JJF(皖) 256-2026 轨道车轮对动平衡机校准规范

　安徽省地方计量技术规范

　　JJF(皖)256-2026

　　轨道车轮对动平衡机校准规范

　　Cal ibrat ion Specificat ion for Dynamic Balancing Machines of Rai lway

　　Whee l Sets

　　2026-01-09 发布 2026-03-01 实施

　　安徽省市场监督管理局 发 布

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　　轨道车轮对动平衡机校准规范

　　Cal ibrat ion Specificat ion for Dynamic

　　Balancing Machines of Rai lway Whee l Sets

　　JJF(皖)256—2026

　　归 口 单 位 ：安徽省交通安全计量技术委员会

　　主要起草单位 ：马鞍山市计量测试研究所

　　宝武集团马钢轨交材料科技股份有限公司蚌埠市计量科学研究院

　　本规范委托安徽省交通安全计量技术委员会负责解释

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　　本规范起草人：

　　赵 非(马鞍山市计量测试研究所)

　　吴志成(马鞍山市计量测试研究所)

　　刘海波(宝武集团马钢轨交材料科技股份有限公司)杨宝华(马鞍山市计量测试研究所)

　　张文东(蚌埠市计量科学研究院)

　　沈 斌(宝武集团马钢轨交材料科技股份有限公司)

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　　目 录

　　引言 Ⅱ

　　1 范围 ( 1)

　　2 引用文件 ( 1)

　　3 术语 ( 1)

　　4 概述 (1)

　　5 计量特性 (2)

　　6 校准条件 (2)

　　6. 1 环境条件 (2)

　　6.2 测量标准及其他设备 (3)

　　7 校准项目和校准方法 (3)

　　7. 1 校准项目 (3)

　　7.2 校准方法 (3)

　　7.2. 1 初始不平衡量 (3)

　　7.2.2 最小可达剩余不平衡量(Umar) (4)

　　7.2.3 最小可达剩余不平衡度(emar) (4)

　　7.2.4 不平衡减少率(URR) (5)

　　8 校准结果的表达 (5)

　　9 复校时间间隔 (6)

　　附录 A 校验转子 (7)

　　附录 B 校准原始记录(推荐)格式 (8)

　　附录 C 校准证书内页(推荐)格式 ( 11)

　　附录 D 最小可达剩余不平衡量测量结果不确定度评定示例 ( 12)

　　I

　　引 言

　　JJF 1001-2011《通用计量术语及定义》、JJF 1071-2010《国家计量校准规范编写规则》、JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》共同构成支撑本规范制定工作的基础性系列规范。

　　本规范为首次发布。

　　II

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　　轨道车轮对动平衡机校准规范

　　1 范围

　　本规范适用于轨道车轮对动平衡机(以下简称平衡机)的校准。

　　2 引用文件

　　本规范引用了下列文件：

　　GB/T 6444 机械振动 平衡词汇

　　GB/T 9239.21 机械振动 转子平衡第 21 部分:平衡机的描述与评定

　　JB/T 9390 卧式硬支承平衡机 技术条件

　　凡是注明日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。

　　3 术语

　　3.1 动不平衡 dynamic unbalance

　　中心主惯性轴相对于转子轴线处于任意位置的状态。

　　3.2 最小可达剩余不平衡度(emar) minimum achievable residual specific unbalance

　　在给定的条件下,平衡机能够达到的剩余不平衡度的最小值。计量单位为 g ·mm/kg。

　　3.3 最小可达剩余不平衡量(Umar) minimum achievable residual unbalance

　　平衡机能使转子达到的剩余不平衡量的最小值。是衡量平衡机最高平衡能力的性能指标，计量单位为 g ·mm 。Umar=emar ·m(m 为校验转子的总质量)。

　　3.4 不平衡量减少率(URR) unbalance reduction ratio

　　经过一次不平衡校正减少的不平衡量与初始不平衡量的比值。不平衡量减少率是衡量平衡机不平衡量指示和相角指示和平面分离的综合准确度。

　　3.5 校验转子 proving rotor

　　用于校验平衡机而设计的适当质量的刚性转子。

　　3.6 试验质量 test mass

　　配合校验转子用于测试平衡机的严格规定的质量。试验质量分为固定试验质量与移动试验质量。试验时，固定试验质量产生的不平衡量为 Ustation ，移动试验质量产生的不平衡量为 Utravel 。在平衡机校准过程中，移动试验质量通常为固定试验质量的5倍。

