GB/T 39545.4-2023 闭式齿轮传动装置的零部件设计和选择 第4部分：挠性联轴器平衡等级

　　ICS 21 . 120 CCS J 19

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 39545 . 4—2023

　　闭式齿轮传动装置的零部件设计和选择

　　第 4 部分 : 挠性联轴器平衡等级

　　Design and selection of components for enclosed gear drives—

　　part 4 : Flexible couplings unbalance classification

　　2023-05-23 发布 2023-12-01 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 39545 . 4—2023

　　目 次

　　前言 I

　　引言 "

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 符号 6

　　5 联轴器的潜在不平衡量和平衡精度等级 7

　　6 联轴器平衡精度等级选择 8

　　6 . 1 不平衡量限值 8

　　6 . 2 选择步骤 8

　　6 . 3 系统灵敏度因素 9

　　6 . 4 和 GB/T 9239 . 1—2006 平衡品质级别(G)的比较 10

　　7 未做过平衡的联轴器潜在不平衡量影响因素 10

　　8 已做过平衡的联轴器潜在不平衡量影响因素 10

　　9 联轴器潜在不平衡量的确定 12

　　9 . 1 基本做法 12

　　9 . 2 零部件未做过平衡的联轴器 13

　　9 . 3 零部件已做过平衡的联轴器 16

　　9 . 4 装配后平衡过的联轴器 18

　　10 责任 20

　　附录 A (资料性) 不平衡计算常用计算公式 21

　　附录 B (资料性) 零部件未做过平衡的联轴器的潜在不平衡量计算 23

　　附录 C (资料性) 零部件已做过平衡的联轴器的潜在不平衡量计算 28

　　附录 D (资料性) 装配后平衡的联轴器(使用心轴)的潜在不平衡量计算 33

　　附录 E (资料性) 装配后平衡的联轴器(不使用心轴)的潜在不平衡量计算 38

　　附录 F (资料性) 零部件未做过平衡的高精度联轴器的潜在不平衡量计算 43

　　附录 G (资料性) 零部件已做过平衡的高精度联轴器的潜在不平衡量计算 47

　　附录 H (资料性) 装配后不使用心轴平衡的高精度联轴器的潜在不平衡量计算 51

　　附录 I (资料性) 附件位移引起的潜在不平衡量计算公式的导出 55

　　附录 J (资料性) 附件质量差异引起的潜在不平衡量计算公式的导出 56

　　附录 K (资料性) 联轴器和叶轮的不平衡量对离心泵轴承的影响 58

　　附录 L (资料性) 本文件平衡精度等级和 GB/T 9239 . 1—2006 平衡品质级别(G)的比较 61

　　参考文献 62

　　GB/T 39545 . 4—2023

　　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 。

　　本文件是 GB/T 39545《闭式齿轮传动装置的零部件设计和选择》的第 4 部分 。 GB/T 39545 已经发布了以下部分:

　　— 第 1 部分:通用零部件 ;

　　— 第 3 部分:轴和轮毂的无键配合连接 ;

　　— 第 4 部分:挠性联轴器平衡等级 。

　　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:江苏泰隆减速机股份有限公司 、天津华建天恒传动有限责任公司 、重庆大学 、南京航空航天大学 、郑州机械研究所有限公司 、太原理工大学 、沃德传动(天津)股份有限公司 、江苏省金象传动设备股份有限公司 。

　　本文件主要起草人:李钊刚 、魏静 、陆凤霞 、鲍和云 、朱如鹏 、刘世军 、王铁 、张绍明 、孔霞 、赵颖 、廖明建 、孙洪利 、董建峰 、付勇 、殷平 、蔡云龙 、王高放 、何嘉兴 。

　　I

　　GB/T 39545 . 4—2023

　　引 言

　　GB/T 39545《闭式齿轮传动装置的零部件设计和选择》是-套适用于不同类型的工业用齿轮传动装置零部件设计和选用方法的基础标准 , 旨在规范各类闭式齿轮传动装置零部件与主要配套件设计和选用方法的准则 , 拟由 5 个部分组成 。

