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GB／T 40729-2021 精密齿轮传动装置疲劳寿命试验方法.pdf

标引序号说明： 驱动单元： 被试件输入端转速转矩传感器（需要时）： 被试件及安装支承单元； 被试件输出端转速转矩传感器； 加载单元； 基座

7.1.1应根据被试件的使用工况选择试验类型

立根据被试件的使用工况选择试验类型，见表1

GB 26485-2011 开卷矫平剪切生产线 安全要求图3单向运转型试验台示意

表1试验类型选择与先期失效部件预估

7.1.2宜进一步选择试验台安装方式

a）往复运转型试验台安装方式可选择： 卧式（见图1）：被试件主轴线水平，负载由惯量负载和重力偏心负载两部分组成，其中重 力偏心负载可能为零； 一立式（见图2）：被试件主轴线竖直，负载仅为惯量负载。 b）单向运转型试验台安装方式见图3

7.2.1被试件和试验台宜预先在4.1规定的环境内静置10h以上， 7.2.2被试件在试验台上的安装精度应达到产品使用时的安装要求。 7.2.3被试件的温度（壳体、油脂等）检测宜采用接触式。 7.2.4检查被试件和试验台的完好性，传感器等仪器、仪表的检定或校准应在有效期内。 7.2.5寿命试验前应先进行回差、传动误差、扭转和弯曲刚度等性能检测并记录数据，同时记录被试件 对应的角度相位 7.2.6应根据试验目的、试验类型和被试件参数确定试验时的目标加载曲线、操作步骤、数据监测与记 录、观察项等。 7.2.7试验时应驱动被试件按照设定的目标加载曲线做往复或单向旋转（往复型加载设置见10.1），实 时检测（或计算）并记录各时间段（t:）内的被试件输出转矩（即加载转矩）（T：）和输出转速（n），输出转 矩的检测精度应不低于满量程的1%

8.1将被试件安装到寿命试验合，记录安装相位角、安装精度、传感器位置等初始信息，开按照被试件 生产厂家的要求（无要求时见附录A）加注润滑剂 8.2如果试验台是往复运转型，则应先空载运行2h；如果试验台是单向运转型，则应先正、反转空载运 行各1h。空载运行期间，适时检测被试件的温度、振动和噪声，应无异常，并做记录。振动和噪声的检 测方法应分别符合GB/T6404.2和GB/T6404.1的规定。 8.3往复运转型试验加载步骤如下： a）按照目标加载曲线设定转速，加载转矩宜按目标最大输出转矩的25%逐级递增，每级加载时 间应不少于15min； b） 加载至目标转矩后，宜不停机连续运行。 8.4单向运转型试验加载步骤如下： 在额定转速下，加载转矩宜按照额定输出转矩的25%逐级加载，每级加载运行时间应不少于 15min; b 加载至额定输出转矩后，宜不停机连续运行； c） 也可按不大于最大输出转矩的原则设定加载转矩（此种情况下，加载试验时间应等效转化为额 定工况下的运转时间）。 8.5加载过程中，应适时检测并记录温度、振动、噪声等试验数据 8.6加载过程中，应实时检测（或计算）并记录转矩、转速等试验数据，作为被试件等效寿命的计算依 据。数据采集频率应不低于1kHz。 8.7试验过程中，可在不超过被试件最大输出转矩和最大输出转速的范围内调整参数，但不应频繁 调整。 8.8试验过程中，如果停机时间超过2h，或被试件经过拆卸、重装、更换润滑剂，宜先按照目标最大输 出转矩的25%逐级加载15min，再恢复试验。 8.9如果加载试验过程中出现失效预警（见9.1），应立即停机，检查、判断被试件是否失效，必要时应将 被试件转移安装到精度试验台进行全面精度检测，并与出厂指标逐项对比。 10