　　4 概述

　　平衡机是用于测定转子不平衡量的设备，可以用于改善被平衡转子的质量分布，减

　　1

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　　少轴颈的基频振动力或作用于轴承的力。平衡机按转子轴线的状态分类有卧式平衡机和立式平衡机，按试验平面数量可分为单面和双面平衡机。为完成双面平衡提供数据的离心式平衡机又称动平衡机。 目前轨道车轮对动平衡机均为双面卧式硬支承平衡机。

　　平衡机的工作原理是：驱动系统带动转子旋转，转子因质量不平衡产生的振动信号由力传感器测量，同时光电传感器采集转子的转速、相位信号;这两类信号经放大器放大后传输至数据处理系统，系统分析计算得出转子的不平衡量信息;该信息随后传递至控制系统，由控制系统实现对转子不平衡量的校正控制(或输出相关数据)。平衡机结构如图 1 所示。

　　图 1 轨道车轮对动平衡机结构示意图

　　5 计量特性

　　5.1 初始不平衡量

　　校验转子每个平面上的剩余不平衡量不超过 0.5Umar。

　　5.2 最小可达剩余不平衡量(Umar)

　　达到平衡机标称的最小可达剩余不平衡量(Umar，cl )。

　　5.3 最小可达剩余不平衡度(emar)

　　达到 0.5 g ·mm/kg～1 g ·mm/kg。

　　5.4 不平衡量减少率(URR)

　　URR 由用户或制造者确定，一般应不小于 90%。

　　注： 以上指标仅供参考。

　　6 校准条件

　　6.1 环境条件

　　2

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　　6.1.1 环境温度：10 ℃~40 ℃;

　　6.1.2 环境相对湿度：≤85%;

　　6.1.3 无腐蚀性介质的环境中;

　　6.1.4 供电电源：电压(380±38)V ，频率(50±1)Hz。

　　6.2 测量标准及其他设备

　　6.2.1 校验转子

　　采用 B 型校验转子。校验转子的校正半径最大允许误差：±0.5%;角度最大允许误差：

　　±1 ° 。校验转子规格及要求详见附录 A。

　　6.2.2 试验质量

　　与校验转子连接的试验质量块组，可以采用各种型式和材料制作，各个质量块的标称质量最大允许误差：±0.5%。

　　6.2.3 电子天平

　　需满足试验质量的测量范围，准确度等级为级。

　　7 校准项目和校准方法

　　7.1 校准项目

　　校准项目见表 1。

　　表 1 校准项目

　　序号

　　校准项目名称

　　计量特性条款

　　校准方法条款

　　1

　　初始不平衡量

　　5.1

　　7.2.1

　　2

　　最小可达剩余不平衡量(Umar)

　　5.2

　　7.2.2

　　3

　　最小可达剩余不平衡度(emar)

　　5.3

　　7.2.3

　　4

　　不平衡量减少率(URR)

　　5.4

　　7.2.4

　　7.2 校准方法

　　7.2.1 初始不平衡量

　　首先确保将校验转子每一平面的剩余不平衡量平衡到不大于 5Umar，cl。

　　按平衡机规定的程序在校验转子两个平面(接近校准平面的转子体的表面)上施加相

　　当于 5Umar～10Umar 的不平衡质量，两个不平衡质量的相对位置不允许同相或反相。按拟校准平衡机的使用说明常规操作平衡机，根据平衡机的读数对校验转子进行包括首次在内，总共不超过 4 次的启动平衡,并在校正平面上进行校正，校正后启动平衡机运行转子进行测量，记录各测量平面的不平衡量读数。每个平面上的剩余不平衡量应不大于 0.5Umar。如第

　　3

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　　四次启动平衡并进行校正后仍不满足每个平面上的剩余不平衡量不大于 0.5Umar 的要求，则终止校准工作。

　　将平衡机的相角基准改变 60 °(若改变 60 °角度不可能实现，则可改变 90 ° ) , 启

　　动平衡机运行转子进行测量，记录各测量平面的不平衡量读数。每个平面上的剩余不平衡量应不大于 0.5Umar。

　　该项目完成后，方可进行其他项目的校准工作。

　　7.2.2 最小可达剩余不平衡量(Umar)

　　在校验转子的 3 校准平面上施加可产生 10Umar 不平衡量的试验质量(也可以在 1 校准

　　平面和 2 校准平面上各施加一个 5Umar 不平衡量的试验质量)，试验质量安装位置选择 0 °、 30 ° 、60 ° 、90 ° 、120 ° 、150 ° 、180 ° 、210 ° 、240 ° 、270 ° 、300 ° 、330 °处(后续校准可选择 0 ° 、60 ° 、120 ° 、180 ° 、240 ° 、300 °) ，启动平衡机运行转子进行测量，

