(高清版)GBT 39523-2020 精密行星擺線減速器扭轉(zhuǎn)振動(dòng)性能測(cè)試方法

精密行星擺線減速器扭轉(zhuǎn)振動(dòng)性能測(cè)試方法國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局發(fā)布國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)GB/T39523—2020 I 5.2校準(zhǔn) 25.3安裝要求 26測(cè)試方法與數(shù)據(jù)處理 26.2測(cè)試方法 36.3數(shù)據(jù)處理 3附錄A(資料性附錄)試驗(yàn)件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量推薦值 5附錄B(資料性附錄)扭振測(cè)試的計(jì)算方法 7附錄C(資料性附錄)其他測(cè)試方案 IGB/T39523—2020本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)提出。本標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)減速機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC357)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：江蘇省減速機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心、上海大學(xué)、合肥哈工普利世智能裝備有限械研究所有限公司、江蘇中工高端裝備研究院有限公司、珠海飛馬傳動(dòng)機(jī)械有限公司、國(guó)家不銹鋼制品劉興東不銹鋼有限公司、南京智匯智能科技有限公司。1GB/T39523—2020精密行星擺線減速器扭轉(zhuǎn)振動(dòng)性能測(cè)試方法本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了精密行星擺線減速器扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的術(shù)語和定義、試驗(yàn)件、測(cè)試裝置、測(cè)試方法與數(shù)據(jù)處理。本標(biāo)準(zhǔn)適用于工業(yè)機(jī)器人、精密機(jī)床、醫(yī)療器械等精密傳動(dòng)領(lǐng)域的精密行星擺線減速器(以下簡(jiǎn)稱2規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T2828.1計(jì)數(shù)抽樣檢驗(yàn)程序第1部分：按接收質(zhì)量限(AQL)檢索的逐批檢驗(yàn)抽樣計(jì)劃GB/T2828.11計(jì)數(shù)抽樣檢驗(yàn)程序第11部分：小總體聲稱質(zhì)量水平的評(píng)定程序3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。扭轉(zhuǎn)振動(dòng)torsionalvibration扭振物體繞自身回轉(zhuǎn)軸線扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的周期振動(dòng)。3.2角位移angulardisplacement由物體的某一旋轉(zhuǎn)自由度表征的位移。[GB/T2298—2010,定義3.7]4試驗(yàn)件試驗(yàn)件為產(chǎn)品或樣機(jī)，數(shù)量由試驗(yàn)?zāi)康暮鸵鬀Q定。若為抽樣檢測(cè)，試驗(yàn)件數(shù)量應(yīng)依據(jù)GB/T2828.1或GB/T2828.11進(jìn)行確定。5測(cè)試裝置GB/T39523—2020說明：4——驅(qū)動(dòng)電機(jī)(含驅(qū)動(dòng)器);6——地基。圖1測(cè)試裝置示意圖5.2校準(zhǔn)5.2.1將用于校準(zhǔn)的測(cè)試負(fù)載(一般為圓盤)正確安裝在電機(jī)軸上，測(cè)試負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量根據(jù)試驗(yàn)件的額定負(fù)載配置。其實(shí)際慣量的相對(duì)偏差量應(yīng)小于1%,并達(dá)到動(dòng)平衡要求。5.2.2使用本標(biāo)準(zhǔn)給出的測(cè)試方法的測(cè)試裝置(系統(tǒng))的精度(或不確定度)應(yīng)優(yōu)于試驗(yàn)件扭振精度的注：也可以使用其他標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行校準(zhǔn)。5.3安裝要求5.3.1測(cè)試裝置應(yīng)穩(wěn)固在地基上。