减速器试验规范.docx

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减速器试验规范

减速器试验规范

减速器空载、超载及接触疲劳

试验规范

德阳东汽电站机械制造有限公司

2007-06-28

一、试验目的

通过试验验证变桨减速器各性能参数达到设计要求，连接稳固，密封可靠。

二、试验标准

减速器空载试验参照《JB/T9050.3－1999圆柱齿轮减速器加载试验方法》中相关要求进行。

三、试验要求：

1.试验所用仪器

①动力源：

按齿轮箱的功率选用适当电机

②试验台：

按要求搭建

③测量仪表：

a.温度计、Pt100仪表：

用于测量被试齿轮箱润滑油温度，轴承温度。

b.测振仪：

测量振动。

要求测量高速轴，内齿圈外部等处振动量。

c.声级仪：

测量试车噪音。

d.转速表：

测量齿轮箱轴及电机轴转速。

e.必要时应配有一台1/3倍频程频率分析仪，并进行FFT分析。

2.试验润滑要求

试验用油必须采用与齿轮箱工作时完全一致的油品，润滑油路必须是齿轮箱正常工作时的油路，试验后应更换过滤器。

涂装时，为保证齿轮箱油路的完好性，不应拆卸各元件。

3.试验标准

①温度：

齿轮箱最高温度不应超过80℃，高速轴轴承温度不能超过90℃。

②齿轮箱的空载噪音应不大于85dB（A），用GB3785中规定的Ⅰ型和Ⅰ型以上声级计，在额定转速下，在距齿轮箱中分面1米处测量，当环境噪声小于减速器噪声3dB（A）的情况下，应符合要求。

