(高清版)GBT 39523-2020 精密行星摆线减速器扭转振动性能测试方法

精密行星摆线减速器扭转振动性能测试方法国家标准化管理委员会国家市场监督管理总局发布国家标准化管理委员会GB/T39523—2020 I 5.2校准 25.3安装要求 26测试方法与数据处理 26.2测试方法 36.3数据处理 3附录A(资料性附录)试验件转动惯量推荐值 5附录B(资料性附录)扭振测试的计算方法 7附录C(资料性附录)其他测试方案 IGB/T39523—2020本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本标准由中国机械工业联合会提出。本标准由全国减速机标准化技术委员会(SAC/TC357)归口。本标准起草单位：江苏省减速机产品质量监督检验中心、上海大学、合肥哈工普利世智能装备有限械研究所有限公司、江苏中工高端装备研究院有限公司、珠海飞马传动机械有限公司、国家不锈钢制品刘兴东不锈钢有限公司、南京智汇智能科技有限公司。1GB/T39523—2020精密行星摆线减速器扭转振动性能测试方法本标准规定了精密行星摆线减速器扭转振动的术语和定义、试验件、测试装置、测试方法与数据处理。本标准适用于工业机器人、精密机床、医疗器械等精密传动领域的精密行星摆线减速器(以下简称2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。GB/T2828.1计数抽样检验程序第1部分：按接收质量限(AQL)检索的逐批检验抽样计划GB/T2828.11计数抽样检验程序第11部分：小总体声称质量水平的评定程序3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。扭转振动torsionalvibration扭振物体绕自身回转轴线扭转而产生的周期振动。3.2角位移angulardisplacement由物体的某一旋转自由度表征的位移。[GB/T2298—2010,定义3.7]4试验件试验件为产品或样机，数量由试验目的和要求决定。若为抽样检测，试验件数量应依据GB/T2828.1或GB/T2828.11进行确定。5测试装置GB/T39523—2020说明：4——驱动电机(含驱动器);6——地基。图1测试装置示意图5.2校准5.2.1将用于校准的测试负载(一般为圆盘)正确安装在电机轴上，测试负载的转动惯量根据试验件的额定负载配置。其实际惯量的相对偏差量应小于1%,并达到动平衡要求。5.2.2使用本标准给出的测试方法的测试装置(系统)的精度(或不确定度)应优于试验件扭振精度的注：也可以使用其他标准方法进行校准。5.3安装要求5.3.1测试装置应稳固在地基上。5.3.2测试装置的驱动电机和驱动器连接正确，驱动电机的输出端与试验件的输入端可靠连接，试验件的输出端与载荷转动部件牢固连接。5.3.3传感器安装在载荷转动部件的指定位置上，使加速度方向在驱动电机回转轴的周向上，包括数据采集点的位置以及数据采集方向。传感器的安装应不影响输出端动平衡性能，必要时需要做动平衡5.3.4测试装置的控制分析单元应能正常启动，并与传感器的通信正常，与驱动电机驱动器的连接正常。6测试方法与数据处理6.1测试环境要求6.1.2相对湿度：≤50%。6.1.3振动：外界及测试装置的振动对扭振测试的干扰应不大于试验件扭振实测值的10%。2GB/T39523—20206.2.1一般对试验件进行正、反转各三次覆盖所有齿的整周期传动测试。6.2.2按应用工况或测试要求，确定载荷转动惯量，形成用于测试的等效载荷，该等效载荷应能覆盖试验件的实际应用需求。等效载荷的推荐值参见附录A中表A.1、表A.2。6.2.3按本标准推荐设定驱动电机的转速输出应覆盖整个转速范围，推荐的转速范围为300r/min~2000r/min,一般测试时的转速增加步距为100r/min。测试在转速稳定后进行。6.2.4扭振测试点位置到驱动电机回转中心的距离为L,L值根据测试要求确定。6.2.5振动加速度信号需进行带通滤波操作，滤波器截止频率应不高于3Hz。注：上述是一种主流的测试方法，若采用其他测试方法可参见附录C。6.3.1采集传感器的周向加速度振动信号，用于减速器扭振的计算。计算见下列公式：α——角加速度，单位为弧度每二次方秒(rad/s²);a——周向加速度，单位为毫米每二次方秒(mm/s²);L——传感器到驱动电机回转中心距离，单位为毫米(mm)。