GB/T 45861-2025 重载齿轮箱加速疲劳试验技术规范
- 名 称：GB/T 45861-2025 重载齿轮箱加速疲劳试验技术规范 - 下载地址1
- 下载地址：[下载地址1]
- 提 取 码：
- 浏览次数：3
发表评论 加入收藏夹 错误报告目录| 新闻评论（共有 0 条评论） |
资料介绍
ICS 21.200 CCS J 17
中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准
GB/T 45861—2025
重载齿轮箱加速疲劳试验技术规范
Technicalspecification foraccelerated fatiguetestofheavydutygearboxes
2025-08-01发布 2026-02-01实施
国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会
发
布
GB/T 45861—2025
目 次
前言 Ⅲ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 符号与说明 2
5 试验系统 4
5. 1 试验台要求 4
5. 2 试验台构成 5
6 试验条件 5
7 试验前的准备 6
7. 1 一般性的试验准备 6
7. 2 加速疲劳试验载荷谱准备 6
8 试验流程 、检查及失效判定 10
8. 1 空载试验 10
8. 2 负载试验 10
8. 3 加速疲劳试验 10
8. 4 检查及失效判定 10
附录 A (资料性) 齿轮箱加速疲劳寿命试验的基本要求 11
A. 1 加速疲劳寿命试验的概念 11
A. 2 加速疲劳寿命试验的难点 11
A. 3 加速疲劳寿命试验的基本原理 11
A. 4 加速疲劳寿命试验的假设 12
A. 5 加速疲劳寿命试验的计算 12
附录 B (规范性) 基于正态分布的重载齿轮箱加速疲劳试验载荷谱的编制 13
B. 1 原始载荷谱处理 13
B. 2 载荷序列的正态分布检验 14
B. 3 等效转矩的计算 14
B. 4 加速疲劳试验载荷谱中各级转矩的计算 14
B. 5 加速疲劳试验载荷谱中各级转矩相对加载时间的计算 15
B. 6 有效载荷谱对应的原始载荷谱中各级转矩等效到额定转矩下的总时间计算 15
B. 7 载荷加速系数 K 的计算 15
附录 C (规范性) 基于八级载荷谱的重载齿轮箱加速疲劳试验载荷谱的编制 17
C. 1 原始载荷谱处理 17
Ⅰ
GB/T 45861—2025
C. 2 八级载荷谱的原理与计算方法 17
C. 3 基于 Conover八级载荷谱的加速疲劳试验载荷谱编制案例 17
附录 D (资料性) 重载齿轮箱轮齿检查内容及失效判定依据推荐 23
参考文献 24
Ⅱ
GB/T 45861—2025
前 言
本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则 第 1部分 :标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。
本文件由中国机械工业联合会提出 。
本文件由全国减速机标准化技术委员会(SAC/TC357)归 口 。
本文件起草单位 :重庆大学 、南京高速齿轮制造有限公司 、太原重工股份有限公司 、重庆齿轮箱有限责任公司 、湖南南方宇航高精传动有限公司 、山东华成中德传动设备有限公司 、天津华建天恒传动有限责任公司 、大连理工大学 、中船重工(重庆) 西南装备研究院有限公司 、沃德传动(天津) 股份有限公司 、江苏泰隆减速机(集团)股份有限公司 、江苏中工高端装备研究院有限公司 、宁波东力传动设备有限公司 、电子科技大学 、东南大学 、河南蒲瑞精密机械有限公司 、苏州亚太精睿传动科技股份有限公司 、杭州杰牌传动科技有限公司 、河南省瑞歌传动机械有限公司 、河南同济减速机有限公司 、广东美的电气有限公司 、重庆清平机械有限责任公司 、索特传动设备有限公司 、青岛银菲特精密机械有限公司 、南阳浩帆车辆部件有限公司 、常州市爱伦机械有限公司 、西华大学 。
本文件主要起草人 :魏静、何爱民、吉科峰、石佳、孙义忠、李金库、鞠国强、赵颖、赵广、钱华明、孙洪利、丁军、周亚政、殷平、黄洪钟、丁为民、翁贵祥、徐炜、朱顺鹏、朱敬伟、陆建江、张应、郭爱贵、古成超、宋保伸、杨鑫锐 、赵婧 、赵盛 、葛敬广 、孙武装 、张帆 、潘翼飞 、张均富 。
Ⅲ
GB/T 45861—2025
重载齿轮箱加速疲劳试验技术规范
重要提示:本文件的使用者应已掌握被试齿轮箱同类产品的实际载荷谱和主要零件(含传动轴、齿轮和轴承)完整且可信 的 S-N 曲线 。 其 中 , 实 际载荷谱可 以不用将疲劳损伤 累计 到这些零件 的失效状态。
1 范围
本文件规定了重载齿轮箱加速疲劳试验的术语与定义 、符号与说明 、试验系统 、试验条件 、试验前的准备 、试验流程 、检查及失效判定 。
本文件适用于风力发电 、矿用挖掘 、采煤和海工装备等应用场合中额定功率不小于 1 000 kW 或额定转矩不小于 100 kN · m 的齿轮箱加速疲劳试验后未达失效的合格性评价 。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 ,仅该日期对应的版本适用于本文件 ;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/T 3374. 1 齿轮 术语和定义 第 1部分 :几何学定义
GB/T 3480. 6—2018 直齿轮和斜齿轮承载能力计算 第 6部分 :变载荷条件下的使用寿命计算JB/T 5558 减(增)速器试验方法
3 术语和定义
GB/T 3374. 1 界定的以及下列术语和定义适用于本文件 。
3. 1
重载齿轮箱 heavydutygearboxes
额定功率不小于 1 000 kW 或额定转矩不小于 100 kN · m 的齿轮箱 。
注 : 以下简称齿轮箱 。
3.2
失效 failure
齿轮箱一个或多个技术指标不可逆地超出了允许值 ,或组成齿轮箱的零部件(不包括易损件) 发生了物理性损坏 。
注 : 易损件主要指橡胶类密封件 ,也包括润滑剂 ,但 不 包 括 齿 轮 、轴 承 、轴 、壳 体 等 传 动 或 支 撑 件 。 易 损 件 清 单 见 制造商产品说明书等有关文件 。
[来源 :GB/T 40729—2021,3. 4] 3.3
原始载荷谱 load spectrum
表征实际工程中载荷大小 、变化和出现频次的图形 、表格 、矩阵或其他概率特征值的统称 。
1
GB/T 45861—2025
3.4
疲劳试验 fatigue test
在齿轮箱上通过施加重复的试验力或变形 ,或施加变化的力或变形 , 而得到齿轮箱疲劳损伤度(一般未达失效)的试验 。