　　— 第 1 部分:通用零部件 。 目的在于考虑了闭式齿轮传动装置的应用特点的基础上 , 为轴等通用零部件的设计和选择提供-套完整的规范性技术指导文件 , 以提升设计 、制造和应用水平 , 为提高我国的闭式齿轮传动装置的设计制造的基本功打基础 。

　　— 第 2 部分:轴和轮毂的键连接 。 目的在于通过补充键槽的几何形状和位置公差及检验方法等规范 , 进-步完善我国键连接的标准体系 , 提高键连接的质量 , 更好地保证闭式齿轮传动装置的安全可靠运行 。

　　— 第 3 部分:轴和轮毂的无键配合连接 。 目的是满足转型升级的需求 , 提升技术和方便使用 , 更好地保证闭式齿轮传动装置的安全可靠运行 。

　　— 第 4 部分:挠性联轴器平衡等级 。 目的在于增加解决联轴器不平衡问题的途径 , 促进我国挠性联轴器的设计 、制造和应用水平的提高 。

　　— 第 5 部分:挠性联轴器的静态和动态特性 。 目的在于规范并普及挠性联轴器的静态和动态特性的计算方法 , 以满足闭式齿轮传动装置和主机系统日益增长的动态分析的应用需求 。

　　这些标准和通用标准相比具有以下主要特征:针对闭式齿轮传动装置应用特性的需求 , 所有零部件的应力计算都在通用设计的基础上进行了修正 , 强度计算除考虑疲劳失效外还考虑了峰值载荷过载损伤的影响;给出由实践经验得出的这些零部件设计和选择的关注重点;属国内首次制定的标准 , 对现有标准做了进-步补充和完善;从系统角度补齐了重要关联件联轴器和连接方面的标准;涵盖了闭式齿轮传动装置所有主要零部件;文件中的相关方法同样适用于非闭式齿轮传动装置零部件的设计和选择 。

　　GB/T 39545 为我国闭式齿轮传动装置零部件设计提供了-套较完整实用的设计与选用方法的规范和指南 。

　　挠性联轴器通常由若干安装基准面之间具有径向间隙和偏心量的零部件装配而成 。正是这些间隙和偏心量等因素造成联轴器主惯性轴与旋转轴线偏离而产生潜在不平衡量 。本文件给出依据设计规范 、通过理论计算得出联轴器有可能存在的最大不平衡量的方法 , 并根据本文件规定的选择方法确定联轴器的平衡精度等级 , 在设计阶段就可以判断出联轴器能否满足实际应用中的不平衡要求;且可通过对各因素不平衡影响量的分析 , 找出主要因素 , 对设计做出有效改进 。

　　本文件与适用于刚性转子平衡质量要求的 GB/T 9239 . 1—2006 -并使用 。

　　"

　　GB/T 39545 . 4—2023

　　闭式齿轮传动装置的零部件设计和选择

　　第 4 部分:挠性联轴器平衡等级

　　1 范围

　　本文件规定了挠性联轴器平衡等级的符号 , 联轴器的潜在不平衡量和平衡精度等级 , 联轴器平衡精度等级选择 , 未做过平衡的联轴器的潜在不平衡量影响因素 , 已做过平衡的联轴器的潜在不平衡量影响因素和联轴器潜在不平衡量的确定 。

　　本文件适用于闭式齿轮传动装置用的挠性联轴器平衡精度等级的选择和潜在不平衡量计算 。

　　注 : 同时采用本文件与 GB/T 9239 . 1—2006 的方法的应用示例见附录 K。

　　本文件不包含以下因素不平衡量的影响:

　　— 轴跳动 ;

　　— 突出轮毂或轴的键 ;

　　— 未填满的键槽或销槽 ;

　　— 联轴器安装表面间隙 ;

　　— 非均质材料 ;