③振动：

要求测量高速轴轴伸，内齿圈外部等处振动，应符合GB/T8543规定的C级。

④效率；齿轮箱效率视结构型式而定，一般应在96.5～97.5之间。

⑤清洁度：

齿轮箱的清洁度应符合JB/T7929的有关规定。

四、试验前准备

由于风电变桨齿轮箱在现场工作时随桨叶360°旋转，而偏航减速器工作时轴线保持垂直，所以试验时要求模拟这一工况，以检查齿轮箱油润滑系统的工作情况以及齿轮轴向定位。

对试验件材质和加工精度的要求是：

主要零件的材料、热处理、机械加工应合格并有检查记录。

必要时在试验前核查生产检验记录或抽检其重要项目。

五、空载试验

1．试验装置

试验装置如图1和图2所示。

1—传感器；2—试件；3—传感器；4—电动机；5、6、7—联轴器；

图1开式空载试验台示意图

2．安装调试

全部试验装置（不包括电控电源设备）应装在同一（或组合）平台上，要求各部件与平台保持水平、对中，系统运转灵活。

先进行静调零，然后进行动调零。

调改仪器转矩显示值多位读数的前几位均应为零，末位数不大于4。

该平台应该可以绕水平轴线摆动90°，以使试验装置的轴向处于不同工作角度。

3．负载与转速测试仪器

仪器仪表类型不限，但其规格、量程、精度应与试验相适应。

测试项目为加载转矩（功率）、转速，测试精度不超过读数的1%。

优先采用转矩转速传感器与转矩转速测量仪，并应在被试验减速器的输入、输出端各装一台传感器，直接测定试件（仅附加联轴器）的输入输出转矩（功率）、转速，如图1所示。

4．试验方法

①试车前先手动，确认无卡死现象后再正式启动。

2按额定转速的30％、50％、80％各运行10分钟，观察无异常情况后再启动至额定转速。

在额定转速下运行2小时，试车过程中，每隔20分钟测量下列数据并作记录：

油温、轴承温度、振动、噪音。

3在110％额定转速下运行5分钟。

4在额定转速下，反方向运行30分钟。

5偏航减速器的轴线保持垂直；变桨减速器要求轴线从水平位置开始，每转动15°重复上述实验步骤。

5．基本要求

①各连接件、紧固件不松动；

2各密封处接合处不漏油、不渗油；

3运转平稳，无异常冲击声和杂音，噪声声压级符合要求；

4润滑充分，检查轴承和油池温度，温升正常。

六、超载试验

1．试验装置

试验的驱动与加载方式及其装置不受限制。

试验装置如图2所示。

加载转矩和转速稳定，波动不应超过1%。

运转中能进行加载和卸载。

1—传感器；2—试件；3—传感器；4—电动机；5、6、7、8—联轴器；9—加载器

图2开式超载试验台

2．安装调试

全部试验装置（不包括电控电源设备）应装在同一（或组合）平台上，要求各部件找水平、对中、系统运转灵活。

先进行静调零，然后进行动调零。

调改仪器转矩显示值多位读数的前几位均应为零，末位数不大于4。

该平台应该可以绕水平轴线摆动90°，以使试验装置的轴向处于不同工作角度。

3．负载与转速测试仪器

仪器仪表类型不限，但其规格、量程、精度应与试验相适应。

测试项目为加载转矩（功率）、转速，测试精度不超过读数的1%。

优先采用转矩转速传感器与转矩转速测量仪，并应在被试验减速器的输入、输出端各装一台传感器，直接测定试件（仅附加联轴器）的输入输出转矩（功率）、转速，如图2所示。

4．加载步骤

额定转速下，逐级加载试验，每级载荷试验，达到油温平衡1h后再增加一级（约20%额定负荷），直到平衡温度达到润滑油允许的最高温度为止。

然后进行机械功率（机械强度）试验，在额定转速和转矩下高速齿轮每齿应力循环数N≥3×106次。

要求测定：

1转矩（或功率）；

2效率；

3转速与运转时间；

4轴承与油池温度、温升；

5噪声，振动；

6齿面接触率，齿轮损坏情况。

注意在加载过程中，如有异常应立即停车消除故障后重新试车。

试验后将齿轮箱内油放出，并冲洗干净，更换过滤元件。

5．超载试验

在额定转速下

120%额定负荷，运转1min；

150%额定负荷，运转1min；

180%额定负荷，运转0.5min。

检验齿轮及其它机件损坏情况，超载试验应在起动以后加载，卸载以后制动。

偏航减速器的轴线保持垂直；变桨减速器要求轴线从水平位置开始，每转动15°重复上述实验步骤。

6．基本要求

①各连接件、紧固件不松动；

5各密封处、结合处不渗油；

6齿面无损伤；

7润滑充分，检查轴承和油池温度，温升正常；

8机件无损伤。

七、齿轮接触疲劳寿命试验

试验装置超载试验相同，检验项目除包括超载试验中目外，还需检验在额定负荷下，高速齿轮的应力循环数分别为：

调质齿轮、淬火齿轮为5×107次，氮化齿轮为2×106次，齿轮的接触疲劳寿命。

八、试验的温度、噪声、振动测试仪器要求

1.减速器油池和轴承的温度测定可采用经计量部门鉴定合格的量程到150℃的温度计。

2.噪声仪和测试方法应符合GB/T6404的规定。

