JBT9870-1999水力测功器.doc

ICS 27.020
J91
JB/T9870－1999

水 力 测 功 器

Hydraulic dynamometer
1999-09-17 发布
2000-01-01 实施
国 家 机 械 工 业 局 发 布

JB/T 9870－1999
前 言
本标准是对ZB J91 009—89《水力测功器》的修订。
本标准与ZB J91 009—89相比，主要修订和补充的内容有：
——转矩测量准确度要求；
——转速测量准确度试验；
——静态转矩感量测试；
——耐久性试验；
——检验规则；
——整机外观要求；
——增加附录A“水力测功器可靠性考核评定办法”及附录B“故障模式分类”。
本标准自实施之日起代替ZB J91 009—89。
本标准的附录A、附录B都是标准的附录。
本标准由全国内燃机标准化技术委员会提出并归口。
本标准起草单位：启东测功器厂、上海内燃机研究所。
本标准主要起草人：吴启生、陈剑辉、李 辉、管金玉、黄志平、瞿俊鸣。
本标准于1981年首次发布，于1989年第一次修订。

I

JB/T 9870－1999
国家机械工业局 1999-09-17 批准
中华人民共和国机械行业标准
水 力 测 功 器

Hydraulic dynamometer

JB/T 9870－1999
代替ZB J91 009—89

2000-01-01 实施

11

1 范围
本标准规定了水力测功器（以下简称测功器）的技术要求、试验方法和检验规则等；作为测功器制造与验收时的技术依据。
2 引用标准
下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GB 191—1990 包装储运图示标志
GB/T 13306—1991 标牌
JB/T 5220—1991 转速数字显示仪
3 定义
本标准采用下列定义。
3. 1 位置控制（开环）
不加任何反馈控制，测功器的转矩随转速自然变化的控制。
3. 2 恒转速调节
保持原动机转速为任一给定转速的控制。
3. 3 恒转矩调节
保持测功器为任一给定转矩的控制。
3. 4 转速平方调节
使测功器其制动转矩随转速平方关系变化的控制。
3. 5 转速比例调节
使测功器其制动转矩随转速成比例关系变化的控制。
3. 6 静态转矩感量（灵敏度、灵敏阈）
使测功器的转矩指示装置（或仪表）产生可以察觉变化的最小转矩量。
4 产品型号编制方法
4. 1 测功器型号用汉语拼音字母（以下简称字母）和阿拉伯数字（以下简称数字）表示，依次由下列三部分组成：