　　记录各测量平面的不平衡量读数 Ai 。按公式(1)计算不平衡量读数的算术平均值A 。

　　Ai (1)

　　式中：A ——不平衡量读数的算术平均值，g ·mm;

　　Ai——不平衡量读数，g ·mm;

　　n ——测量次数。

　　计算各位置不平衡读数 Ai 与A 的比值，当所有位置均满足 0.88≤Ai/ A ≤1.12 时，则被

　　校准平衡机达到了标称的最小可达剩余不平衡量要求。

　　注： 当试验质量安装位置选择 0° 、30° 、60° 、90° 、120° 、150° 、180° 、210° 、240° 、270° 、300°、 330°时，允许有一个点超出 0.88≤Ai .12 的要求。

　　7.2.3 最小可达剩余不平衡度(emar)

　　在完成 7.2.2 最小可达剩余不平衡量的校准后，按公式(2)计算得到的 emar 值即为该

　　平衡机的最小可达剩余不平衡度。各平面的最小可达剩余不平衡量限值应按 Umar/2 进行评估。

　　emar= Umar/m (2)

　　式中：emar ——最小可达剩余不平衡度，g ·mm/kg;

　　Umar——最小可达剩余不平衡量，g ·mm;

　　m ——校验转子总质量，kg。

　　4

　　7.2.4 不平衡量减少率(URR)

　　选取 2 个固定试验质量(Ustation=20Umar～60Umar)，2 个移动试验质量(Utravel=5Ustation)。分别在校验转子的 1 校准平面和 2 校准平面上任选一个位置作为固定试验质量的位置，两个固定试验质量的位置不允许同相或反相。分别在 1 校准平面和 2 校准平面上其余的位置中任选一个位置作为移动试验质量的起始位置。将 1 校准平面上的移动试验质量的位置每次增加 30 °进行移动，2 校准平面上的移动试验质量每次减少 30 °进行移动(后续校准可选择每次增加 60 °进行移动，但应跳过与固定试验质量相隔 60 °或其倍数的所有位置)，遇到固定试验质量的位置跳过。

　　每次安装好试验质量之后，启动平衡机对转子进行测量，记录两平面不平衡量读数 Bi及相角读数δi ，按公式(3)计算各不平衡量读数 Bi 与 Ustation 的比值 ni。

　　ni (3)

　　将读数画在 URR 极限图上，极限图的画法见 GB/T 9239.21-2019《机械振动 转子平衡第 21 部分:平衡机的描述与评定》图 9 及附录 B 。根据试验点落在极限圆的不同区间，来评定 URR 达到的等级。

　　若一个试验点落在了最里面的极限圆内部(或压线)，则表明该点不平衡量减少率 URR达到 95%;若一个试验点落在95%的极限圆和90%的极限圆之间(或压在 90%极限圆线上)，则表明该点不平衡量减少率 URR 达到 90% ，其他以此类推。

　　若所有试验点读数均落在极限图标称的 URR 值对应的极限圆内或仅有一点不在圆内(移动质量每次增加 60 °进行移动时不允许有任何一点不在圆内)，则认为不平衡量减少率达到了对应的 URR 值。

　　8 校准结果的表达

　　经校准的轨道车轮对动平衡机出具校准证书。校准证书至少包括以下信息：

　　a)标题“校准证书 ”;

　　b)实验室名称和地址;

　　c)进行校准的地点;

　　d)证书或报告的唯一性标识(如编号)，每页及总页数的标识;

　　e)客户的名称和地址;

　　f)被校对象的描述和明确标识;

　　g)进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和应用有关时，应说明被校对象的接

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　　收日期;

　　h)如果与校准结果的有效性和应用有关时，应对被校样品的抽样程序进行说明;

　　i)校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号;

　　j)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;

　　k)校准环境的描述;

　　l)校准结果及其测量不确定度的说明;

　　m)对校准规范的偏离的说明;

　　n)校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识;

　　o)校准结果仅对被校对象有效的声明;

　　p)未经实验室书面批准，不得部分复制证书的声明。

　　校准证书内容及内页格式见附录 C。

　　9 复校时间间隔

　　建议复校时间间隔不超过 12 个月。送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间

　　间隔。

　　6

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　　附录 A

　　校验转子

　　A.1 校验转子规格

　　轨道车轮对动平衡机校准选用 B 型校验转子，如图 A.1 所示。规格参数参照 GB/T 9239.21-2019《机械振动 转子平衡第 21 部分:平衡机的描述与评定》中的要求。需要溯源其质量、校正半径、角度等基本参数。