8.10试验时还应观察有无连接松动

GB/T 407292021

试验过程中，在测试环境及工况不变的情况下，被试件如果出现下列情况之一，即视为失效预警。 a）温升异常一被试件热平衡后的温升值（检测温度与环境温度的差值)高于正常经验值5℃以 上时。 b） 噪声异常一一当检测结果大于运行的噪声值5dB，且存在铁粉浓度超过0.2%、磨斑直径大于 0.50mm或氧化诱导期（180℃）低于20min三种情况之一时。 C 转矩异常一一在输出转矩（加载转矩）目标曲线不变的情况下，输人转矩的误差超出目标曲线 的允许波动范围时（被试件不同，允许波动范围也不同。当经验值不充分时，允许的波动范围 宜取同时刻输人转矩值的土5%）。

9.2.1轴承等效额定工况下运转时间的计算

9.2.1.1对于表1中预估先期失效部件为轴承的被试件，其等效寿命（L）取轴承的疲劳失效时间（轴承 疲劳失效类型应按照GB/T24611进行判断）。 9.2.1.2滚动轴承在试验工况下的等效运转时间应按照轴承疲劳寿命的等效公式进行计算，见公式 （1）：

tonoToZti (t.n.T)

Z(t;n;T) （1 式中： L 被试件的等效寿命，单位为小时（h）； to 额定转矩下轴承的设计寿命，单位为小时（h）； 71 输出端额定转速，单位为转每分（r/min）； T。 输出端额定转矩，单位为牛顿米（N·m）； t； 第i段的时长，单位为秒（s）； 77; 第i段的转速，单位为米每秒（m/s）； T： 第i段的转矩，单位为牛顿米（N·m）； 寿命指数，对于滚子轴承，e=10/3；对于球轴承，e=3。 9.2.1.3 谐波减速器柔性轴承的结构及使用工况与一般减速器轴承不同，其等效运转时间和等效寿命 的计算方法应符合附录B的规定。

L=(t,n;T:) 式中： L 被试件的等效寿命，单位为小时（h）； to 额定转矩下轴承的设计寿命，单位为小时（h）； 71 输出端额定转速，单位为转每分（r/min）； T。 输出端额定转矩，单位为牛顿米（N·m）； t； 第i段的时长，单位为秒（s）； n； 第i段的转速，单位为米每秒（m/s）； T： 第i段的转矩，单位为牛顿米（N·m）； 寿命指数，对于滚子轴承，e三10/3；对于球轴承，e=3。 9.2.1.3 谐波减速器柔性轴承的结构及使用工况与一般减速器轴承不同，其等效运转时间和等效寿命 的计算方法应符合附录B的规定。

9.2.2齿轮等效额定工况下运转时间的计算

对于表1中预估先期失效部件为齿轮的被试件，应按照以下方式处理： 当需要确定齿轮的失效类型时，根据GB/T3481进行判断； 当需要计算齿轮在试验工况下等效额定工况的运行时间时，等效应力循环次数按照 GB/T3480.6进行计算，计算结果可以换算为被试件的等效运转时间；如果加载试验做到被试 件失效，则齿轮的等效运转时间就是被试件的等效寿命

页或多项超出产品的允许值时应视为被试件失效。这里的主要技术指标及允许值应由制造商确定，或 由制造商和用户协商确定。 .2.3.2被试件在试验过程中需要进行精度检测时，采用以下方法： 如果需要对被试件做全面的精度测量，应将其转移安装到精度测试台上，按照GB/T35089的 要求进行检测和评价； 如果仅需要对被试件的传动误差、回差等进行检测，可直接在具备相应功能的寿命试验台上按 照GB/T35089规定的方法完成而免于拆装

10.1往复运转型试验的输入条件

10.1.1根据被试件技术参数确定恰当的输出转速和转矩值，然后设定目标加载曲线的波形（波形并不 维一）。试验过程中，应实时检测（或计算）获得实际加载曲线。 10.1.2以机器人用精密减速器无质量偏心惯量加载为例，此处目标加载曲线选择正弦函数曲线（见 图4）。令输出端角速度，α=asin（bt），则输出端角加速度（e）按公式（2)计算：

e =abcos(bt)

