)x器必須能夠讀出振動(dòng)位移的峰峰值。
箱體振動(dòng)測(cè)量?jī)x器
箱體的振動(dòng)測(cè)量應(yīng)選用壓電式加速度傳感器，測(cè)量?jī)x器應(yīng)是具有準(zhǔn)確的均方根整流特性的電動(dòng)式儀器，它能夠確定振動(dòng)速度（mm/s）的均方根值。因傳感器的安裝方法會(huì)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(jìn)行固定。但對(duì)于輕型的加速度計(jì)，在頻率為2000Hz以下時(shí)可采用磁力固定，磁鐵和安裝表面應(yīng)與加速度等級(jí)相適應(yīng)，不允許采用手持式接觸測(cè)量。
測(cè)量頻率范圍
儀器的測(cè)量頻率范圍必須保證既能測(cè)得軸的最低回轉(zhuǎn)速度，又能測(cè)得最高的輪齒嚙合頻率。軸位移測(cè)量頻率范圍應(yīng)為0～500Hz，箱體邊度的測(cè)量范圍應(yīng)為10～10000Hz或更高。
偏差
測(cè)量?jī)x器系統(tǒng)，包括傳感器和讀數(shù)儀器，在整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)溫度范圍內(nèi)測(cè)得的振動(dòng)等級(jí)，測(cè)值的偏差不可超過(guò)±5％。
校準(zhǔn)
振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)在測(cè)量前后進(jìn)行校準(zhǔn)，此外，還應(yīng)遵照有關(guān)規(guī)定，定期將測(cè)量系統(tǒng)送交計(jì)量部門(mén)標(biāo)定。
注：如驗(yàn)收試驗(yàn)的運(yùn)行條件與現(xiàn)場(chǎng)使用情況有很大差別，應(yīng)對(duì)測(cè)得的振動(dòng)數(shù)據(jù)予于修正，修正方法由生產(chǎn)廠和用戶(hù)協(xié)商決定。
5振動(dòng)測(cè)量
軸的振動(dòng)測(cè)量
軸的振動(dòng)位移應(yīng)相對(duì)于箱體進(jìn)行測(cè)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(cè)量每根軸三個(gè)相互垂直方向上的振動(dòng)，其中的一個(gè)方向必須與被測(cè)軸線平行，測(cè)點(diǎn)的數(shù)量和安裝位置由用戶(hù)和制造商協(xié)商決定。
機(jī)械與電氣偏心引起的測(cè)量誤差不得高于振動(dòng)位移評(píng)價(jià)值的25％或6μm（兩者中取大值），在傳感器安裝的位置處，被測(cè)軸的機(jī)械與電氣偏差可從振動(dòng)的讀數(shù)值中減掉以得到真實(shí)的振動(dòng)級(jí)。減去機(jī)械與電氣偏差后得到的實(shí)際振動(dòng)測(cè)值的誤差不可超過(guò)4.3條中規(guī)定。
箱體的振動(dòng)測(cè)量
應(yīng)在箱體軸承座處測(cè)量箱體的振動(dòng)。測(cè)量必須在三個(gè)正交方向上進(jìn)行，三個(gè)方向中的兩個(gè)必須位于與齒輪回轉(zhuǎn)軸線相垂直的平面內(nèi)，這個(gè)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(gè)可從外部接近的軸承位置（必要時(shí)在固定螺釘處）進(jìn)行測(cè)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(hù)和制造廠協(xié)商選定。
測(cè)量單位
測(cè)量振動(dòng)所使用的單位列于表1。
表1
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項(xiàng)目 |
單位 |
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速度（r.m.s） |
mm/s
dB(基準(zhǔn)參考值v0=5×10-5mm/s) |
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位移（峰峰值） |
μm |
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頻率f |
Hz |
儀器讀數(shù)方法
a.測(cè)量的觀察時(shí)間不得低于10s
b.記錄儀器顯示的平均值。
6試驗(yàn)準(zhǔn)則
齒輪裝置振動(dòng)測(cè)量應(yīng)該在制造廠試車(chē)試驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行，除與用戶(hù)另有協(xié)議外，試驗(yàn)的傳
動(dòng)裝置由制造廠決定。
6.1試驗(yàn)系統(tǒng)的聯(lián)接
