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    減速機噪聲的成因及解決辦法
    時(shí)間:2019-04-18 09:37:06

      傳統衡量減速機性能的三個(gè)主要因素是:負載能力、疲勞壽命和運轉精度,往往忽略了傳動(dòng)噪音。隨著(zhù)ISO14000、ISO18000兩項標準的相繼頒布,控制減速機傳動(dòng)噪音這一因素的重要性日趨明顯,工業(yè)發(fā)展與需求對減速機的傳動(dòng)誤差要求更為嚴格,對噪聲控制的要求也越來(lái)越高。

      目前,減速機噪音形成因素,大致可從內、外嚙合齒輪的設計、制造、安裝、使用維護等幾個(gè)方面進(jìn)行分析。

    設計原因及對策

      1減速機內部齒輪精度等級

      設計減速機時(shí),設計者往往從經(jīng)濟因素考慮,盡可能比較經(jīng)濟的確定齒輪精度等級,忽略精度等級是齒輪產(chǎn)生噪聲與側隙的標記。美國齒輪制造協(xié)會(huì )曾通過(guò)大量的齒輪研究,確定高精度等級齒輪比低精度等級齒輪產(chǎn)生的噪聲要小的多。因此,在條件允許的情況下,應盡可能提高齒輪的精度等級,既能減少傳動(dòng)誤差,又可減小噪聲。

      2減速機內部齒輪寬度

      在減速機傳動(dòng)空間允許時(shí),增加齒輪寬度,可以減少恒定扭矩下的單位負荷。降低輪齒撓曲,減少噪聲激勵,從而降低傳動(dòng)噪聲。德國H奧帕茲的研究表明,扭矩恒定時(shí),小齒寬比大齒寬噪聲曲線(xiàn)梯度高。同時(shí)增長(cháng)齒輪寬度還能加大齒輪的承載能力,提高減速機的承載力矩。

      3減速機內部齒輪的齒距和壓力角

      小齒距能保證有較多的輪齒同時(shí)接觸,齒輪重疊增多,減少單個(gè)齒輪撓曲,降低傳動(dòng)噪聲,提高傳動(dòng)精度。較小的壓力角由于齒輪接觸角和橫向重疊比都比較大,因此運轉噪聲小、精度高。

      4減速機內部齒輪變位系數選擇

      正確合理選擇變位系數,不但可以湊合中心距,避免齒輪根切,保證滿(mǎn)足同心條件,改善齒輪的傳動(dòng)性能和提高其承載能力及提高齒輪的使用壽命,還可以有效控制側隙、溫升與噪聲。在閉式齒輪傳動(dòng)中,對與硬齒面(硬度:350HBS)的齒輪,其主要失效形式是齒根疲勞折斷,這種齒輪傳動(dòng)設計一般是按彎曲疲勞強度來(lái)進(jìn)行的,在選擇變位系數時(shí),應保證使相嚙合的輪齒具有相等的彎曲強度。對與軟齒面(硬度#lt;350HBS)的齒輪,其主要失效形式是疲勞點(diǎn)蝕,這種齒輪傳動(dòng)設計一般是按接觸疲勞強度來(lái)進(jìn)行的,在選擇變位系數時(shí),應保證使盡可能大的接觸疲勞強度與疲勞壽命。

      合理選擇變位系數的限制條件有:

     ?、俦WC被切齒輪不發(fā)生根切;

     ?、诒WC齒輪傳動(dòng)的平穩性,重合度必須大于1,一般要求大于1.2;

     ?、郾WC齒頂有一定厚度;

     ?、芤粚X輪嚙合傳動(dòng)時(shí),如果一輪齒頂的漸開(kāi)線(xiàn)與另一輪齒根的過(guò)渡曲線(xiàn)接觸,由于過(guò)渡曲線(xiàn)不是漸開(kāi)線(xiàn),故兩齒廓在接觸點(diǎn)的公法線(xiàn)不能通過(guò)固定的節點(diǎn),因而引起傳動(dòng)比的變化,還可能使兩輪卡住不動(dòng),這種“過(guò)渡曲線(xiàn)干涉”在選擇變位系數時(shí),必須避免。

      5減速機內部齒輪齒形修整(修緣和修根)和齒頂倒角

      將齒頂的齒形切削成比正確的漸開(kāi)曲線(xiàn)略呈凸形。當齒輪齒面受外力產(chǎn)生變形時(shí),可以避免對與之嚙合的齒輪產(chǎn)生干涉,并且可以降低噪音,延長(cháng)齒輪壽命。要注意不能修整過(guò)量,過(guò)量修整等于增加了齒形誤差,將對嚙合產(chǎn)生不良影響。

      6齒輪聲輻射特征分析

      在選擇用不同結構形式的齒輪時(shí),對其特定結構建立聲輻射模型,進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,對齒輪傳動(dòng)系統噪聲進(jìn)行預先評估。以便根據使用者的不同要求(使用場(chǎng)所,是否無(wú)人操作,是否在城區內,地上、地下建筑物有無(wú)特定要求,是否有噪聲防護,或無(wú)其他特定要求)去滿(mǎn)足。