　　— 弯曲基准面 。

　　本文件不适用于弹性联轴器用于通过弹性挠曲补偿两轴相对位移工况时的潜在不平衡量计算 。

　　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 9239 . 1—2006 机械振动 恒态(刚性)转子平衡品质要求 第 1 部分:规范与平衡允差的检验

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件 。

　　3.1

　　平衡 balancing

　　检查旋转零部件的质量分布 , 并根据需要进行调整 , 以确保在运行对应的频率下零部件的振动和作用于轴承的力均处于规定限值内的工艺过程 。

　　[来源: GB/T 6444—2008 , 6 . 1 , 有修改] 3.2

　　静态不平衡 static unbalance

　　静不平衡

　　静力不平衡

　　主惯性轴与旋转轴线仅平行偏离的不平衡状态 。

　　1

　　GB/T 39545 . 4—2023

　　注 1 : 见图 1 。

　　注 2 : 静态不平衡的定量测量可由两个动态不平衡力矢量确定 。 [来源: GB/T 6444—2008 , 5 . 6 , 有修改]

　　标引序号说明:

　　1 — 静态不平衡 ;

　　2 — 主惯性轴 ;

　　3 — 质心 ;

　　4 — 旋转轴线 。

　　图 1 静态不平衡

　　3.3

　　力偶不平衡 couple unbalance

　　偶不平衡

　　主惯性轴与旋转轴线在质心相交的不平衡状态 。

　　注 1 : 见图 2 。

　　注 2 : 力偶不平衡的定量测量 , 可通过包含质心和轴线平面中的某个参考点的两个动态不平衡矢量力矩的矢量和确

　　定 。若转子中的静态不平衡在包含参考点的任何平面以外的平面中得到校正 , 则该力偶不平衡将改变 。

　　标引序号说明:

　　1 — 主惯性轴 ;

　　2 — 质心 ;

　　3 — 力偶不平衡 。

　　图 2 力偶不平衡

　　3.4

　　动态不平衡 dynamic unbalance

　　动不平衡

　　主惯性轴与旋转轴线既不平行也不相交的不平衡状态 。

　　注 1 : 见图 3 。

　　注 2 : 动态不平衡的定量测量 , 可由完全代表转子总体不平衡的两个指定平面(垂直于旋转轴线)的两个互补不平衡

　　2

　　GB/T 39545 . 4—2023

　　矢量确定 。

　　注 3 : 动态不平衡可分解为两个(或两个以上)横向平面的静态不平衡和力偶不平衡的组合 。本文件仅涵盖两个平面情况 , 从动态不平衡到静态不平衡及力偶不平衡可进行矢量分析转换 , 反之亦然 。动态不平衡的校正可实现全部不平衡量的校正 。

　　[来源: GB/T 6444—2008 , 5 . 9 , 有修改]

　　标引序号说明:

　　1 — 主惯性轴 ;

　　2 — 质心 ;

　　3 — 动态不平衡 。

　　图 3 动态不平衡

　　3.5

　　准静态不平衡 quasi-static unbalance

　　准静不平衡

　　主惯性轴与旋转轴线在质心之外的-点处相交的不平衡状态 。

　　注 1 : 见图 4 。

　　注 2 : 准静态不平衡为动不平衡的特殊情况 , 其不平衡的角度与力偶不平衡的角度-致 。 [来源: GB/T 6444—2008 , 5 . 7 , 有修改]

　　标引序号说明:

　　1 — 主惯性轴 ;

　　2 — 准静态不平衡 ;