　　A.2 专用校验转子

　　可根据用户要求选用与平衡机相适应的专用转子，如标准动车轮对等。需要溯源其质

　　量、校正半径、角度等基本参数。

　　A.3 校验转子溯源要求

　　校验转子的质量可通过电子天平(准确度等级优于等于 级)进行测量，其最大允许误

　　差为±0.5% 。校正半径可通过游标卡尺(测量范围：0～1000 mm ，分度值 0.05 mm)或坐

　　标测量机[MPE：±(3 um+4×10-6 L)]进行测量，通过测得的半径数值与校正半径标称值进

　　行比较，计算校正半径示值误差，其最大允许误差为±0.5%。角度可通过角度测量装置(测

　　量范围：0～360 ° , MPE：±20')或坐标测量机[MPE：±(3 um+4×10-6 L)]进行测量，通

　　过测得的角度数据与角度标称值进行比较，计算角度示值误差，其最大允许误差为±1 °。

　　说明：1 、2 、3—校准平面

　　图 A. 1 B 型校验转子示意图

　　7

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　　附录 B

　　校准原始记录(推荐)格式

　　客户名称

　　委托日期

　　客户地址

　　联系方式

　　受检

　　(委托)

　　计量器具信息

　　名称

　　规格型号

　　制造厂商

　　出厂编号

　　标称最小可达剩余不平衡量

　　唯一性编号

　　校准依据

　　校准证书编号

　　校准地点

　　校准用主要标准器

　　名称

　　规格型号

　　编号

　　准确度等级/最

　　大允许误差/不

　　确定度

　　有效期

　　环境条件

　　温度

　　℃

　　湿度

　　%RH

　　一、初始不平衡量

　　转子质量

　　试验质量

　　校正半径 R

　　平衡转速

　　标称最小可达剩余不平衡量

　　平面的读数装置

　　平面 1 读数

　　平面 2 读数

　　校正次数

　　不平衡量(g ·mm)

　　相角( ° )

　　不平衡量(g ·mm)

　　相角( ° )

　　第 1 次运行初始不平衡量

　　1

　　第 2 次运行

　　2

　　第 3 次运行

　　3

　　第 4 次运行

　　4

　　第 5 次运行

　　不允许校正

　　第 6 次运行

　　参考相位改变 ( ) °

　　不允许校正

　　8

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　　二、最小可达剩余不平衡量(Umar)

　　转子质量

　　试验质量

　　校正半径 R

　　平衡转速

　　标称最小可达剩余不平衡量

　　试验质量位置

　　( ° )

　　0

　　30

　　60

　　90

　　120

　　150

　　180

　　210

　　240

　　270

　　300

　　330

　　不平衡量读数 Ai

　　(g ·mm)

　　平面 1

　　平面 2

　　不平衡量读数的算术平均值A

　　平面 1：

　　平面 2：

　　Ai/ A

　　平面 1

　　平面 2

　　三、最小可达剩余不平衡度(emar) emar= Umar/m=

　　四、不平衡量减少率(URR)

　　转子质量

　　校正半径

　　平衡转速

　　固定试验质量

　　标称最小可达剩余不平衡量

　　移动试验质量

　　固定试验质量位置

　　平面 1

　　平面 2

　　移动试验位置 ( ° )

　　平面 1 读数

　　平面 2 读数

　　不平衡量 Bi (g ·mm)

　　相角δi ( ° )

　　不平衡量读数

　　Bi 与 Ustation 的比值 ni

　　不平衡量 Bi (g ·mm)

　　相角δi ( ° )

　　不平衡量读数

　　Bi 与 Ustation 的比值 ni

　　测量次序

　　平面 1

　　平面 2

　　1

　　2

　　3

　　4

　　5

　　6

　　9

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　　7

　　8

　　9

　　10

　　11

　　图 B.1 URR 极限图

　　达到的URR：

　　最小可达剩余不平衡量的测量不确定度：U= ，k=2

　　校准员： 核验员： 校准日期：

　　10

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　　附录 C

　　校准证书内页(推荐)格式

　　序号

　　校准项目

　　校准结果

　　1

　　初始不平衡量

　　2

　　最小可达剩余不平衡量(Umar)

　　3

　　最小可达剩余不平衡度(emar)

　　4

　　不平衡量减少率(URR)