3.5
加速疲劳试验 accelerated fatigue test
在保证齿轮箱被关注零件的退化机理和损伤度一致的前提下 ,通过提高转矩等载荷或转速以缩短疲劳试验时间的试验 。
3.6
加速疲劳试验载荷谱 accelerated fatigue testload spectrum
加速疲劳试验条件下使用的载荷谱 。
注 : 包含载荷比值 、转矩值 、相对加载时间以及加载时间的数据序列 。
3.7
循环 cycle
循环性重复作用的力 、应力等最小的时间段 。
[来源 :GB/T 6398—2017,3. 2] 3. 8
S-N 曲线 S-N curve
以规范的材料试件的疲劳 强 度(应 力) 为 纵 坐 标 , 以 该 强 度 下 试 件 的 疲 劳 寿 命(循 环 次 数) 为 横 坐标 ,通过规范的试验方法得到的强度与寿命之间关系的曲线 。
注 1: 也称 “应力-循环次数 ”曲线 。
注 2: 疲劳寿命指试件在循环载荷下达到失效条件时的循环次数 。
注 3: 在 S-N 曲线中 ,疲劳寿命作为横坐标一般采用对数表示 。
注 4: 齿轮的接触强度和弯曲强度的 S-N 曲线的描述分别见 GB/T 14229—2021和 GB/T 14230—2021。 3.9
载荷加速系数 load acceleration coefficient
加速疲劳试验载荷和统计得到的原始当量载荷之比 。
4 符号与说明
表 1 中的符号及说明适用于本文件 。
表 1 符号及说明
符号
说明
单位
A
表示对应多级载荷谱级段的载荷比值(如取 1, 0. 95, 0. 85, 0. 725, 0. 575, 0. 425, 0. 275, 0. 125)
—
d
原始载荷谱中的载荷级数
—
f
统计载荷谱中载荷序列的总级数
—
H
多级载荷谱加速疲劳试验的总时间
h
Hb
步进应力加速疲劳试验的总时间
h
Hc
恒定应力加速疲劳试验的总时间
h
Hx
序进应力加速疲劳试验的总时间
h
2
GB/T 45861—2025
表 1 符号及说明 (续)
符号
说明
单位
hd
原始载荷谱中各级转矩对应的作用时间
h
hL
等效到额定转矩下的作用时间
h
hLFn
按弯曲疲劳等效到额定转矩下的作用时间
h
hLHn
按接触疲劳等效到额定转矩下的作用时间
h
j
加速疲劳试验载荷谱中的载荷级数
—
K
原始载荷谱为多级载荷谱加载的载荷加速系数
—
Kb
原始载荷谱为步进应力加载的载荷加速系数
—
KH
原始载荷谱为恒定应力加载的载荷加速系数
—
Kx
原始载荷谱为序进应力加载的载荷加速系数
—
K1
按接触疲劳等效计算的多级载荷谱加速疲劳试验的载荷加速系数
—
K2
按弯曲疲劳等效计算的多级载荷谱加速疲劳试验的载荷加速系数
—
l
有效统计载荷谱中载荷序列的总级数
—
m
原始载荷谱中载荷序列个数
—
NHeq
σHeq对应的循环次数
—
Ni
第 i个应力水平下齿轮箱所能承受的总循环次数
—
NL
等效到额定转矩下的循环次数
—
n
加速疲劳试验载荷谱中载荷序列个数
—
nd
原始载荷谱中第 d 级转矩的循环次数
—
ni
原始载荷谱中第 i个应力水平下的实际循环次数
—
nr
平均输入转速
r/min
nrd
原始载荷谱中各级转矩对应的转速
r/min
nx
有效统计载荷谱中第 x 级转矩的循环次数
—
ny
加速疲劳试验载荷谱中第 y 个应力水平下的实际循环次数
—
p
Woehler损伤线的斜率
—
Si
原始载荷谱中第 i个应力水平
MPa
Sy
加速疲劳试验载荷谱中第 y 个应力水平
MPa
T
有效统计载荷谱中载荷序列的平均值
kN · m
Ta
齿轮箱的最大许用转矩
kN · m
Tbeq
原始步进应力载荷谱的等效转矩
kN · m
Tb(i)eq
步进应力原始载荷谱内各级段载荷对应的等效转矩
kN · m
Tb(i)
编制的步进应力加速疲劳试验载荷谱的各级段加速转矩
kN · m
Td
原始载荷谱为多级载荷谱的第 d 级转矩
kN · m
Teq
有效统计载荷谱下的等效转矩
kN · m
TFa
对应于 σFa的齿轮转矩
kN · m
3
GB/T 45861—2025
表 1 符号及说明 (续)
符号
说明
单位
TH(c)
编制的恒定应力加速疲劳试验载荷谱的加速转矩
kN · m
THa
对应于 σHa的齿轮转矩
kN · m
THeq
齿轮箱原始恒定载荷谱的等效转矩
kN · m
Tj
原始载荷谱为多级载荷谱的加速疲劳试验载荷谱中第 j 级转矩
kN · m
TL
额定转矩
kN · m
Tmax
从原始载荷谱为多级载荷谱中确定出的最大载荷
kN · m
TN
原始载荷谱为多级载荷谱的加速疲劳试验载荷谱下的等效转矩
kN · m
Tx
有效统计载荷谱中第 x 级转矩
kN · m
Txeq
原始序进应力载荷谱的等效转矩
kN · m
Ta xeq
序进应力加速疲劳试验载荷谱的等效加速转矩
kN · m
Ta x
序进应力加速疲劳试验载荷谱的实际加速转矩
kN · m
Tz
统计载荷谱中第 z 级转矩
kN · m
teq
原始载荷谱的等效转矩的加载时间
h
ta eq
序进应力加速疲劳试验载荷谱中等效加速转矩的加载时间
h
tj
加速疲劳试验载荷谱中 Tj 载荷的相对加载时间
h
Ui
第 i个应力水平 Si造成的疲劳损伤度
—
v
表示八级载荷谱中的载荷级段 ,取值为 1,2,3,4,5,6,7,8
—
w
原始载荷谱为多级载荷谱中载荷序列的总级数
—
x
有效统计载荷谱中的载荷级数
—
z
统计载荷谱中的载荷级数
—
σHa
齿轮材料 S-N 曲线中 104 (建议值)对应的接触疲劳极限值
MPa
σFa
齿轮材料 S-N 曲线中 104 (建议值)对应的弯曲疲劳极限值
MPa
σHeq
齿轮箱原始恒定载荷谱的当量载荷应力
MPa
σm
有效统计载荷谱中载荷序列的均方根偏差
MPa
ϕ( · )
标准正态分布的累积分布函数
—
ΔN
齿轮箱加载转矩提高到最高值时能缩短的试验周期
—
ΔT
齿轮箱加载转矩提高的最高差值
kN · m
5 试验系统
5. 1 试验台要求
5. 1. 1 一般采用机械功率封闭或电功率封闭加载试验台 ,可满足齿轮箱加速疲劳试验需求 。
5. 1.2 具有数据采集 、处理及监控功能 ,且数据的采集 、传输和处理的响应能够满足试验的要求 。
5. 1.3 试验台各部件之间应保证可靠连接及安装精度 ,满足试验要求 。
4
GB/T 45861—2025
5. 1.4 具备变载荷和变转速的参数设定功能 。
5. 1.5 具备连续运转功能 ,能够实现急停和报警功能 。
5. 1.6 试验台应具备满足试验安全的各项防护措施 。
5.2 试验台构成