　　3 — 质心 。

　　图 4 准静态不平衡

　　3.6

　　刚性转子 rigid rotor

　　在直至最高工作转速的任意转速下旋转 , 由给定的不平衡量的分布引起的挠曲低于允许限度的转子 。

　　3

　　GB/T 39545 . 4—2023

　　注 : 在-组条件下(如工作转速和初始不平衡量)可视为刚性转子的转子 , 而在其他条件下可能不视为刚性转子 。

　　[来源: GB/T 6444—2008 , 4 . 2 , 有修改] 3.7

　　旋转轴线 axis of rotation

　　自转轴线

　　零部件旋转的瞬时轴线 。

　　注 : 该轴线可由轴颈 、配合面或其他定位表面确定 。

　　3.8

　　主惯性轴位移 displacement of principal inertia axis

　　平衡面上主惯性轴相对于旋转轴线的位移量 。

　　注 1 : 静态不平衡情形下 , 主惯性轴与旋转轴线平行;其他情形下 , 主惯性轴与旋转轴线不平行 , 因此两个平衡平面内两轴线的位移量不等 。

　　注 2 : 在平衡方面 , 主惯性轴用来表示与旋转轴线最接近重合的-个中心主轴线(三个中心主轴线之-) 。 3.9

　　不平衡量 unbalance quantity

　　不平衡质量与其质心到旋转轴线距离的乘积 。

　　注 : 质心位置计算见附录 A。

　　[来源: GB/T 6444—2008 , 5 . 3 , 有修改]

　　3 . 10

　　潜在不平衡量 potential unbalance

　　联轴器中可能存在的最大不平衡量 。

　　3 . 1 1

　　剩余不平衡量 residual unbalance

　　在从平衡机上拆卸之前 , 联轴器零部件或组件平衡后的最终残留不平衡量 。

　　[来源: GB/T 6444—2008 , 5 . 10 , 有修改]

　　3 . 12

　　平衡等级分类 balance grade classification

　　潜在不平衡量的精度等级类别 。

　　3 . 13

　　心轴 mandrel

　　做平衡时安装联轴器零部件或联轴器组装件用的轴 。

　　[来源: GB/T 6444—2008 , 10 . 2 , 有修改]

　　3 . 14

　　轴套 bushing

　　用于将联轴器或联轴器零部件安装在心轴上的调整件或调整件组件 。

　　注 : 通常称联轴器或联轴器零部件内孔和心轴之间的调整件为衬套 。

　　3 . 15

　　心轴组件 mandrel assembly

　　带有-个或多个轴套的心轴 。

　　3 . 16

　　安装面 mounting surface

　　安装平衡工装 、联轴器或联轴器零部件的心轴 、轴套或心轴部件的表面 。

　　4

　　GB/T 39545 . 4—2023

　　3 . 17

　　固定附件 rigidifying hardware

　　用于保持联轴器刚性 , 且其轴线与设计轴线-致的附件 。

　　注 : 简称附件 。

　　3 . 18

　　工作表面 running surface

　　平衡机中支承联轴器的运转表面 。

　　注 : 工作表面和安装面可以为同-表面 。

　　3 . 19

　　测量基准面 indicating surface

　　零件为做平衡而加工的轴线测量面 。

　　3 . 20

　　检测基准面 detection surface

　　检测指示面

　　零件为做平衡而设立的轴线检测面 。

　　注 : 某些情况下 , 找正基准和检测基准为同-表面 。

　　3 . 21

　　固有不平衡 inherent imbalance

　　由几何设计同轴度公差引起的 , 并导致质心相对于旋转轴产生位移的均匀体不平衡 。

　　3 . 22

　　安装基准面 pilot surface

　　联轴器或联轴器零部件上安装另-个联轴器零部件的支撑基准面 。

　　注 : 常见的安装基准面(也称装配基准面)有止口 , 销孔 , 螺栓分布圆 , 各种定位面(如圆柱面内孔或外径 , 齿顶圆直径和齿根圆直径)等 。

　　3 . 23

　　刚性联轴器 rigid coupling

　　不能补偿两轴相对位移 、联轴器自身被连接零件间不产生间隙和相对位移 、联轴器不平衡量引起的挠曲低于允许限度的联轴器 。

　　注 : 在-组条件下(如工作转速和初始不平衡量)可视为刚性联轴器的联轴器 , 而在其他条件下可能不视为刚性联轴器 。

　　[来源: GB/T 3931—2010 , 2 . 2 , 有修改]