驅(qū)動(dòng)裝置、試驗(yàn)傳動(dòng)系統(tǒng)、被測(cè)齒輪裝置和加載裝置最好是用現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)的聯(lián)軸器進(jìn)
行聯(lián)接，也可用相同懸伸質(zhì)量的聯(lián)軸器進(jìn)行聯(lián)接。
6.2齒輪裝置的試驗(yàn)條件
除齒輪制造廠和用戶(hù)另有商定外，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定振動(dòng)測(cè)量的條件如下：
a.試驗(yàn)時(shí)齒輪裝置應(yīng)以額定速度運(yùn)轉(zhuǎn)，如裝置用于變速工況，試驗(yàn)應(yīng)在速度范圍內(nèi)的算術(shù)平均值速度處進(jìn)行。
b.試驗(yàn)時(shí)齒輪裝置應(yīng)按設(shè)計(jì)給定的方向運(yùn)轉(zhuǎn)，如果齒輪裝置為可逆運(yùn)轉(zhuǎn)，則在兩個(gè)方向都應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)
c.試驗(yàn)時(shí)齒輪裝置可加載運(yùn)轉(zhuǎn)也可空載運(yùn)轉(zhuǎn)，由制造廠與用戶(hù)協(xié)商決定。
d.試驗(yàn)時(shí)齒輪裝置應(yīng)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行潤(rùn)滑。
e.測(cè)量時(shí)機(jī)器應(yīng)在設(shè)計(jì)溫度范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)。
7驗(yàn)收等級(jí)
軸位移和箱體速度評(píng)價(jià)值曲線見(jiàn)圖1、圖2，由用戶(hù)和制造廠協(xié)商選取符合工作要求的評(píng)價(jià)值。進(jìn)行驗(yàn)收時(shí)，可以對(duì)整個(gè)齒輪裝置統(tǒng)一使用一個(gè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，也可以對(duì)每一根軸或測(cè)量位置分別使用評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。附錄C給出了一些典型齒輪裝置振動(dòng)的主觀評(píng)價(jià)值，可供參考。
注：①DR：位移評(píng)價(jià)值，μm.
②當(dāng)頻率在0～50Hz范圍內(nèi)時(shí)，評(píng)價(jià)值等于評(píng)價(jià)曲線的位移量。從50Hz起，曲線每十倍頻程下降10dB
7.1振動(dòng)級(jí)
振動(dòng)評(píng)價(jià)曲線是對(duì)頻率的關(guān)系曲線，只有經(jīng)過(guò)濾波的測(cè)值才能與評(píng)價(jià)曲線進(jìn)行比較。
在沒(méi)有測(cè)得頻譜數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)不全時(shí)，總振級(jí)可采用下列規(guī)定作為驗(yàn)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(jìn)行比較，不低于且接近該值的評(píng)價(jià)曲線的級(jí)作為未經(jīng)濾波的軸的名義振動(dòng)位移級(jí)。
b 將未經(jīng)濾波的箱體振動(dòng)速度均方根值的最大值與圖2進(jìn)行比較，以不低于且接近該值的評(píng)價(jià)曲線的級(jí)作為未經(jīng)濾波的箱體名義振動(dòng)速度級(jí)。
注：①VB：速度評(píng)價(jià)值：mm/s
②當(dāng)頻率在45～1590Hz范圍內(nèi)時(shí)，評(píng)價(jià)值等于評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)
將經(jīng)過(guò)1/3倍頻程濾波測(cè)得的軸位移頻譜與圖1進(jìn)行比較，以包含且最接近于頻譜的評(píng)價(jià)曲線的級(jí)作為該軸的位移評(píng)價(jià)級(jí)，以齒輪裝置所有被測(cè)軸上的最高評(píng)價(jià)級(jí)作為齒輪裝置的振動(dòng)等級(jí)。
7.3箱體振動(dòng)的評(píng)價(jià)
將經(jīng)過(guò)1/3倍頻程濾波測(cè)得的箱體振動(dòng)速度頻譜與圖2進(jìn)行比較，以包含且最接近于頻譜的評(píng)價(jià)曲線的級(jí)作為該處的箱體振動(dòng)速度評(píng)價(jià)級(jí)，以齒輪裝置所有測(cè)量位置上的最高評(píng)價(jià)級(jí)作為齒輪裝置的振動(dòng)等級(jí)。