试验台包含转速转矩传感器 、被试齿轮箱 、电动机 、联轴器 、加载器 、传动箱和传动轴等 。其中 ,采用机械功率封闭加载的齿轮箱加速疲劳试验台见图 1a) ,采用开式 、电封闭加载的齿轮箱加速疲劳试验台见图 1b) 。
a) 机械功率封闭试验台
b) 开式、电封闭试验台标引序号说明 :
1— 转速转矩传感器 ;
2— 被试齿轮箱 ;
3— 电动机 ;
4— 联轴器 ;
5— 加载器 ;
6— 传动箱 ;
7— 传动轴 。
图 1 试验台组成示意图
6 试验条件
试验条件满足但不限于以下要求 :
a) 试验台应满足被试齿轮箱超速超载的要求 ;
b) 被试齿轮箱的转速及转矩应不大于其设计允许的极限值 ;
c) 试验环境温度宜为(20±5) ℃ ,也可按指定的温度要求 ;
5
GB/T 45861—2025
d) 应远离强磁 、腐蚀以及其他干扰试验正常进行的环境 ;
e) 所涉计量器具的精度与量程满足试验要求 ,且均应核查其准确度 。
7 试验前的准备
7. 1 一般性的试验准备
7. 1. 1 检测齿轮接触面合格并记录 。
7. 1.2 被试齿轮箱按照装配工艺装配合格 ,不允许有错装 、漏装 、松动和渗漏等现象 ,螺栓预紧应有防松标记 。
7. 1.3 转动被试齿轮箱 ,应无卡滞 、碰撞和异响 。
7. 1.4 按试验台架图 ,检查各转动件的安装精度及各螺栓的拧紧力矩 。
7. 1.5 对润滑系统 、仪器仪表等进行功能性检查 。
7. 1.6 新加入润滑油 ,清洁度符合被试齿轮箱产品要求 。
7.2 加速疲劳试验载荷谱准备
7.2. 1 帕姆格伦-迈因纳(Palmgren-Miner)法则简述
按照 GB/T 3480. 6—2018中的 4. 4, Palmgren-Miner法 则 是 一 种 广 泛 应 用 的 线 性 累 积 损 伤 法 则 。描述为 :在给定的应力水平下 ,假定每一次应力循环的损伤效果是一样的 , 即第一次和最后一次应力循环的损伤效果相同 。Palmgren-Miner法则基于如下假设 : 已经被消耗的疲劳寿命占比 , 等于特定应力水平下应力循环次数与发生失效时总的应力循环次数(根据材料的 S-N 曲线获得)的比值 。
对于某原始载荷谱中第 i个应力水平Si造成的疲劳损伤度 Ui按照公式(1)计算 :
Ui …………………………( 1 )
式中 :
Ui — 第 i个应力水平Si造成的疲劳损伤度 ;
ni — 原始载荷谱中第 i个应力水平下的实际循环次数 ;
Ni — 第 i个应力水平下齿轮箱所能承受的总循环次数 , 由齿轮材料的 S-N 曲线得到 。
在 GB/T 3480. 6—2018 图 2 中 的 斜 线 段 , Si 对 应 Ni, 所 表 达 的 意 义 为 在 单 一 应 力 水 平 Si 作 用
C,其中 p 为 Woehler损伤线的斜率 ,根据 GB/T 3480. 6—2018表 A. 1取得 ,C 为常数 。
下 ,循环次数达到 Ni时 ,达到疲劳极限 , 即损伤度为 1。依据 S-N 曲线的经典幂函数公式有 Si(p) ×Ni =
给定加速疲劳试验载荷谱(假定有 n 个载 荷 序 列) 下 齿 轮 箱 轮 齿 损 伤 度 等 于 原 始 载 荷 谱(假 定 有m 个载荷序列)下的损伤度 ,则加速疲劳试验载荷谱按照公式(2)中的损伤度等效进行编制 。
ni ny … … … … … … … … … …
式中 :
Sy — 加速疲劳试验载荷谱中第 y 个应力水平 ;
ny — 加速疲劳试验载荷谱中第 y 个应力水平下的实际循环次数 。
7.2.2 加速疲劳试验载荷谱编制方法
7.2.2. 1 一般性原则
针对已有齿轮箱原始载荷谱且获知其完整可信的 S-N 曲线的情形 ,按照公式(2) 采用(但不限于)恒定应力加载 、步进应力加载 、序进应力加载及多级载荷谱加载等方式编制其加速疲劳试验载荷谱 。
6
GB/T 45861—2025
7.2.2.2 恒定应力加载
针对原始载荷谱为恒定应力加载的情形 ,按恒定应力加速载荷谱进行齿轮箱加速疲劳试验 ,给定原始恒定载荷谱的等效转矩为 THeq且齿轮箱的最大许用转矩为 Ta,则可编制的恒定应力加速疲劳试验载荷谱转矩范围 ,见图 2。
图 2 恒定应力加速疲劳试验加载示意图
假定对应原始恒定载荷谱等效转矩 THeq的加载时间为 teq , 同时给定恒定应力加速疲劳试验总时间为 Hc,则恒定应力加载的载荷加速系数计算按公式(3) :
KH …………………………( 3 )
式中 :
KH — 原始载荷谱为恒定应力加载的载荷加速系数 。
按齿轮箱接触疲劳和弯曲疲劳对应的不同 p 值 ,分别计算得到接触疲劳和弯曲疲劳下的载荷加速系数 ,取两者之中较小值作为恒定应力加速疲劳试验的载荷加速系数 。
编制的恒定应力加载的加速疲劳试验载荷谱的加速转矩计算按公式(4) :
TTHeq …………………………( 4 )
式中 :
TH(c) — 编制的恒定应力加速疲劳试验载荷谱的加速转矩 。
提示 : 本文件的加速疲劳试验不要求将疲劳损伤累计到被关注零件的失效状态 。 累计到失效状态的齿轮箱恒定应力加速疲劳寿命试验的基本要求见附录 A。
7.2.2.3 步进应力加载
针对原始载荷谱为步进应力加载的情形 ,按步进应力加速载荷谱进行齿轮箱的加速疲劳试验 。 由于步进应力加载可以看作若干个恒定应力载荷 , 因此依据 Palmgren-Miner法则和 7. 2. 2. 2 恒定应力加速载荷谱的编制 ,可以针对步进应力原始载荷谱内的每一级恒定载荷谱编制出对应级段的恒定应力加速载荷谱 ,形成步进应力加速疲劳试验载荷谱 ,见图 3。
7
GB/T 45861—2025
图 3 步进应力加速疲劳试验加载示意图
计算原始步进应力载荷谱的等效转矩 Tbeq及其加载时间 teq ,假定编制的步进应力加速载荷谱内各级段载荷的加载时间占其加速疲劳试验总时间 Hb 的比例等于步进应力原始载荷谱中各级段载荷等效转矩的加载时间占比 ,则编制的步进应力加速疲劳试验载荷谱内各级段的载荷加速系数相等 ,具体计算按公式(5) :
Kb …………………………( 5 )
式中 :
Kb— 原始载荷谱为步进应力加载的载荷加速系数 。
编制的步进应力加载的加速疲劳试验载荷谱内各级加速转矩计算按公式(6) :
Teq i= 1,2,3,. . . ,a … … … … … … … … … …
式中 :
Tb(i) — 编制的步进应力加速疲劳试验载荷谱的各级段加速转矩 ;
Tb(i)eq — 步进应力原始载荷谱内各级段载荷对应的等效转矩 。
7.2.2.4 序进应力加载
针对原始载荷谱为 序 进 应 力 加 载 的 情 形 , 按 序 进 应 力 加 速 载 荷 谱 进 行 加 速 疲 劳 试 验 , 具 体 步 骤如下 :
步骤一 :计算原始序进应力载荷谱的等效转矩 Txeq及其加载时间 teq ;