注：考虑到数据直观性，在实际测量中，这里以周向振动替代角振动。6.3.2在各等效载荷和测试转速下，采集传感器的数值，包括多次的正反转的测试数值。每次测试都可以得到扭振加速度时间历程，图2为某型号试验件的加速度时间历程测试结果示例。20005000200000.51.522.533.54时问/s图2试验件扭振加速度时间历程6.3.3对滤波后的振动加速度数值进行积分处理，从振动加速度波形得到振动位移波形，图3为某型号试验件的扭振性能测试结果示例。计算方法参见附录B。34位移0.180.18振动加速度0,160.160,160.140.140.12位移/位移/mm0.080.080.080,060.[060,060.040.040.040,020.020,020020004006008001000l2002000图3减速器的扭振-转速曲线5GB/T39523—2020(资料性附录)试验件转动惯量推荐值A.1试验件转动惯量推荐值GB/T37718—2019中E、C系列试验件等效载荷的载荷转动惯量推荐值表分别见表A.1、表A.2。试验件额定转矩/(N·m)载荷转动惯量/(kg·m²)431.20表A.2C系列试验件转动惯量推荐表试验件额定转矩/(N·m)4904900载荷转动惯量/(kg·m²)29.1153.90215.60344.96539.00A.2实际测试示例减速器振动测试如图1所示，主要包括：----80E减速器(输出转速n=60r/min时，减速器额定转矩T=517N·m);——计算的转动惯量J=60T·η/(π·N)=107.8kg·m²,其中η=0.655(其他转动惯量值按额定转矩比例推算，如40E减速器转动惯量J=107.8×412/784=56.65kg·m²);——传感器，采样频率：大于800Hz,加速度分辨率为0.002g(需根据测试要求选定);量程：±2g;安装误差控制：偏转角小于3°;距离偏差小于1mm(考虑了传感器安装方位对采集数据的影响);——传感器安装位置：距离回转中心550mm(该距离的确定考虑了常规工业机器人手臂结构尺寸，同时也考虑了和国际主流相关产品的比对),采集周向振动(为了方便扭振动估计，直接将固定测点的周向振动视为扭振);--—无线振动数据采集软件。A.2.2测试过程测试一般按下列步骤进行：a)正反向各测试3次，每次测试输出转动3r(考虑到40E减速器，速比121,由于减速器齿数和结构，全周期是39r,一般测试不易达到)。b)时间历程：转速300r/min为起点，增加步距为100r/min,至2000r/min间测量周向振动；其中在转速1200r/min工况下，周向振动加速度的时域信号如图2所示，扭振-转速曲线见图3。6GB/T39523—2020c)振动特性曲线生成：编制计算软件(本案例自编的C语言或采用matlab软件),设计巴特沃斯带通滤波器，频率工作范围3Hz～400Hz;对扭振加速度信号进行数字滤波、积分、滤波、积分，得到振动位移波形估计，计算在不同转速下减速器的周向振动位移信号的有效值，构成振动位移特性曲线。GB/T39523—2020(资料性附录)扭振测试的计算方法B.1测量原理本测试方法是通过对减速器输出端特定点位在周向的加速度变化值进行检测，并通过滤波和二次积分得到其在周向位移变化来进行扭振评估。积分处理前进行带通滤波，推荐范围3Hz～400Hz,如图B.1。40dB0守1.6f说明：fi——低截止频率；图B.1滤波性能图B.3积分计算方法在matlab中利用梯形法求数值积分，cumtrapz输出一个长度和输入数据x(i)长度一样的数列yB.4测试装置的不确定度来源本测试方法中涉及的测试装置，其测量不确定度主要来源包括：--——电机的标准输出特性和稳定度；7GB/T39523—2020——传感器的采样精确度和安装误差；——转动惯量的设计加工精度等；——软件计算带来的不确定度；——几何安装精度。测试结果的不确定度估算根据JJF1059.1—2012计算给出。B.5检测报告检测报告应包括但不限于下列信息：——送检方信息及送检样品信息；——送检样品扭转振动测试要求；——扭振特性曲线。89GB/T39523—2020(资料性附录)其他测试方案C.1直接测量角振动位移方法可以通过对减速器输出端角位移的采集，并通过L处位移折算、滤波和二次微分，得到加速度等过程来进行扭振评估。建议位移的趋势项控制在0.01mm以内。C.2其他测量方案并通过一次微分