　　5

　　最小可达剩余不平衡量的测量不确定度：U= ，k=2

　　11

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　　附录 D

　　最小可达剩余不平衡量测量结果不确定度评定示例

　　D.1 测量方法

　　根据平衡机的参数选择适当的校验转子、转速及试验质量。将校验转子每个平面平衡到剩余不平衡度小于 0.5Umar。在校验转子的 1、2 校准平面上任选一个位置施加可产生 5Umar不平衡量的试验质量，将相应的读数 Ai 记入记录表并算出算术平均值。每次启动只允许一次读数。以下以一台标称最小可达剩余不平衡量 Umar，cl =1070 g ·mm 的平衡机为例计算测量不确定度。选取的校验转子质量为 1070 kg ，校正半径 420 mm ，试验质量 12.7 g ，试验质量产生的不平衡量为 5334 g ·mm。

　　D.2 测量模型

　　A=A0

　　式中：

　　A——不平衡量测量值，g ·mm

　　A0——不平衡量读数;g ·mm D.3 标准不确定度分量分析

　　D.3.1 不确定度来源

　　不平衡量测量结果不确定度主要来自4 个方面：

　　(1)测量重复性引起的不确定度分量;

　　(2)分辨力引入的不确定度分量;

　　(3)校验转子初始不平衡量引入的不确定度分量;

　　(4)校正半径及试验质量示值误差引入的不确定度分量;

　　(5)校验转子及试验质量块由于装卡引入的不确定度分量。

　　D.3.2 不确定度评定

　　D.3.2.1 测量重复性引入的标准不确定度 u1

　　按照 D1 的测量方法，保持试验质量安装位置不变，连续测量 10 次，测量列数据见表

　　D.1。

　　12

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　　表 D.1 重复测量数据表

　　测量列

　　1

　　2

　　3

　　4

　　5

　　6

　　7

　　8

　　9

　　10

　　平均值

　　实验标

　　准偏差

　　测量值 (g ·mm)

　　平面 1

　　4955

　　4918

　　4914

　　4976

　　4980

　　4943

　　4912

　　4954

　　4911

　　4959

　　4942.2

　　26.7

　　平面 2

　　4829

　　4797

　　4721

　　4763

　　4810

　　4703

　　4769

　　4728

　　4790

　　4816

　　4772.6

　　43.4

　　则由重复性引入的标准不确定度分量为：

　　1 平面 u11=26.7 g ·mm ，2 平面 u12=43.4 g ·mm

　　D.3.2.2 分辨力引入的标准不确定度 u2

　　分辨力为 1 g ·mm ，则由分辨力引起的标准不确定度分量为：

　　本范例中重复性引入的标准不确定度 u1 大于被测仪器分辨力引入的标准不确定度 u2，故在计算合成标准不确定度时只需考虑重复性引入的标准不确定度 u1 。则 u2 可忽略不计。 D.3.2.3 校验转子初始不平衡量引入的不确定度分量 u3

　　校验转子每个校准平面在试验前需平衡至小于 0.5Umar，实际平衡平面 1 至 327 g ·mm，平面 2 至 373 g ·mm ，服从均匀分布，取包含因子 k= ，则其引入的不确定度分量为：

　　,

　　D.3.2.4 校正半径及试验质量示值误差引入的不确定度分量 u4

　　u4 的不确定度来源主要有两个部分，一为校正半径 r 示值误差引入的不确定度;二为试验质量 m 示值误差引入的不确定度。

　　A=mr

　　式中：

　　A——不平衡量测量值，g ·mm

　　m ——试验质量，g

　　r——校正半径，mm

　　方差和灵敏度 u42=c12u2(m )+c22u2(r)

　　试验质量最大允许误差为±0.5% ，则区间半宽度为 0.0635 g ，认为在区间内服从均匀

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　　分布，由此得出u g = 0.0367 g 。

　　校验转子校准半径最大允许误差为±0.5%，则区间半宽度为 2.1 mm，认为在区间内服从均匀分布，由此得出u mm = 1.21mm。

　　由上得出：

　　D.3.2.5 校验转子及试验质量由于装卡引入的不确定度分量 u5

　　校验转子及试验质量由于装卡等因素引入的误差估计为 0. 1Umar，服从均匀分布，取包含因子 k ，则其引入的不确定度分量为：

　　D.3 合成标准不确定度

　　以上各输入量无关，故合成标准不确定度 uc 为：

　　uc 2 = = 、 g . mm = 229 .3 g . mm

　　D.4 扩展不确定度

　　取包含因子 k=2 ，则扩展不确定度 1 平面 U1=2×201.7 g ·mm=404 g ·mm(k=2)，2 平面 U2=2×229.3 g ·mm=459 g ·mm(k=2)。

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