步骤二 :假定序进应力加速疲劳试验载荷谱的等效加速转矩为 Tx(a)eq及其加载时间为 te(a)q ,则序进应
力加速疲劳试验的载荷加速系数计算按公式(7) :
Kx …………………………( 7 )
式中 :
Kx— 原始载荷谱为序进应力加载的载荷加速系数 ;
序进应力加速疲劳试验的等效加速转矩 Tx(a)eq计算按公式(8) :
1
Teq =Txeq …………………………( 8 )
8
GB/T 45861—2025
步骤三 :将序进应力加速疲劳试验载荷的等效加速转矩 Tx(a)eq及其加载时间 te(a)q进行反推得到序进应力加速疲劳试验的实际加速转矩 Tx(a)及其加载总时间 Hx ;
步骤四 :给定序进应力加速疲劳试验总时间的情况下 , 即 Hx 为提前预定值时 ,通过上述流程进行反演得到最终的序进应力加速疲劳试验的载荷加速系数 Kx, 编制的序进应力加速疲劳试验载荷谱示意图 ,见图 4。
图 4 序进应力加速疲劳试验加载示意图
7.2.2.5 多级载荷谱加载
针对原始载荷谱为其他类型的情形 ,按多级载荷谱加载的方式进行加速疲劳试验 ,见图 5(图中以8级载荷谱举例) , 以第一个载荷循环 、第二个载荷循环直至第 n 个载荷循环的方式进行加载 ,直至达到试验目的 。
图 5 多级载荷谱加速疲劳试验加载示意图
齿轮箱加速疲劳试验多级载荷谱的具体编制步骤如下 。
步骤一 :原始载荷谱处理 。对齿轮箱的原始载荷谱进行统计分析 ,得到包括转矩 、循环次数及其占比等信息的有效统计载荷谱 。
步骤二 :载荷序列检验 。对载荷序列进行正态分布检验 ,如服从正态分布 ,则按基于正态分布的加速疲劳试验载荷谱编制方法 ,反之则按基于 Conover八级载荷谱的加速疲劳试验载荷谱编制方法 。
9
GB/T 45861—2025
步骤三 :有效统计载荷谱的等效计算 。计算有效统计载荷谱等效到额定转矩下的各级等效转矩及其作用时间 。
步骤四 :加速疲劳试验载荷谱的编制 。结合有效统计载荷谱的等效转矩及其作用时间 ,计算加速疲劳试验载荷谱中各级转矩及其相对加载时间 。
步骤五 :载荷加速系数 K 的迭代计算 。利用有效统计载荷谱和加速疲劳试验载荷谱的 损 伤 度 等效 ,分别迭代计算齿轮箱按接触疲劳等效和按弯曲疲劳等效到额定转矩下的载荷加速系数 。
步骤六 :单周期加速疲劳试验载荷谱的详细制定 。结合获取的加速疲劳试验载荷谱与工程实际需求 ,制定详细的齿轮箱单周期加速疲劳试验载荷谱 。
如若原始载荷谱对应的载荷序列检验服从正态分布 ,可采用基于正态分布的多级载荷谱加载方式编制其加速疲劳试验载荷谱 ,按附录 B。如若不服从正态分布 ,则可采用基于八级载荷谱的加载方式编制其加速疲劳试验载荷谱 ,按附录 C。
注 : 如果齿轮箱采购商或制造商对加速疲劳试验载荷谱 的 编 制 有 具 体 要 求 ,根 据 实 际 情 况 制 定 齿 轮 箱 加 速 疲 劳 试验载荷谱 。
8 试验流程、检查及失效判定
8. 1 空载试验
按照 JB/T 5558进行 。
8.2 负载试验
空载试验合格后 ,按照 JB/T 5558对试验类别及要求的规定进行负载试验 ,直至达到系统热平衡 。
8.3 加速疲劳试验
负载试验合格后 ,按本文件规定的方法编制的试验载荷谱 ,进行加速疲劳试验 ,具体需要检查并记录以下内容 。
a) 每隔 30min或每阶段(小于 30min)记录转速 、转矩 、功率 、轴承和润滑油温度及室温 。每次至少记录 5组转速 、转矩数据 ,并记录运转时间 。
b) 检查试验台架是否运行正常 , 以及齿轮箱壳体结合面 、端盖 、润滑系统和管路的渗漏情况 ,有无异响 、冲击 ,是否报警 。
c) 记录所有工况下的振动和噪声 ,并形成表格 。
d) 试验过程中至少进行 3 次停机检查 ,记录齿轮点蚀 、胶合 、断裂和接触斑点等情况 ,并记录 。
e) 试验过程中允许依照齿轮箱产品说明书要求更换润滑油 。
f) 齿轮及其他重要零部件 ,如轴 、轴承及润滑油等在试验过程中的不正常现象均应记录 。
g) 试验终止判定 , 即在试验测试过程中 ,若发现下列情况之一 ,则需立即终止试验 , 待排除故障后再继续试验 :1)连接处松动;2)有冲击 、异响或扭矩波动异常;3) 润滑油温度或压力值异常 ; 4)振动或噪声值异常 。
8.4 检查及失效判定
加速疲劳试验后 ,对被试齿轮箱进行拆卸检查 ,重点关注轮齿是否发生失效 ,失效判定依据由试验方和用户方协商确定 ,可参考附录 D。
10
GB/T 45861—2025
附 录 A
(资料性)
齿轮箱加速疲劳寿命试验的基本要求
A. 1 加速疲劳寿命试验的概念
各类齿轮箱产品的设计者都非常想通过试验获得自己产品的真实寿命 。通过真实工况的模拟试验获得齿轮箱工况情况下达到失效条件(物理损坏或精度低于验收标准 ,应由供需双方协商确定) 的时间跨度或载荷循环次数 ,就是齿轮箱的疲劳寿命试验 。
注 : 这里的工况试验不包含冲击载荷试验 。
通过疲劳寿命试验获取齿轮箱的寿命值一般要花费很长时间 ,甚至超过设计寿命的时长 。所以设计者一直希望可以通过某种试验方法来缩短疲劳寿命试验的时长 ,这就是齿轮箱的加速疲劳寿命试验 。
加速疲劳寿命试验的核心要求有以下两点 :
a) 应适当提高载荷 ,或者适当提高转速 ,或者二者均有所提高 ;
b) 加速疲劳寿命试验达到失效条件后 ,所有受关注零件的损伤度或失效模式应与真实工况下这些零件的损伤度或失效模式相同 。
齿轮箱加速疲劳寿命试验有两种基本思想 :
a) 按照一定的转矩或转速将齿轮箱加速试验到失效 ,从而预测齿轮箱可以达到的使用寿命 ;
b) 按照齿轮箱的设计寿命等效为加速疲劳载荷谱和相对加载时间 ,按照加速疲劳载荷谱 ,将齿轮箱加速疲劳试验到相对加载时间齿轮箱没有失效 ,从而认为设计的齿轮箱可满足预期的设计寿命 。
A.2 加速疲劳寿命试验的难点
每台齿轮箱因设计 、材料 、冷热加工 、装配 、使用等条件的不同 ,工作寿命差异很大 , 而且失效零件 、失效类型也可能各不相同 ,事实上难以用严谨的数学模型来描述最后的失效情况 , 即通过计算获得齿轮箱准确的寿命值 。
另外 , 同一台或同一批次及同一类型的齿轮箱在不同载荷情况下做加速疲劳寿命试验时 ,失效零件及失效类型也可能各不相同 ,想通过某种试验方法得到收敛的结果很难 ,况且还需要这些试验结果满足零件的损伤度或失效模 式 应 与 真 实 工 况 下 这 些 零 件 的 损 伤 度 或 失 效 模 式 相 同 的 要 求 , 这 几 乎 是 不 可能的 。
A.3 加速疲劳寿命试验的基本原理
通过对齿轮箱过加载或提高转速 ,使其相对额定工况比较快地失效 ,且失效零件和失效类型与额定工况下该类齿轮箱最终的失效情况相同 。这样做 ,缩短试验时间得到的产品寿命评价是可信的 。但如果加过载或超速的试验模型没有足够数量的样本用于实际工况失效情况比对 ,则该试验模型很难令人信服 。