式中： 振幅系数； 6周期系数； 一时间。 通过调整系数&和系数b，即调整输出转矩和输出转速，可实现不同条件的疲劳寿命试验

通过调整系数α和系数b，即调整输出转矩和输出转速，可实现不同条件的疲劳寿命试验

10.2往复运转型试验的输出转矩

图4加载疲劳寿命试验的加载曲线（正弦）示例

实际加载曲线的输出（负载）转矩（T）与被试件的安装方向、惯量特性和输出轴角加速度有关： 检测，也可以做如下计算： 当采用卧式安装方式时，周期性输出转矩（T）按公式（3）计算： T=Je+mgrcos(d+o)

0.2.1实际加载曲线的输出（负载）转矩（T）与被试件的安装方向、惯量特性和输出轴角加速度有 以直接检测，也可以做如下计算： a）当采用卧式安装方式时，周期性输出转矩（T）按公式（3)计算： T=Je+mgrcos(d+o)

GB/T 407292021

式中： 输出端转矩，单位为牛顿米（N·m）； 】 输出端有效负载绕回转中心的转动惯量，单位为千克二次方米（kg·m"）； E 输出端角加速度，单位为弧度每二次方秒（rad/s）； m 输出端有效负载质量，单位为千克（kg）； 8 一 重力加速度，单位为米每二次方秒（m/s"）； 输出端有效负载质心回转半径，单位为米（m）； 输出端有效负载的摆动角度，单位为度（）； 输出端有效负载质心与其回转中心的连线与水平面的起始夹角，单位为度（°）。 特殊情况，如果负载的质量偏心为零，则输出转矩（T)按公式（4)计算。 b） 当采用立式安装方式时（负载的质量偏心为零，示例目标加载曲线见图4），周期性变动的输出 转矩（T）按公式（4）计算：

式中： 输出端转矩，单位为牛顿米（N·m）； J 输出端有效负载绕回转中心的转动惯量，单位为千克二次方米（kg·m）； E 输出端角加速度，单位为弧度每二次方秒（rad/s²）； m 输出端有效负载质量，单位为千克（kg）； g 重力加速度，单位为米每二次方秒（m/s"）； 输出端有效负载质心回转半径，单位为米（m）； 输出端有效负载的摆动角度，单位为度（）； 输出端有效负载质心与其回转中心的连线与水平面的起始夹角，单位为度（°）。 特殊情况，如果负载的质量偏心为零，则输出转矩（T)按公式（4)计算。 当采用立式安装方式时（负载的质量偏心为零，示例目标加载曲线见图4），周期性变动自 转矩（T）按公式（4）计算：

式中： T一一输出端转矩，单位为牛顿米（N·m）； T一一输出轴上有效负载的转动惯量，单位为千克二次方米（kg·m）； 一一输出轴角加速度，单位为弧度每二次方秒（rad/s"）。 0.2.2对应时间线的输出转矩（T）构成了实际加载曲线。 0.2.3将实时的输出转矩（T）代入9.2.1或9.2.2可以计算出轴承或齿轮的等效运转时间。如果加载 式验做到被试件失效，则该等效运转时间即为被试件的等效寿命。

10.3单向运转型试验的数据处理

荷条件下的齿轮的等效寿命计算应符合GB/T3

11.1试验报告应包含试验目的、试验条件、试验记录、试验结果（或结论 11.2试验目的分为： 验证性试验：在设定工况下，验证被试件正常的运行时间（或等袭 失效性试验：在设定工况下，检测被试件失效时的运行时间（或 11.3试验条件应包含： 试验时间； 试验地点； 试验人员； 被试件主要技术参数； 试验台环境温度； 试验台原理图（试验类型选择）； 试验台主要仪器仪表清单，以及相关检定或校准日期和有效期； 被试件输出轴上有效负载绕回转中心的转动惯量： 润滑剂（包括品牌、型号，或重要理化指标）。 11.4试验记录应包含： a）且标加载曲线：

b）预测失效形式； c）空载试验； d）分级加载试验； e）目标加载试验； f）失效情况。 针对c)f)，应分别以时间线记录试验中被试件的温度、振动、噪声、输人转速、输人转矩、输出转矩 或可计算输出转矩的其他物理量，如输出角加速度等）、异常情况及处置等内容。 11.5数据处理应按照第9章选择适当的等效计算方法。 11.6当用户有要求时，应给出试验结果或结论