3.振动测试仪器和测试方法应符合GB/T8543的规定。

九、测试数据与数据处理

1．数据采集

试验中采集的数据包括：

加载转矩、功率、转速、温度、噪声、振动、齿轮磨损、时间等。

至少每半小时应采集一次的数据有输入输出转速、输入输出转矩、功率值、润滑油温、轴承温度、室温。

从数显仪上采数或打字机取数，转速、转矩、功率值每次至少采集5组数据。

同时记下采集数据的时间。

噪声、振动应每个负荷档次、每个转速档次测定一次，并记录噪声、振动值及相应的负荷转速与时间。

齿轮的磨损、点蚀、胶合、裂断及齿面接触率的变化，一般至少每日观察记录一次。

试验正常，无损伤，记录时间间隔可较长，反之齿面已出现损伤，记录时间间隔应较短。

轴、轴承与机体等在试验中的不正常现象、损伤，润滑油的种类、牌号等均应记录。

2．计算转矩（功率）、转速的平均值

1求每次采集数据的平均值见式

（1）、式

（2）：

（1）

（2）

式中：

T——每次转矩平均值，N·m；

n——每次转速平均值，r/min；

k——数据组数；

Ti——每组数据中的转矩值，N·m；

ni——每组数据中的转速值，r/min。

2求每级载荷的平均值见式（3）、式（4）：

（3）

（4）

式中：

T0——每级载荷的转矩平均值，N·m；

Ti——每次采集转矩的平均值，N·m；

m——每级载荷采集数据的次数；

n0——每级载荷的转速平均值，r/min；

ni——每次采集转速的平均值，r/min。

3．减速器传动效率

1减速器总效率，见式（5）；

（5）

式中：

η——减速器传动总效率；

T2——一次采集的输出转矩的平均值，N·m；

T1——与T2同时采集的输入转矩的平均值，N·m；

i——减速器传动比；

η联——减速器输入、输出轴头联轴器效率。

2齿轮啮合效率（包括润滑搅油损失），见式（6）：

（6）

式中：

η啮——齿轮啮合效率；

η——减速器传动总效率；

η轴承——减速器各轴承总效率。

3描绘效率曲线

按500，750，1000，1500r/min或额定转速描绘25%，50%，75%，100%，110%额定负荷的效率曲线，取纵坐标为效率值，横坐标为负荷值。

4．减速器热功率曲线

以允许最高平衡温度下的热功率（kW）为纵坐标，以相应的转速为横坐标，描绘试验热功率与转速关系曲线图。

5．负荷性能试验、疲劳寿命试验高速齿轮每齿应力循环数的计算

计算应力循环次数可计入低于额定负荷下的应力循环数，但必须折算为相当额定负荷下的应力循环数，一般可按式（7）计算：

（7）

式中：

Nd——相当应力循环数，次；

N——额定负荷下的应力循环数，次；

Ti——低于额定负荷的负荷，N·m；

Ni——对应Ti的应力循环数，次；

T——额定负荷，N·m；

N=60niaL

Ni=60naLi

n1——额定负荷下高速齿轮的转速，r/min；

ni——Ti对应的转速，r/min；

a——小齿轮转一转每齿的啮合次数；

L——额定负荷下试验时间，h；

Li——Ti对应的试验时间，h。

6．温升计算与温度限额

Δt=t–t0（8）

式中：

Δt——润滑油（或轴承）的温升，℃；

t——润滑油（或轴承）的温度，℃；

t0——试验室室温，℃。

十、试验合格指标

1．疲劳寿命试验或工业应用试验合格指标

在额定负荷下疲劳寿命试验或工业应用3600h以内的减速器，其合格的指标为：

a）齿轮与各机件无断裂。

b）齿面无胶合、擦伤。

c）齿面摩擦磨损厚度，在齿根附近测量不超过齿轮模数值的4%。

d）齿面点蚀面积限额为：

调质齿轮，见式（9）：

VGes=V1Ges+V2Ges≤2%（9）

渗碳淬火与氮化齿轮，见式（10）、式（11）：

VGes=V1Ges+V2Ges≤1%（10）

VE2=4%（11）

式中：

VGes——一对齿轮点蚀面积总和占有效工作面积总和的百分率；

V1Ges、V2Ges——分别为小、大齿轮点蚀面积总和占各自有效工作齿面积总和的百分率；

VE2——齿轮的齿点蚀面积占有效工作齿面积的百分率。

允许出现初期点蚀，初期点蚀可不计入点蚀面积之内。

初期点蚀的特征是收敛性点蚀，点蚀点直径小于1mm。

e）整机效率η：

对齿轮精度等级为GB/T10095的6级和6级以上的减速器，η≥0.980n；6级以下的为η≥0.975n，此处n为齿轮传动级数。

f）按热功率或工作功率加载，平衡油温不高于100℃或温升不高于80℃。

g）噪声≤85dB（A）。

2．产品质量鉴定、认证及出厂验收试验的合格指标

a）齿面硬度高于50HRC且经磨削加工的齿轮除允许齿面磨损厚≤0.1mm外，齿轮不得有任何损伤；调质滚齿齿轮允许齿面有个别小点蚀点，磨损厚≤0.1mm。

除此以外，齿轮不得有其它损伤。

b）齿面接触率、齿侧间隙达到设计要求。

c）各机件完好、无损。

d）效率、油温、噪声指标符合要求。