按照 GB/T 3480. 6—2018的 4. 4 中 Palmgren-Miner法则 ,齿轮的疲劳损伤(含接触疲劳和弯曲疲劳)是一种累积效应 ,与不同的载荷及其累积的时长(循环次数)有关 ,与载荷出现的先后无关 ,也与转速无关(在温度等其他试验条件不变的情况下) 。
按照 Palmgren-Miner法则和齿轮材料的 S-N 曲线 ,缩短齿轮箱疲劳加载时间的方法一般有两种 :
方法一 :提高加载转矩 。首先分别针对接触疲劳和弯曲疲劳齿轮材料的 S-N 曲线 ,查询 104循环次数(建议 值) 对 应 的 接 触 疲 劳 极 限 应 力 σHa 和 弯 曲 疲 劳 极 限 应 力 σFa , 按 照 GB/T 3480. 2—2021 和
11
GB/T 45861—2025
GB/T 3480. 3—2021反推换算得到对 应 的 齿 轮 转 矩 THa和 TFa, 取 其 较 小 值 Ta 用 于 齿 轮 箱 的 加 载 试验 ,其中 Ta称为齿轮箱加速疲劳寿命试验的最大许用转矩 。超过这个转矩 ,齿轮有直接断齿的风险 。
即是说 ,按照最大许用转矩 Ta进行加载 ,可以在最短的时间内完成齿轮箱的疲劳寿命试验(存在点蚀和齿根断裂两种可能 :THaTFa,齿根断裂) ,且该试验结果有助于比较准确地预测在小于最大许用转矩 Ta 的工况条件下 ,齿轮箱正常运转的使用寿命 。
方法二 :提高加载转速 。 即是提高齿面接触频率以缩短既定循环次数的时间 。然而 ,加速疲劳寿命试验与额定疲劳寿命试验相比齿轮箱的平衡温度将会升高 ,可能导致润滑油或油封提前失效 ,甚至发生齿轮胶合 , 因而应尽可能地使用附加手段(如强制冷却控温 、更强的试验台刚度等)减少试验条件变量 。
A.4 加速疲劳寿命试验的假设
为得到比较可信的加速疲劳寿命试验方法 ,做如下假设 :
a) 齿轮箱用于传递功率 ,不考虑 “精度低于验收标准 ”这类失效 ;
b) 齿轮箱以齿轮失效为整机失效判定准则 ,不考虑轴承等其他零件失效 ;
c) 齿轮箱的设计寿命和失效类型基本已知 ;
d) 大 、小齿轮材料的 S-N 曲线已知 ,寿命设计处于齿轮材料 S-N 曲线的有限寿命区段 ;
e) 已知齿轮箱服役时的载荷谱(如果没有载荷谱 ,取齿轮箱的额定载荷) ;
f) 已知润滑油的胶合失效载荷级 ,且润滑油在试验最大接触应力条件下不会出现胶合失效 ;
g) 已知温升 、刚度等变化不影响齿轮箱的失效形式 , 即温升及刚度等可控 。
A.5 加速疲劳寿命试验的计算
在恒定输入转矩条件下 ,齿轮箱加速疲劳寿命试验的计算步骤如下 :
a) 确定齿轮材料 S-N 曲线中 104 (建议值)的接触疲劳极限值 σHa和弯曲疲劳极限值 σFa ;
b) 按照 GB/T 3480. 2—2021和 GB/T 3480. 3—2021反推换算得到 σHa和 σFa对应的齿轮转矩 THa和 TFa,取较小值为最大许用转矩 ,按公式(A. 1) :
Ta = min{THa,TFa} …………………………( A. 1 )
该值即为齿轮箱加速疲劳寿命试验中齿轮的加载转矩 ;
c) 按照 GB/T 3480. 6—2018确定齿轮箱载荷谱的等效载荷应力 σHeq(没有载荷谱可取额定齿轮转矩) ;
d) 按照 GB/T 3480. 2—2021反推换算得到 σHeq对应的等效齿轮转矩 THeq ,则加速寿命试验时齿轮箱加载转矩提高的最高差值按公式(A. 2) :
ΔT=Ta -THeq …………………………( A. 2 )
e) 查询齿轮材料接触疲劳 S-N 曲线 ,得到 σHeq对应的载荷循环次数 NHeq ,则加速疲劳寿命试验时齿轮箱加载转矩提高到最高值可以缩短的试验周期按公式(A. 3) :
ΔNH = NHeq - 104 …………………………( A. 3 )
该值越大 ,加速效果越好 ;
f) 按照 Ta计算是否超过依据 GB/T 19936. 1—2005或 GB/T 19936. 2—2024 中油品的胶合载荷级 。如果超过 ,齿轮有胶合的危险 ,需要降低 Ta 的取值 ,则 ΔT 和 ΔNH 都会相应减少 ,意味着加速效果降低 。
12
GB/T 45861—2025
附 录 B
(规范性)
基于正态分布的重载齿轮箱加速疲劳试验载荷谱的编制
B. 1 原始载荷谱处理
原始载荷谱包含输入转矩 、循环次数 、作用时间及平均转速等信息 ,示例见表 B. 1。对原始载荷谱进行统计分析 ,得到包含载荷比值 、转矩 、循环次数及其占比等信息的统计载荷谱 ,示例见表 B. 2。
表 B. 1 原始载荷谱示例
级段
输入转矩/(kN · m)
循环次数
作用时间/s
平均转速/(r/min)
1
30
27 910
27 940 000
0. 059 9
… …
… …
… …
… …
… …
d
90
54 711
637 914
5. 145 9
… …
… …
… …
… …
… …
w
2 730
5 791. 49
31081. 9
11. 1798
表 B.2 统计载荷谱示例
级段
载荷比值(Tz/TL )
转矩/(kN · m)
循环次数
循环次数占比
1
0. 05
115. 496
2 315 590
0. 024 1
… …
… …
… …
… …
… …
z
1. 15
2 656. 418
790 848. 59
0. 0082
… …
… …
… …
… …
… …
f
1. 25
2 887. 411
1 320. 287
1. 4e-05
在统计载荷谱中部分载荷(通常取 0~0. 5TL )下该齿轮应力较小 ,且其对应的轮齿寿命可以达到无限寿命 , 即在该应力作用下齿轮的损伤度非常小 , 因此在有效统计载荷谱中不考虑 。剔除统计载荷谱中不需考虑部分 ,得到有效统计载荷谱 ,示例见表 B. 3。
表 B.3 有效统计载荷谱示例
级段(x)
载荷比值/(Tx/TL )
转矩/(kN · m)
循环次数
循环次数占比
1
0. 55
1 270. 461
5 761 000
0. 100 2
… …
… …
… …
… …
… …
x
0. 85
1 963. 44
4 326836
0. 075 2
… …
… …
… …
… …
… …
l-1
1. 15
2 656. 418
790 849
0. 013 8
l
1. 25
2 887. 411
1 320
2. 3e-05
13
GB/T 45861—2025
B.2 载荷序列的正态分布检验
依据分位数-分位图(Quantile-Quantile Plot, 简称 QQ 图) ,对整个原始载荷谱的输入转矩值序列或有效统计载荷谱对应的部分原始载荷谱中的输入转矩值序列进行正态分布检验 ,具体检验流程如下 :