8測(cè)量報(bào)告
測(cè)量報(bào)告應(yīng)包括下列內(nèi)容：
a被測(cè)齒輪裝置的型號(hào)、主要技術(shù)參數(shù)及有關(guān)特殊規(guī)定。
b實(shí)驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)、齒輪裝置安裝及運(yùn)行條件（包括裝配及聯(lián)接的一些特點(diǎn)）。
c齒輪裝置布置情況草圖及5.1、5.2條所述的各測(cè)點(diǎn)的位置、軸線及測(cè)點(diǎn)的數(shù)量。
d測(cè)量?jī)x器的制造廠名、類(lèi)型、精度等級(jí)。
每個(gè)測(cè)量位置均須至少記錄下列項(xiàng)目之一，作為試驗(yàn)的測(cè)量結(jié)果和結(jié)論。
a.總振級(jí)
b.振動(dòng)的1/3倍頻程頻譜、主要頻率分量及其等級(jí)，必要時(shí)還可記錄窄帶頻譜。
附錄 A
系統(tǒng)的影響因素（補(bǔ)充件）
A.1 目的 齒輪裝置的振動(dòng)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(dòng)值的大小及振動(dòng)從振源傳遞到測(cè)量點(diǎn)的途徑都會(huì)對(duì)測(cè)得的實(shí)際振級(jí)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(dòng)機(jī)振源
a.內(nèi)燃機(jī)的強(qiáng)迫激振
b.液壓馬達(dá)的強(qiáng)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(dòng)。如：螺旋推進(jìn)器、往復(fù)式壓縮機(jī)、各類(lèi)泵等；
c.隨機(jī)負(fù)載沖擊。如：礦石破碎機(jī)。
A.2.3裝配方面的因素
a.系統(tǒng)各部件的對(duì)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(dòng)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(dòng)方向
c.轉(zhuǎn)動(dòng)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(chǎng)工作時(shí)，這些因素一般非齒輪裝置制造廠所能控制的。因此，對(duì)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(dòng)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)階段就應(yīng)考慮系統(tǒng)的影響因素，明確對(duì)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(dòng)儀器及其特性）（補(bǔ)充件）
B.1 本附錄主要說(shuō)明齒輪裝置振動(dòng)測(cè)量時(shí)所使用的測(cè)振儀器及其特性。
B.2 箱體振動(dòng)和軸振動(dòng)的測(cè)量?jī)x器
測(cè)振儀器的類(lèi)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(dòng)的測(cè)量
測(cè)量軸承座處的振動(dòng)可獲得測(cè)點(diǎn)處的振動(dòng)烈度值,由于測(cè)得的振動(dòng)值是一絕對(duì)量，試驗(yàn)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(yàn)時(shí)，至少在試驗(yàn)的速度范圍內(nèi)，必須避免支承結(jié)構(gòu)的共振。測(cè)得的振動(dòng)烈度是齒輪裝置轉(zhuǎn)動(dòng)部分和支承箱體動(dòng)態(tài)耦合的函數(shù)。在使用滾動(dòng)軸承時(shí)耦合是非常直接的，使用滑動(dòng)軸承時(shí)，由于油膜的阻尼作用，軸的振動(dòng)或多或少的受到抑制。滑動(dòng)軸承受速度、扭矩、載荷以及潤(rùn)滑油的影響教大，評(píng)價(jià)軸承座的振動(dòng)烈度時(shí)，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(huì)強(qiáng)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(dòng)傳遞的強(qiáng)度可能很高。此外，由于齒輪嚙合引起的高頻振動(dòng)也會(huì)強(qiáng)烈的傳遞到軸承座上并且在測(cè)得的箱體振動(dòng)信號(hào)中在支配地位。