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附录A （资料性） 精密减速器的润滑剂 润滑剂的性能是影响减速器寿命的关键因素。表A.1～表A.5中列出了几种典型精密减速器润滑 剂的指标及使用要求

润滑剂的性能是影响减速器寿命的关键因素。表A.1～表A.5中列出了几种典型精密减 剂的指标及使用要求，

表A.1润滑剂的指标及使用要求

表A.2行星摆线针轮减速器用润滑脂的性能要求

表A.3行星摆线针轮减速器用润滑油的性能要

GB/T 39097-2020 深水定位系泊系统技术要求表A.4谐波减速器用润滑脂的性能要求

行星减速器用润滑脂的

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3.1柔性轴承是谐波减速器的主要先期失效部件，其疲劳失效类型见GB/T24611。 B.2谐波减速器用柔性轴承的寿命，可按一般滚动轴承的理论，按公式（B.1)计算：

附录B （规范性） 谐波减速器柔性轴承基本额定寿命计算

谐波减速器柔性轴承基本额定寿命计算

式中： V 座圈转动系数，对于波发生器的轴承，因外座圈旋转，故取V=1.2； F. 为柔性轴承上的径向载荷，单位为牛顿（N）； X、Y 分别为径向载荷系数和轴向载荷系数，取X=1,Y=0； 波发生器附加轴向力，单位为牛顿（N），其大小等于波发生器传送时轴向位移时 的摩擦力，即F=（0.10～0.15)F，式中较小的值用于柔性轴承与柔轮内孔表面 间润滑较好的情况； f一 载荷系数，取决于轴承使用条件下的载荷性质，可按滚动轴承手册选取； ， 温度系数，也可由滚动轴承手册选取，当工作温度不超过100℃时，取f.=1。 更多的有关轴承的计算，可见GB/T6391、GB/T34884和参考文献[171。

GB/T 27534.5-2011 畜禽遗传资源调查技术规范 山羊GB/T40729202

[1 GB/T 265 石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算法 ［2］ GB/T 269 润滑脂和石油脂锥人度测定法 ［3] GB/T 3142 润滑剂承载能力的测定四球法 ［4] GB/T 3535 石油产品倾点测定法 [5] GB/T 3536 石油产品闪点和燃点的测定克利夫兰开口杯法 [6] GB/T 5018 润滑脂防腐蚀性试验法 ［7］ GB/T 6391 滚动轴承额定动载荷和额定寿命 [8] GB/T 7325 润滑脂和润滑油蒸发损失测定法 [9] GB/T 7326 润滑脂铜片腐蚀试验法 ［10] GB/T 11143 加抑制剂矿物油在水存在下防锈性能试验法 [11] GB/Z32332.1一2015滚动轴承对ISO281的注释第1部分：基本额定动载荷和基本 预定寿命 [12] GB/T 34884 滚动轴承工业机器人谐波齿轮减速器用柔性轴承 [13] SH/T 0048 润滑脂相似粘度测定法 ［14] SH/T0202 润滑脂极压性能测定法（四球机法） ［15] SH/T0331润滑脂腐蚀试验法 ［16] SH/T0790润滑脂氧化诱导期测定法（压力差示扫描量热法） [17] MalHHOcTpoeHHe,1975 [18] 沈充文，叶庆秦.谐波齿轮传动的理论与设计LM].北京：机械工业出版社，1985