步骤一 :将数据集从小到大排序 ;
步骤二 :计算每个数据对应的累计分布值(d-0. 5)/w (w 为原始载荷谱中载荷序列的总级数 ,d 为排序后总级数 w 中的第 d 个值) ;
步骤三 : 画出标准正态分布曲线(平均值为 0,标准方差为 1) ;
步骤四 : 画 QQ 图 ,第 一 个 点 是 第 一 个 累 计 分 布 值 对 应 的 数 值 。 横 坐 标 是 标 准 正 态 分 布 的 分 位数 ,纵坐标是输入样本的值 。
具体 QQ 图 示 例 见 图 B. 1 所 示 , 若 QQ 图 的 点 近 似 地 在 一 条 直 线 附 近 , 说 明 数 据 集 是 正 态 分 布的 ,反之则为非正态分布数据 。如若原始载荷谱服从正态分布 ,则按本附录的方法编制齿轮箱加速疲劳试验载荷谱 ;如若不服从正态分布 ,则按附录 C 的方法编制齿轮箱加速疲劳试验载荷谱 。
图 B. 1 检验正态分布的 QQ 图
B.3 等效转矩的计算
有效统计载荷谱下的等效转矩按公式(B. 1)计算 ,加速疲劳试验载荷谱下的等效转矩按公式(B. 2)
计算 。
Teq …………………………( B. 1 )
式中 :
Teq— 有效统计载荷谱下的等效转矩 ;
nx — 有效统计载荷谱中第 x 级转矩的循环次数 ;
Tx — 有效统计载荷谱中第 x 级转矩 。
TN =Teq × K …………………………( B. 2 )
式中 :
TN — 加速疲劳试验载荷谱下的等效转矩 ;
K — 载荷加速系数 ,根据 B. 7 中的式子迭代计算得到 。
B.4 加速疲劳试验载荷谱中各级转矩的计算
矩 ,见公式(B. 3) :
以等效转矩 TN 为数学期望 ,进行正态分布编制 ,得到加速疲劳试验载荷谱中第 j 级(j = 1~ 6)转
14
GB/T 45861—2025
Tj =TN + (j - 3)σm …………………………( B. 3 )
式中 :
Tj— 加速疲劳试验载荷谱中第 j 级转矩 ;
j — 加速疲劳试验载荷谱中的载荷级数 ;
σm — 有效统计载荷谱中载荷序列的均方根偏差 ,见公式(B. 4) 。
…………………………( B. 4 )
式中 :
l—— 有效统计载荷谱中载荷序列的总级数 ;
T— 有效统计载荷谱中载荷序列的平均值 。
B.5 加速疲劳试验载荷谱中各级转矩相对加载时间的计算
同时 ,针对每一个 Tj,对应的相对加载时间 tj 按照公式(B. 5)计算 。
tj
式中 :
tj — 加速疲劳试验载荷谱中 Tj 载荷的相对加载时间 ;
ϕ( · ) — 标准正态分布的累积分布函数 。
B.6 有效载荷谱对应的原始载荷谱中各级转矩等效到额定转矩下的总时间计算
计算有效载荷谱对应的原始载荷谱中各级转矩等效到额定转矩下的循环次数 ,见公式(B. 6) :
NL p × nd …………………………( B. 6 )
式中 :
NL— 等效到额定转矩下的循环次数 ;
Td — 原始载荷谱中第 d 级转矩 ;
TL — 额定转矩 ;
nd — 原始载荷谱中第 d 级转矩的循环次数 。
并且将循环次数转化为作用时间 ,获取等效到额定转矩下的作用时间 ,见公式(B. 7) :
hL = NL/(60 ·nr) …………………………( B. 7 )
式中 :
hL — 等效到额定转矩下的作用时间 ,单位为小时(h) ;
nr — 平均输入转速 ,单位为转每分(r/min) , 由公式(B. 8)计算所得 。
nr nrd ·hd hd …………………………( B. 8 )
式中 :
nrd — 原始载荷谱中各级转矩对应的转速 ,单位为转每分(r/min) ;
hd — 原始载荷谱中各级转矩对应的作用时间 ,单位为小时(h) 。
B.7 载荷加速系数 K 的计算
设定加速疲劳试验载荷谱的总时间为 H(小时) 。
对于齿轮箱接触疲劳 ,可以得到包含总时间与作用时间的关系 ,见公式(B. 9) :
…………………………( B. 9 )
15
GB/T 45861—2025
结合公式(B. 2)和公式(B. 3) ,可进一步得到包含载荷加速系数 K 的计算式 ,见公式(B. 10) :
式中 :
pH — 按接触疲劳得到的 Woehler损伤线的斜率 ;
H — 加速疲劳试验载荷谱的总时间 ,单位为小时(h) ;
hLHn — 按接触疲劳等效到额定转矩下的作用时间 ,单位为小时(h) 。
同理 ,对于齿轮箱弯曲疲劳 ,可得总时间与作用时间的关系式 ,见公式(B. 11) :
…………………………( B. 11 )
进一步得到包含载荷加速系数的计算式 ,见公式(B. 12) :
式中 :
pF — 按弯曲疲劳得到的 Woehler损伤线的斜率 ;
hLFn — 按弯曲疲劳等效到额定转矩下的作用时间 ,单位为小时(h) 。
最终通过数值计算方法 ,迭代求解出载荷加速系数 K 。按接触疲劳等效可求得一个载荷加速系数K1 ,按弯曲疲劳等效可求得另一个载荷加速系数 K2 ,最终载荷加速系数 K 的取值根据加速疲劳试验的需求选取 ,但需要满足 K>min(K1 , K2 ) 。 同时 ,在所选取的 K 值下 ,应保证轴承 、连接件 、结构件的强度校核 ,过大的载荷加速系数会导致齿面的早期失效 ,为使齿轮失效形式不发生改变 ,应选择合理的载荷加速系数 。从而利用载荷加速系数 K 和公式(B. 3) ,可求得加速疲劳试验载荷谱中的各级转矩 ,然后根据各级转矩对应的加载时间即可编制加速疲劳试验载荷谱 。
16
GB/T 45861—2025
附 录 C
(规范性)
基于八级载荷谱的重载齿轮箱加速疲劳试验载荷谱的编制
C. 1 原始载荷谱处理
与附录 B 中原始载荷谱处理不同 ,针对齿轮箱的非正态分布原始载荷谱 ,本附录重点关注原始载荷谱中的最大载荷 ,并结合基于八级载荷谱的编制方法对原始载荷谱进行处理 ,进一步得到齿轮箱的加速疲劳试验载荷谱 。
C.2 八级载荷谱的原理与计算方法
定义八级载 荷 中 各 级 载 荷 等 级 与 最 大 载 荷 之 比 (如 取 1, 0. 95, 0. 85, 0. 725, 0. 575, 0. 425, 0. 275, 0. 125) ,按公式(C. 1)计算齿轮箱八级加速载荷谱中各级加速载荷 。
式中 : Tw =A(v) × Tmax …………………………( C. 1 )
Tw — 对应八级载荷谱中各级加速载荷 ;
A — 表示对应八 级 载 荷 谱 级 段 的 载 荷 比 值(如 取 1, 0. 95, 0. 85, 0. 725, 0. 575, 0. 425, 0. 275, 0. 125) ;
v — 表示八级载荷谱中的载荷级段 ,取值为 1,2,3,4,5,6,7,8;
Tmax — 从原始载荷谱中确定出的最大载荷 。