5.3.2測(cè)試裝置的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器連接正確，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端與試驗(yàn)件的輸入端可靠連接，試驗(yàn)件的輸出端與載荷轉(zhuǎn)動(dòng)部件牢固連接。5.3.3傳感器安裝在載荷轉(zhuǎn)動(dòng)部件的指定位置上，使加速度方向在驅(qū)動(dòng)電機(jī)回轉(zhuǎn)軸的周向上，包括數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的位置以及數(shù)據(jù)采集方向。傳感器的安裝應(yīng)不影響輸出端動(dòng)平衡性能，必要時(shí)需要做動(dòng)平衡5.3.4測(cè)試裝置的控制分析單元應(yīng)能正常啟動(dòng)，并與傳感器的通信正常，與驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的連接正常。6測(cè)試方法與數(shù)據(jù)處理6.1測(cè)試環(huán)境要求6.1.2相對(duì)濕度：≤50%。6.1.3振動(dòng)：外界及測(cè)試裝置的振動(dòng)對(duì)扭振測(cè)試的干擾應(yīng)不大于試驗(yàn)件扭振實(shí)測(cè)值的10%。2GB/T39523—20206.2.1一般對(duì)試驗(yàn)件進(jìn)行正、反轉(zhuǎn)各三次覆蓋所有齒的整周期傳動(dòng)測(cè)試。6.2.2按應(yīng)用工況或測(cè)試要求，確定載荷轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，形成用于測(cè)試的等效載荷，該等效載荷應(yīng)能覆蓋試驗(yàn)件的實(shí)際應(yīng)用需求。等效載荷的推薦值參見附錄A中表A.1、表A.2。6.2.3按本標(biāo)準(zhǔn)推薦設(shè)定驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速輸出應(yīng)覆蓋整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍，推薦的轉(zhuǎn)速范圍為300r/min~2000r/min,一般測(cè)試時(shí)的轉(zhuǎn)速增加步距為100r/min。測(cè)試在轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后進(jìn)行。6.2.4扭振測(cè)試點(diǎn)位置到驅(qū)動(dòng)電機(jī)回轉(zhuǎn)中心的距離為L(zhǎng),L值根據(jù)測(cè)試要求確定。6.2.5振動(dòng)加速度信號(hào)需進(jìn)行帶通濾波操作，濾波器截止頻率應(yīng)不高于3Hz。注：上述是一種主流的測(cè)試方法，若采用其他測(cè)試方法可參見附錄C。6.3.1采集傳感器的周向加速度振動(dòng)信號(hào)，用于減速器扭振的計(jì)算。計(jì)算見下列公式：α——角加速度，單位為弧度每二次方秒(rad/s2);a——周向加速度，單位為毫米每二次方秒(mm/s2);L——傳感器到驅(qū)動(dòng)電機(jī)回轉(zhuǎn)中心距離，單位為毫米(mm)。注：考慮到數(shù)據(jù)直觀性，在實(shí)際測(cè)量中，這里以周向振動(dòng)替代角振動(dòng)。6.3.2在各等效載荷和測(cè)試轉(zhuǎn)速下，采集傳感器的數(shù)值，包括多次的正反轉(zhuǎn)的測(cè)試數(shù)值。每次測(cè)試都可以得到扭振加速度時(shí)間歷程，圖2為某型號(hào)試驗(yàn)件的加速度時(shí)間歷程測(cè)試結(jié)果示例。20005000200000.51.522.533.54時(shí)問/s圖2試驗(yàn)件扭振加速度時(shí)間歷程6.3.3對(duì)濾波后的振動(dòng)加速度數(shù)值進(jìn)行積分處理，從振動(dòng)加速度波形得到振動(dòng)位移波形，圖3為某型號(hào)試驗(yàn)件的扭振性能測(cè)試結(jié)果示例。計(jì)算方法參見附錄B。34位移0.180.18振動(dòng)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圖3減速器的扭振-轉(zhuǎn)速曲線5GB/T39523—2020(資料性附錄)試驗(yàn)件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量推薦值A(chǔ).1試驗(yàn)件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量推薦值GB/T37718—2019中E、C系列試驗(yàn)件等效載荷的載荷轉(zhuǎn)動(dòng)慣量推薦值表分別見表A.1、表A.2。