　　3 . 24

　　挠性联轴器 flexible coupling

　　弹性挠曲(大)不能认为是刚性联轴器 , 且联轴器自身被连接零件间允许产生间隙和相对位移 、可通过弹性挠曲补偿两轴相对位移的联轴器 。

　　注 1 : 除带弹性元件的弹性联轴器外 , 挠性联轴器弹性挠曲(大)都是相对于刚性联轴器而言的 , -般不足以补偿两轴明显的相对位移 。

　　注 2 : 本文件把具有类似刚性联轴器的结构 , 零部件安装基准面之间具有径向间隙和偏心量的联轴器也归并于挠性联轴器 。

　　[来源: GB/T 3931—2010 , 2 . 3 , 有修改]

　　3 . 25

　　弹性联轴器 resilient coupling

　　利用弹性元件的弹性变形 , 以实现补偿两轴相对位移 、缓和冲击和吸收振动的挠性联轴器 。

　　[来源: GB/T 3931—2010 , 2 . 3 . 2 ]

　　5

　　GB/T 39545 . 4—2023

　　4 符号

　　下列符号适用于本文件 , 见表 1 。

　　表 1 符号

　　符号

　　释义

　　单位

　　首次使用

　　B

　　螺栓分布圆半径

　　mm

　　式(15)

　　D

　　基准面孔径

　　mm

　　图 6

　　d

　　基准面轴径

　　mm

　　图 6

　　ec

　　螺栓分布圆偏心量

　　mm

　　式(14)

　　e F1

　　平衡夹具质心轴线位移

　　mm

　　式(19)

　　eF2

　　安装夹具的偏心量

　　mm

　　式(20)

　　eF3

　　安装夹具之间的径向间隙

　　mm

　　式(21)

　　e H

　　螺栓到螺栓孔的最大半径间隙

　　mm

　　式(14)

　　e mar

　　以质心位移表示的平衡机最小可达剩余不平衡量

　　μm

　　式(18)

　　e p1

　　零部件相对于旋转轴线的最大累积径向偏心量

　　mm

　　式(14)

　　e p2

　　装配基准面相对于旋转轴线的最大累积半径间隙

　　mm

　　式(23)

　　e per

　　以质心位移表示的最大允许剩余不平衡量

　　μm

　　式(16)

　　e rss

　　主惯性轴的最大位移量

　　μm

　　第 5 章

　　e1

　　零件 1 外径轴线相对于自身轴孔轴线的位移(偏心量)

　　mm

　　式(2)

　　e2

　　零件 2 外径轴线相对于自身轴孔轴线的位移(偏心量)

　　mm

　　式(5)

　　e3

　　径向间隙

　　mm

　　式(10)

　　e4

　　平衡机滚子中心面与检测指示面不为同-平面时残留角的挠度差

　　mm

　　式(24)

　　F

　　不平衡力

　　N

　　式(A. 5)

　　G

　　GB/T 9239 . 1 的平衡品质级别或以毫米每秒(mm/s)为单位表示的潜在不平衡量

　　mm/s

　　第 5 章

　　L1

　　检测指示面到平衡机滚子中心线的长度

　　mm

　　式(24)

　　L2

　　平衡机滚子中心线到半联轴器质心的长度

　　mm

　　式(24)

　　MB1

　　零件 1 孔的等效质量

　　kg

　　式(2)

　　MB2

　　零件 2 孔的等效质量

　　kg

　　式(3)

　　MF

　　每个平衡面分摊的安装夹具质量

　　kg

　　式(19)

　　MH

　　附件总质量

　　kg

　　式(14)

　　Ms1

　　零件 1 的质量(按无孔计算)

　　kg

　　式(2)

　　Ms2

　　零件 2 的质量(按无孔计算)

　　kg

　　式(3)

　　MT

　　每个平衡面的分摊质量

　　kg

　　式(16)

　　N

　　附件中的紧固件数量

　　—

　　式(14)

　　n