进一步 ,将原始载荷谱中载荷幅值由高到低做频次累加 ,结合八级载荷谱中的载荷比值 ,得到齿轮箱各级别加速载荷的作用时间 。
C.3 基于 Conover八级载荷谱的加速疲劳试验载荷谱编制案例
以某型 2. 5 MW风电齿轮箱为对象 ,其额定输入转速 11. 5 r/min,额定输入转矩 2309929N · m,传动比为 1/103. 67,总运行时间 20年 ,齿轮为硬齿面 ,其原始载荷谱如表 C. 1所示 。
表 C. 1 原始载荷谱
输入转矩/(kN · m)
循环次数
时间/s
平均转速/(r/min)
-1 410
0. 652 502
3. 333 34
11. 75
-1 230
1. 341 56
6. 666 68
12. 07
-1 170
2. 682 35
13. 333 4
12. 07
-1 110
2. 012 7
10
12. 08
-1 050
3. 679 97
18. 333 4
12. 04
-990
4. 513 78
23. 333 4
11. 61
-930
3. 322 8
16. 666 7
11. 96
-870
4. 76905
25. 000 1
11. 45
-810
6. 916 15
36. 666 7
11. 32
-750
9. 310 54
50. 000 1
11. 17
17
GB/T 45861—2025
表 C. 1 原始载荷谱 (续)
输入转矩/(kN · m)
循环次数
时间/s
平均转速/(r/min)
-690
12. 129 3
66. 666 8
10. 92
-630
13. 911 7
76. 666 8
10. 89
-570
20. 380 4
118. 334
10. 33
-510
24. 530 5
145
10. 15
-450
35. 135 5
231. 667
9. 10
-390
45. 865 6
311. 667
8. 83
-330
52. 406 1
403. 334
7. 80
-270
77. 293 4
661. 668
7. 01
-210
101. 27
1 295. 75
4. 69
-150
146. 294
9 180. 68
0. 96
-90
3 128. 64
121 027
1. 55
-30
74 834. 8
40 960 000
0. 11
30
27 910
27 940 000
0. 06
90
54 711
637 914
5. 15
150
647 969
5 803 000
6. 70
210
1 585 000
14060 000
6. 76
270
2 355 000
20 680 000
6. 83
330
2 262 000
19 330 000
7. 02
390
2 208000
18 390 000
7. 20
450
1 994000
16 130 000
7. 42
510
2 287000
17440 000
7. 87
570
2 893 000
20020 000
8. 67
630
2 705 000
17820 000
9. 11
690
2 999 000
19 110 000
9. 42
750
2 943 000
18 300 000
9. 65
810
3 179 000
19 330 000
9. 87
870
2 742 000
16260 000
10. 12
930
2 182 000
12 610 000
10. 38
990
1 924000
10 800 000
10. 69
1 050
1 811 000
10020 000
10. 84
1 110
1 667000
9 065 000
11. 03
1 170
1 575 000
8 436 000
11. 20
1 230
1 477000
7 841 000
11. 30
1 290
1 359 000
7 163 000
11. 38
18
GB/T 45861—2025
表 C. 1 原始载荷谱 (续)
输入转矩/(kN · m)
循环次数
时间/s
平均转速/(r/min)
1 350
1 350 000
7 059 000
11. 47
1 410
1 361 000
7 087000
11. 52
1 470
1 486 000
7 726 000
11. 54
1 530
1 509 000
7 839 000
11. 55
1 590
1 453 000
7 547000
11. 55
1 650
1 267000
6 575 000
11. 56
1 710
1 157000
6 003 000
11. 56
1 770
1 304000
6 765 000
11. 57
1 830
1 345 000
6 977000
11. 57
1 890
1 276 000
6 621 000
11. 56
1 950
1 087000
5 639 000
11. 57
2 010
1 002 000
5 197000
11. 57
2 070
961 836
4 986 000
11. 57
2 130
1 117000
5 777000
11. 60
2 190
2 145 000
11 070 000
11. 63
2 250
5 266 000
27210 000
11. 61
2 310
9 314000
48220 000
11. 59
2 370
9 702 000
50 350 000
11. 56
2 430
5 959 000
31010 000
11. 53
2 490
2 247000
11 740 000
11. 48
2 550
613 800
3 221 000
11. 43
2 610
143 636
757 694
11. 37
2 670
27 621. 1
146 502
11. 31
2 730
5 791. 49
31081. 9
11. 18
2 790
1 126. 26
6 079. 11
11. 12
2 850
194. 027
1 073. 07
10. 85
不考虑其中的反向转矩 。 根 据 统 计 发 现 , 载 荷 在 2 550 kN · m~ 2 850 kN · m 区 间 的 总 时 间 为1 156. 508h,所占比重为 0. 660% ,该值较小 , 在确定最大载荷时忽略掉该区间的载荷 。所以最大载荷
为 T通(m)ax对 20年风(2490kN) ·电齿(m)。轮箱原始载荷谱的分析 ,将载荷幅值由高到低进行循环次数的频次累加 , 即可
得到累计频次曲线 ,画出累计频次曲线如图 C. 1所示 。并利用 3 次样条曲线插值 ,求得八级载荷对应的累计频次 ,然后求得每级载荷对应的频次和频率 ,如表 C. 2所示 。进一步可以得到八级载荷的分布柱状图 ,如图 C. 2所示 。