試驗(yàn)件額定轉(zhuǎn)矩/(N·m)載荷轉(zhuǎn)動(dòng)慣量/(kg·m2)431.20表A.2C系列試驗(yàn)件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量推薦表試驗(yàn)件額定轉(zhuǎn)矩/(N·m)4904900載荷轉(zhuǎn)動(dòng)慣量/(kg·m2)29.1153.90215.60344.96539.00A.2實(shí)際測(cè)試示例減速器振動(dòng)測(cè)試如圖1所示，主要包括：----80E減速器(輸出轉(zhuǎn)速n=60r/min時(shí)，減速器額定轉(zhuǎn)矩T=517N·m);——計(jì)算的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J=60T·η/(π·N)=107.8kg·m2,其中η=0.655(其他轉(zhuǎn)動(dòng)慣量值按額定轉(zhuǎn)矩比例推算，如40E減速器轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J=107.8×412/784=56.65kg·m2);——傳感器，采樣頻率：大于800Hz,加速度分辨率為0.002g(需根據(jù)測(cè)試要求選定);量程：±2g;安裝誤差控制：偏轉(zhuǎn)角小于3°;距離偏差小于1mm(考慮了傳感器安裝方位對(duì)采集數(shù)據(jù)的影響);——傳感器安裝位置：距離回轉(zhuǎn)中心550mm(該距離的確定考慮了常規(guī)工業(yè)機(jī)器人手臂結(jié)構(gòu)尺寸，同時(shí)也考慮了和國(guó)際主流相關(guān)產(chǎn)品的比對(duì)),采集周向振動(dòng)(為了方便扭振動(dòng)估計(jì)，直接將固定測(cè)點(diǎn)的周向振動(dòng)視為扭振);--—無線振動(dòng)數(shù)據(jù)采集軟件。A.2.2測(cè)試過程測(cè)試一般按下列步驟進(jìn)行：a)正反向各測(cè)試3次，每次測(cè)試輸出轉(zhuǎn)動(dòng)3r(考慮到40E減速器，速比121,由于減速器齒數(shù)和結(jié)構(gòu)，全周期是39r,一般測(cè)試不易達(dá)到)。b)時(shí)間歷程：轉(zhuǎn)速300r/min為起點(diǎn)，增加步距為100r/min,至2000r/min間測(cè)量周向振動(dòng)；其中在轉(zhuǎn)速1200r/min工況下，周向振動(dòng)加速度的時(shí)域信號(hào)如圖2所示，扭振-轉(zhuǎn)速曲線見圖3。6GB/T39523—2020c)振動(dòng)特性曲線生成：編制計(jì)算軟件(本案例自編的C語言或采用matlab軟件),設(shè)計(jì)巴特沃斯帶通濾波器，頻率工作范圍3Hz～400Hz;對(duì)扭振加速度信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波、積分、濾波、積分，得到振動(dòng)位移波形估計(jì)，計(jì)算在不同轉(zhuǎn)速下減速器的周向振動(dòng)位移信號(hào)的有效值，構(gòu)成振動(dòng)位移特性曲線。GB/T39523—2020(資料性附錄)扭振測(cè)試的計(jì)算方法B.1測(cè)量原理本測(cè)試方法是通過對(duì)減速器輸出端特定點(diǎn)位在周向的加速度變化值進(jìn)行檢測(cè)，并通過濾波和二次積分得到其在周向位移變化來進(jìn)行扭振評(píng)估。積分處理前進(jìn)行帶通濾波，推薦范圍3Hz～400Hz,如圖B.1。40dB0守1.6f說明：fi——低截止頻率；圖B.1濾波性能圖B.3積分計(jì)算方法在matlab中利用梯形法求數(shù)值積分，cumtrapz輸出一個(gè)長(zhǎng)度和輸入數(shù)據(jù)x(i)長(zhǎng)度一樣的數(shù)列yB.4測(cè)試裝置的不確定度來源本測(cè)試方法中涉及的測(cè)試裝置，其測(cè)量不確定度主要來源包括：--——電機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)輸出特性和穩(wěn)定度；7GB/T39523—2020——傳感器的采樣精確度和安裝誤差；——轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的設(shè)計(jì)加工精度等；——軟件計(jì)算帶來的不確定度；——幾何安裝精度。測(cè)試結(jié)果的不確定度估算根據(jù)JJF1059.1—2012計(jì)算給出。B.5檢測(cè)報(bào)告檢測(cè)報(bào)告應(yīng)包括但不限于下列信息：——送檢方信息及送檢樣品信息；——送檢樣品扭轉(zhuǎn)振動(dòng)測(cè)試要求；——扭振特性曲線。89GB/T39523—2020(資料性附錄)其他測(cè)試方案C.1直接測(cè)量角振動(dòng)位移方法可以通過對(duì)減速器輸出端角位移的采集，并通過L處位移折算、濾波和二次微分，得到加速度等過程來進(jìn)行扭振評(píng)估。建議位移的趨勢(shì)項(xiàng)控制在0.01mm以內(nèi)。C.2其他測(cè)量方案并通過一次微分