首部
尾部
中部

变型符号（用字母或数字表示）

工作能力符号（用数字表示最大吸收功率）

结构类别符号（D—销钉式；P—圆盘式；Y—叶片式）

示例1：D110
表示最大吸收功率为110kW的销钉式测功器。
示例2：D260–S
表示最大吸收功率为260kW的销钉式测功器，S表示数显扭矩。
示例3：P1500
表示最大吸收功率为1500kW的圆盘式测功器。
示例4：Y120
表示最大吸收功率为120kW的叶片式测功器。
5 技术要求
5. 1 测功器产品应按经规定程序批准的产品图样和技术文件制造。
5. 2 制造厂应在技术文件中提供测功器的下列主要技术规格和参数：
a) 型号；
b) 最大吸收功率，kW；
c) 主轴最高转速，r/min；
d) 主轴转动方向；
e) 最大制动力矩，N·m，或制动力测定范围，N；
f) 最大耗水量，L/h；
g) 最高排水温度，℃；
h) 转动惯量，kg·m2；
i) 主轴中心高度，mm；
j) 外形尺寸（长×宽×高），mm；
k) 净质量（不包括电控装置），kg；
l) 总质量（净质量+电控装置），kg。
5. 3 测功器主机在下列条件下应能正常工作：
a) 环境温度：0~50℃；
b) 相对湿度：≤85%；
c) 海拔高度：≤3000m；
d) 电源：交流电压220V±10%；频率50Hz±1%；
e) 冷却水进口温度：≤32℃；
f) 测功器固定在牢固的基础上，安装地点周围无影响性能的气流、振动和电磁场，无腐蚀性气体和导电尘埃存在。
5. 4 测功器应具有下列调节方式（用户选定）：
5. 4. 1 位置控制（开环）。
5. 4. 2 恒转矩调节。
5. 4. 3 恒转速调节。
5. 4. 4 转速平方调节。
5. 4. 5 转速比例调节。
5. 5 调节误差
5. 5. 1 恒转矩调节误差：不大于测功器最大量程的±2%。
5. 5. 2 恒转速调节误差：不大于±5r/min。
5. 5. 3 转速平方调节误差：应符合平方特性。
5. 5. 4 转速比例调节误差：应符合比例特性。
5. 6 测量误差
5. 6. 1 转速测量误差
转速小于或等于1000r/min时，误差不大于±1r/min；
转速大于1000r/min时，误差不大于测功器转速最大量程的±0.1%±1个字。
5. 6. 2 转矩静态测量相对误差应不大于测功器转矩最大量程的±0.4%。
5. 7 在排水温度不高于70℃的条件下，测功器应能平稳运转。
5. 8 测功器应进行空载运转试验，各部件应工作正常，不得有不正常声响。
5. 9 测功器的静态转矩感量应不大于最大量程的0.2%。
5. 10 装配质量
5. 10. 1 机械部分
5. 10. 1. 1 测功器转子部件应进行平衡试验，其结果应符合产品图样要求。
5. 10. 1. 2 主轴两端锥面与联轴器配合，接触面积应不少于70%。
5. 10. 1. 3 各密封面的结合处不允许有漏水、漏油现象。
5. 10. 1. 4 阀门开闭应灵活、工作可靠。
5. 10. 1. 5 刻度盘刻度、字体应清晰、美观。
5. 10. 1. 6 测功器零件应按产品图样要求进行防锈处理。
5. 10. 1. 7 测功器镀层、漆层、化学处理表面应光洁平整、色泽均匀，不得有起层、气泡、斑痕或有擦伤、锈蚀、划痕等明显缺陷。
5. 10. 2 电控部分
5. 10. 2. 1 测功器电控装置应具有转矩、转速指示和保护功能。
5. 10. 2. 2 电控部分电源输入回路对机壳的绝缘电阻不小于2MΩ。
5. 10. 2. 3 电控装置的开关、按钮应灵活可靠，运动自如，不得有松动，所有接插点应接触可靠。
5. 10. 2. 4 电控装置布线应整齐、美观；印制电路板应清洁，焊点应光滑，无虚焊、漏焊等缺陷。
5. 10. 2. 5 电控装置必须有接地装置和接地标志。
5. 11 保用期
测功器保用期应符合制造厂三包承诺的有关规定。
6 试验方法
检测用的量具、检具、砝码、仪表等均应经有关计量部门检定合格，并在使用有效期内。
6. 1 试验条件及试验装置：
a) 供水压力：40~250kPa；
b) 压力波动范围：±5kPa；
c) 砝码：精度为5/100000；
d) 校正装置：臂长±1mm/10000mm；
e) 转速、转矩显示器；
f) 变速动力机及其附件。
6. 2 出厂试验
6. 2. 1 空运转试验
在50%的最高转速下运转5min，100%最高转速下运转2min，各部件工作应正常，不得有不正常声响。
6. 2. 2 转速测量误差试验
应符合JB/T 5220的规定。
6. 2. 3 转矩静态测量相对误差测试
6. 2. 3. 1 零位调整
在静校试验前应水平安装，然后进行零位调整。
6. 2. 3. 2 转矩静态测量相对误差测试
用静态方法进行检验，测功器与动力机脱开，在测功器一个旋转方向规定的力臂处，从零点依次加砝码到最大量程值，再由最大量程值卸砝码到零点，在各测量范围内测量点数不得少于五点，且均匀分布。加载时不能卸载，卸载时不能加载，反复试验两次；或从另一旋转方向重复上述试验。测试记录表格式见表1。
6. 2. 4 静态转矩感量测试
当测功器处于不加砝码或加满量程砝码时，分别在砝码吊盘上逐渐施加砝码，直到指示装置的指针或数字显示有明显变动为止。此时所加砝码的重量与力臂长度之积与最大量程转矩之比的百分数即为转矩感量（灵敏度）。测试记录表格式见表2。
6. 2. 5 平衡试验
测功器转子部件应按产品图样要求在动平衡机上进行动平衡试验。
6. 2. 6 接触面积检查
主轴两端锥面与联轴器配合，其接触面积用涂色法检查。
6. 2. 7 密封性检查
观察各密封面结合处是否有漏水、漏油现象。

表 1 转矩静态测量相对误差试验记录表（顺时针或逆时针旋转）
测功器型号： 出厂编号： 试验日期：
序 号
加载或减载 kg
（砝码质量）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
第