19
GB/T 45861—2025
图 C. 1 原始载荷累计频次图
表 C.2 八级载荷幅值及频次
应力级 v
幅值比
转矩幅值/(kN · m)
超值累计频次
频次
频率
1
1. 00
2 490. 000
3 039 168. 88
3 039 168. 88
0. 033 0
2
0. 95
2 365. 500
19473 295. 95
16434 127. 07
0. 178 5
3
0. 85
2 116. 500
36 759 784. 02
17286488. 07
0. 1878
4
0. 725
1 805. 250
42 767241. 47
6 007457. 46
0. 065 3
5
0. 575
1 431. 750
51 265 445. 48
8 498204. 01
0. 092 3
6
0. 425
1 058. 250
60 734 320. 45
9 468874. 96
0. 102 8
7
0. 275
684. 750
77 203 780. 02
16469459. 57
0. 178 9
8
0. 125
311. 250
92065 822. 66
14862042. 64
0. 161 4
图 C.2 八级载荷的分布图
由于在 0. 125Tmax与 0. 275Tmax载荷下计算应力较小 ,在该应力水平下对应的轮齿寿命可以达到无限寿命 , 即在该应力作用下齿轮的损伤度非常小 , 因此在加速疲劳试验载荷谱中不考虑 。去掉表 C. 2 中的 7级 、8级后 ,重新计算加速载荷谱各级的频率和相对加载时间 ,如表 C. 3所示 ,其中 K 为载荷加速系数 ,取加速疲劳试验载荷谱的总时间 H = 600 h。
20
GB/T 45861—2025
表 C.3 初定加速疲劳试验载荷谱
级段 j
加载比值 Tj /Tmax
转矩/(N · m)
相对加载时间
加载时间/h
加载转速/(r/min)
1
0. 425K
1 058250K
0. 155 9
93. 541 6
11. 5
2
0. 575K
1 431 750K
0. 139 9
83. 952 5
11. 5
3
0. 725K
1 805 250K
0. 098 9
59. 346 8
11. 5
4
0. 85K
2 116 500K
0. 284 6
170. 770 6
11. 5
5
0. 95K
2 365 500K
0. 270 6
162. 350 3
11. 5
6
1. 00K
2 490 000K
0. 050 0
30. 023 5
11. 5
表 C. 3 中已经确定了该加速载荷谱的加载时间 , 为了在要求的试验时间内等效齿轮箱的 疲 劳 特
性 ,需要选取合理的载荷加速系数值 K 。 编制加速载荷谱即可将各等级载荷乘以同一载荷加速系数 。
63 3从(17).而(81),根(h)据(和)公式(hLFn)=(B(6)1(4)0(8)按(8). 接触(18h)。疲劳等效求得载荷加速系数 K1 ≈2. 194 7,根据公式(B. 12) 按弯曲疲
依据 B. 7对载 荷 加 速 系 数 K 的 计 算 方 法 , 按 接 触 疲 劳 与 弯 曲 疲 劳 等 效 的 累 计 时 间 分 别 为 hLHn =
劳等效求得载荷加速系数 K2 ≈1. 820 6,最终在保证轴承 、连接件 、结构件的强度满足要求下取加速系
数 K= 1. 821,得到如表 C. 4所示的 600 h 的加速疲劳试验载荷谱 。
表 C.4 600h 加速疲劳试验载荷谱
级段 j
加载比值(Tj /TL )
转矩/(N · m)
相对加载时间
加载时间/h
加载转速/(r/min)
1
0. 774
1 927073. 25
0. 155 9
93. 541 6
11. 5
2
1. 047
2 607216. 75
0. 139 9
83. 952 5
11. 5
3
1. 320
3 287 360. 25
0. 098 9
59. 346 8
11. 5
4
1. 548
3 854 146. 50
0. 284 6
170. 770 6
11. 5
5
1. 730
4 307 575. 50
0. 270 6
162. 350 3
11. 5
6
1. 821
4 534290. 00
0. 050 0
30. 023 5
11. 5
针对案例中的风电齿轮箱 ,对设计的等效加速载荷谱添加加速工况与过渡工况 ,载荷谱共分 30个周期进行加载 ,其中载荷级段为 9,一个加载周期的载荷谱如表 C. 5 所示 ,最终详细的风电齿轮箱单周期加速疲劳试验载荷谱见表 C. 6。
表 C.5 单周期加速疲劳试验载荷谱
载荷类别
级段 j
加载比值(Tj /TL )
转矩/(N · m)
相对加载时间
加载时间/min
加载转速/(r/min)
加速
1
0. 200
461 985. 80
—
3. 00
11. 5
2
0. 500
1 154 964. 50
—
3. 00
11. 5
等效
3
0. 774
1 927073. 25
0. 155 9
187. 08
11. 5
4
1. 047
2 607216. 75
0. 139 9
167. 90
11. 5
5
1. 320
3 287 360. 25
0. 098 9
118. 69
11. 5
6
1. 548
3 854 146. 50
0. 284 6
341. 54
11. 5
7
1. 730
4 307 575. 50
0. 270 6
324. 70
11. 5
8
1. 821
4 534290. 00
0. 050 0
60. 05
11. 5
过渡
9
1. 812
4 185 591. 35
—
5. 00
11. 5
21
GB/T 45861—2025
表 C.6 风电齿轮箱
相关推荐
- GB/T 38472-2023 正式版 再生铸造铝合金原料
- GB/T 15856.1-2002 十字槽盘头自钻自攻螺钉
- GB/T 12223-2023 部分回转阀门驱动装置的连接
- GB∕T 12719-2021 矿区水文地质工程地质勘查规范
- GB∕T 41114-2021 无损检测 超声检测 相控阵超声检测标准试块规范
- GB/T 24067-2024 温室气体 产品碳足迹 量化要求和指南
- GB∕T 18998.2-2022 工业用氯化聚氯乙烯（PVC-C）管道系统 第2部分：管材
- GB∕T 40389-2021 烧结金属材料(不包括硬质合金) 表面粗糙度的测定
- GB/T 5621-2008 凿岩机械与气动工具 性能试验方法
- GB/T 28807.3-2017 轨道交通 机车车辆和列车检测系统的兼容性 第3部分：与计轴器的兼容性