測(cè)量箱體振動(dòng)時(shí)，可使用速度傳感器或加速度計(jì)，速度傳感器測(cè)量的線性范圍取決于其類(lèi)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(shí)，應(yīng)使用測(cè)量范圍不低于10kHz的加速度計(jì)，該儀器在使用過(guò)程中要進(jìn)行調(diào)節(jié)，在將信號(hào)轉(zhuǎn)換成速度信號(hào)時(shí)要特別注意排除低頻噪聲的影響，同時(shí)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(cè)量范圍。
B.4 軸的振動(dòng)位移的測(cè)量
推薦使用非接觸式傳感器測(cè)量軸的位移。
非接觸式振動(dòng)傳感器有多種形式，其測(cè)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(duì)工作環(huán)境條件變化不敏感等優(yōu)點(diǎn)，所以在齒輪裝置的測(cè)量中應(yīng)用的較為普遍。
非接觸式傳感器一般用于測(cè)量齒輪軸和軸承座之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。將兩個(gè)探頭互相垂直的放置在規(guī)定的測(cè)量表面上，齒輪軸的運(yùn)動(dòng)軌跡就可通過(guò)示波器顯示出來(lái)。大多數(shù)飛接觸式傳感器（主要指渦流式傳感器）可用來(lái)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(shí)，一般只能測(cè)出少量的軸振動(dòng)信號(hào)。因此非接觸式傳感器不適用于高于500Hz的振動(dòng)評(píng)價(jià)。
非接觸式傳感器在低頻范圍工作時(shí)，可用于判別于軸的不平衡和機(jī)械誤差有關(guān)的振動(dòng)影響因素，如齒輪徑向跳動(dòng)，圓度等，它還可以判別齒輪作用力、扭矩和不對(duì)中力在軸上引起的附加載荷的大小，辨別軸承的有關(guān)問(wèn)題及可能存在的不穩(wěn)定性。
安裝非接觸式傳感器時(shí)，應(yīng)保證傳感器與軸承或箱體間無(wú)大的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，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(kāi)箱蓋就對(duì)傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)和維修。
測(cè)量表面應(yīng)與軸頸同心，與評(píng)價(jià)等級(jí)的規(guī)定相適應(yīng)（參見(jiàn)5.1軸的振動(dòng)測(cè)量）。
附錄C
振動(dòng)的主觀評(píng)價(jià)值（參考件）
圖C1 振動(dòng)的主觀評(píng)價(jià)值
本附錄為齒輪裝置的機(jī)械振動(dòng)提供了一個(gè)主觀的評(píng)價(jià)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(jì)、尺寸及應(yīng)用條件不同，對(duì)振動(dòng)的要求也各不相同，對(duì)大型低速球磨機(jī)齒輪是非常適用的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)高速齒輪或艦船驅(qū)動(dòng)齒輪卻未必合適。對(duì)低速球磨機(jī)齒輪使用高速齒輪的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)就會(huì)增加不必要的成本，所以在選擇驗(yàn)收等級(jí)時(shí)，必須特別謹(jǐn)慎。振動(dòng)的主觀評(píng)價(jià)值如圖C1，符號(hào)意義見(jiàn)表C1。
表C1
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符號(hào) |
用途 |
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A |
海軍艦船等 |
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B |
高速（超出3600r/min）等 |
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C |
工業(yè)、商船等 |
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D |
低速球磨機(jī)等 |
附加說(shuō)明：
本標(biāo)準(zhǔn)是等效ISO/TC60/WG9—N62制訂的。
本標(biāo)準(zhǔn)由國(guó)家機(jī)械工業(yè)委員會(huì)提出。由鄭州機(jī)械研究所歸口。
本標(biāo)準(zhǔn)的主要起草人錢(qián)振選、李伯農(nóng)。