一

次
加
载
a+1
转矩值
N·m

绝对误差
N·m

相对误差
%

减
载
a–1
转矩值
N·m

绝对误差
N·m

相对误差
%

第

二

次
加
载
a+2
转矩值
N·m

绝对误差
N·m

相对误差
%

减
载
a–2
转矩值
N·m

绝对误差
N·m

相对误差
%

结 论

注：绝对误差 = |实测值–理论值|
相对误差 =（绝对误差/最大量程）%

表 2 静态转矩感量测试记录表
测功器型号： 出厂编号： 测试日期：
序 号
加 载
g
转 矩 值 N·m
加 载 前
加 载 后
1

2

3

4

6. 2. 8 阀门操作检查
用手操作阀门，开、闭应灵活，工作可靠。
6. 2. 9 电控部分绝缘电阻检测按要求用兆欧表检测。
6. 2. 10 机械、电控部分的外观等检查
按5.10.1.5~5.10.1.7、5.10.2.3~5.10.2.5的要求，用目测、凭手感检查。
6. 3 性能试验
6. 3. 1 制造厂可根据用户需要对定期出厂试验合格的产品，抽样进行性能试验（允许与用户使用试验结合进行），抽取几个不同转速下的转矩值，试验记录表格式见表3。
6. 3. 2 调节特性试验
按照用户从5.4中选定的调节方式，逐次进行试验，检查误差是否符合5.5的要求。
表 3 性能试验记录表
测功器型号： 出厂编号：
动力机型号： 编号： 制 造 厂：
仪器型号： 编号： 制 造 厂：
环境温度：
水 量：
试验日期：
序 号
测 功 器
转 速
r/min
转 矩
N·m
功 率
kW
进水温度
℃
出水温度
℃
进水压力
kPa
1

2

3

4

5

6

7

8

6. 4 耐久性试验
制造厂应定期在出厂的产品中任抽1台进行耐久性试验，允许与用户使用试验结合进行。耐久性试验后，应按6.3进行性能试验。通过试验，考核零、部件的可靠性、耐磨性和各项指标的稳定性。累计连续试验时间不少于2000h。试验结束后，由试验单位根据试验结果编写试验报告，试验报告的有效期为5年。
6. 5 可靠性考核指标见表4。
表 4 可靠性考核指标 h
考 核 指 标
合 格 品
一 等 品
优 等 品
首次故障前平均工作时间
（MTTFF）
500
1000
2000
平均故障间隔时间
（MTBF）
1000
1500
2000

6. 6 可靠性试验考核评定办法见附录A（标准的附录）。
6. 7 故障模式分类见附录B（标准的附录）。
7 检验规则
7. 1 每台测功器必须经制造厂质量检验部门检验合格，并填发合格证后方能出厂。
7. 2 出厂检验项目按6.2进行。
8 型式试验
8. 1 有下列情况之一时应进行型式试验：
a) 新产品投产技术鉴定时；
b) 正式生产后，如结构、材料、工艺等有重大改变，可能影响产品主要性能时；
c) 产品停产3年恢复生产时；
d) 国家质量监督机构提出进行型式试验要求时。
8. 2 型式试验项目按6.2、6.3、6.4、6.5进行。
9 标志、包装、运输、贮存
产品标牌应在醒目位置上固定，标牌应符合GB/T 13306的规定。
9. 1 测功器的标牌上至少应标明：
a) 制造厂名称、计量许可证号、商标；
b) 产品型号、名称；
c) 最大吸收功率，kW；最高转速，r/min；
d) 编号；
e) 制造日期（年、月、日）。
9. 2 装箱前应进行喷漆。
9. 3 包装箱所选用的材料和结构应牢固，并能防止风沙和雨水浸入。也可按供需双方合同规定的包装方式。包装箱应符合GB 191的规定。
9. 4 装箱的测功器及其附件、仪器、仪表、备件、工具应能可靠地固定在包装箱内，防止互相碰撞而损坏。
9. 5 包装箱外面至少应标明：
a) 制造厂名称；
b) 产品名称及型号；
c) 外形尺寸（长×宽×高），mm；
d) 毛量，kg；
e) 发往地址及收货单位；
f) 出厂编号及日期；
g) “向上”、“不得倒置”、“小心轻放”、“防潮”、“由此起吊”等字样或标志。
9. 6 随机提供下列文件：
a) 产品合格证；
b) 装箱单；
c) 使用说明书及其它文件。
9. 7 随同测功器应提供必备的附件及工具。
9. 8 测功器及随机仪器、仪表、附件、备件、工具应有防锈、防振措施。在正常贮存、保管及运输的情况下，自出厂之日起6个月内无锈蚀、失灵等现象发生。

附 录
（标准的附录）
水力测功器可靠性考核评定办法
测功器产品的可靠性考核系通过台架可靠性试验、现场可靠性试验和用户调查等三个方面进行。
A1 台架可靠性试验的考核指标
a) 首次故障前平均工作时间按式（A1）计算：
…………………………………（A1）
式中：n ——试验样机台数；
r ——发生首次故障（不计轻度故障）的台数；
ti ——第i台样机发生首次故障时的累积工作时间，h；
tj ——试验期间（包括磨合和性能试验期间）未发生故障的第j台样机的累积工作时间，h。
注：当台架试验结果r=0时，其产品的MTTFF值按试验截尾时间、试验样机台数二者的乘积计。
b) 平均故障间隔时间按式（A2）计算：
………………………………………（A2）
式中：T0——定时截尾试验时间，h；
ra——试验期间（包括磨合和性能试验期间）样机发生故障（不计轻度故障）的总数。
注：当台架试验结果ra=0时，其产品的MTBF值按试验截尾时间、试验样机台数二者乘积计。
A2 现场可靠性试验
A2. 1 现场可靠性试验系在产品实际使用中，有专人跟踪监视下进行。
A2. 2 试验前应制定现场可靠性试验大纲。
A2. 3 凡在试验中测功器发生故障均须有故障分析和改进措施报告。
A2. 4 考核指标为首次故障前平均工作时间（MTTFF）和平均故障间隔时间（MTBF）两项。
A2. 5 试验方法
A2. 5. 1 试验时间及台数：1000h/台×2台
A2. 5. 2 试验规范
按表A1所列工况循环进行，工况间的过渡时间不大于2min。
表 A1 工况循环表
工 况
转 速
转 矩
时 间
min
1
50% nmax
25% Mmax
55
2
50% nmax
50% Mmax
55
3
停 车
—
10
注：可靠性试验也可与内燃机用户可靠性试验结合进行。
A3 用户调查
A3. 1 用户调查应着重调查测功器用户使用中的实际可靠程度，摸清使用中出现的主要故障模式，统计产品使用中的首次故障前平均工作时间。
A3. 2 用户调查结果应写出用户调查报告。

附 录
（标准的附录）
故障模式分类

根据测功器发生故障造成危害程度，或损坏严重程度和修复的难易程度，将故障分为致命故障、严重故障、一般故障和轻度故障等四类。
B1 致命故障（Ⅰ类）
指测功器导致人身伤亡或造成重大经济损失的故障。如：定转子螺柱松动、联轴器接触面积。
B2 严重故障（Ⅱ类）
指测功器主要性能超过规定值、主要零部件损坏，或需要解体才能排除的故障。如：静态转矩误差、转速测量误差、静态转矩感量误差、转子组件等。
B3 一般故障（Ⅲ类）
指需要停机检修，需要更换主要零部件，并可用随机工具排除的故障。如：主要零件铸造缺陷，漏油、漏水等。
B4 轻度故障（Ⅳ类）
指一般不导致停机，不需要更换零件并可用随机工具在短时间内排除的故障。如轻微渗漏，非重要部位的紧固件松动。
B5 故障模式分类
故障模式分类见表B1。

表 B1 故障模式分类
序 号
名 称
故 障 模 式
情 况 说 明
故障类别
1
2
定转子螺柱松动
联轴器
严重松动
锥面接触面积少于70%
拆除后锁紧
修复或更换
Ⅰ
Ⅰ
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
静态转矩误差
转速测量误差
静态转矩感量误差
转子组件动平衡
转 子
主 轴
轴 承
恒转矩调节误差
恒转速调节误差
电控装置绝缘电阻
大于±4% F·S
大于±1%±1个字
大于0.2% F·S
不平衡力矩超标
损 伤
损 伤
损 坏
大于±0.2% F·S
大于±5r/min
小于2MΩ
查明并排除
查明并排除
查明并排除
需重新平衡
需更换
需更换
需更换
试验中排除
试验中排除
查明并排除
Ⅱ
Ⅱ
Ⅱ
Ⅱ
Ⅱ
Ⅱ
Ⅱ
Ⅱ
Ⅱ
Ⅱ
13
14
15
16
17
整机漏油、漏水
空 运 转
左右侧壳
左右轴承架
端 盖
漏油、漏水严重
有 异 常
铸造缺陷
铸造缺陷
铸造缺陷
停机排除
停机查明
需更换
需更换
需更换
Ⅲ
Ⅲ
Ⅲ
Ⅲ
Ⅲ
18
19
紧 固 件
油、水路
轻微松动
轻微漏油、漏水
需重新拧紧
排除
Ⅳ
Ⅳ

JB/T 9870－1999

中 华 人 民 共 和 国
机 械 行 业 标 准
水 力 测 功 器
JB/T 9870－1999
*
机械科学研究院出版发行
机械科学研究院印刷
（北京首体南路2号 邮编 100044）
*
开本880×1230 1/16 印张1 字数24,000
1999年12月第一版 1999年12月第一次印刷
印数1－500 定价 12.00元
编号 99－1086

机械工业标准服务网：http://www.JB