      7減速機動(dòng)力源運轉速度

      根據在不同轉速條件下對減速機的試驗表明,隨著(zhù)減速機輸入轉速的增加,噪聲也將增大。

      8減速機箱體結構形式

      試驗研究表明,采用圓筒形箱體對減震有利,在其他條件相同的情況下,圓筒形箱體比其它類(lèi)型箱體噪聲級平均低5dB。對減速機箱體進(jìn)行共振測試,找出共振位置,增加適當的筋條(板),可以提高箱體的剛度,減少箱體的振動(dòng),實(shí)現降噪。多級傳動(dòng)時(shí)要求瞬時(shí)傳動(dòng)比的變化盡量小,以保證傳動(dòng)平穩,沖擊及振動(dòng)小,噪聲低。

    制造原因及對策

      1減速機內部齒輪誤差影響

      齒輪制造過(guò)程齒形誤差、基節偏差、齒向誤差和齒圈徑向跳動(dòng)誤差是導致行星減速機傳動(dòng)噪聲的主要誤差。也是控制行星減速機傳動(dòng)效率的一個(gè)問(wèn)題點(diǎn)?,F以齒形誤差與齒向誤差做簡(jiǎn)單說(shuō)明。

      齒形誤差小、齒面粗糙度小的齒輪,在相同試驗條件下,其噪聲比普通齒輪要小10dB。齒距誤差小的齒輪,在相同試驗條件下,其噪聲級比普通齒輪要小6~12dB。但如果有齒距誤差存在,負載對齒輪噪聲的影響將會(huì )減少。

      齒向誤差將導致傳動(dòng)功率不是全齒寬傳遞,接觸區轉向齒的這端面或那個(gè)端面,因局部受力增大輪齒撓曲,導致噪聲級提高。但在高負載時(shí),齒變形可以部分彌補齒向誤差。

      2裝配同心度和動(dòng)平衡

      裝配不同心將導致軸系運轉的不平衡,且由于齒論嚙合半邊松半邊緊,共同導致噪聲加劇。高精度齒輪傳動(dòng)裝配時(shí)的不平衡將嚴重影響傳動(dòng)系統精度。

      3減速機內部齒面硬度

      隨著(zhù)齒輪硬齒面技術(shù)的發(fā)展,其承載能力大、體積小、重量輕、傳動(dòng)精度高等特點(diǎn)使其應用領(lǐng)域日趨廣泛。但為獲得硬齒面采用的滲碳淬硬使齒輪產(chǎn)生變形,導致齒輪傳動(dòng)噪聲增大,壽命縮短。為減少噪聲,需對齒面進(jìn)行精加工。目前除采用傳統的磨齒方法外,又發(fā)展出一種硬齒面刮削方法,通過(guò)修正齒頂和齒根,或把主被動(dòng)輪的齒形都調小,來(lái)減少齒輪嚙入與嚙出沖擊,從而減少齒輪傳動(dòng)噪音。

      4減速機系統指標檢定

      在裝配前零部件的加工精度及對零部件的選配方法(完全互換,分組選配,單件選配等),將會(huì )影響到系統裝配后的精度等級,其噪聲等級也在影響范圍之內,因此,裝配后對系統各項指標進(jìn)行檢定(或標定),對控制系統噪聲是很關(guān)鍵的。

    安裝原因及對策

      1減振和阻斷措施

      減速機在安裝時(shí),應盡量避免機身與基礎支撐及連接件之間發(fā)生共振,產(chǎn)生噪聲。減速機內部常常會(huì )發(fā)生一只或幾只齒輪在某些速度范圍內產(chǎn)生共振,除設計原因外,與安裝時(shí)未經(jīng)空試揪出共振位置。并采取相應減振或阻斷措施有直接關(guān)系。某些要求低傳動(dòng)噪聲和振動(dòng)的減速機,應選用高韌性,高阻尼的基礎材料來(lái)減少噪聲和振動(dòng)的發(fā)生。

      2零部件幾何精度調整

      由于安裝時(shí)幾何精度未達到標準規定的要求,導致減速機零部件發(fā)生共振,從而產(chǎn)生噪聲,這就應該在改善安裝工藝,增加工裝,保證裝配人員的整體素質(zhì)有直接關(guān)系。

      3零部件松動(dòng)

      在安裝時(shí)由于個(gè)別零部件的松動(dòng)(如軸承預緊機構,軸系定位機構等),導致系統定位不準,非正常位置嚙合,軸系移動(dòng),產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。這一系列需從設計結構出發(fā),盡量保證各機構的聯(lián)接穩定,采用多種聯(lián)接方式。

      4傳動(dòng)部件損壞

      在安裝時(shí)由于不當操作損傷傳動(dòng)部件,導致系統運動(dòng)不準確或運動(dòng)失穩;高速運動(dòng)部件由于受損導致油膜振動(dòng);人為造成運動(dòng)件動(dòng)不平衡;都產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。這些原因在安裝過(guò)程中都是必須注意和盡量避免的。對無(wú)法修復的損傷零部件,必須予以更換,以保證系統獲得穩定的噪聲等級。

    使用維護原因及對策

      減速機的正確使用維護雖不能降低系統噪聲等級,保證傳遞精度,但卻能防止其指標劣化,增大使用壽命。

      1內部清潔

      減速機內部零件的清潔是保證其正常運轉的基本條件,任何雜質(zhì)污物的進(jìn)入都將影響并損傷傳動(dòng)系統,導致噪聲的產(chǎn)生。

      2工作溫度

      保證減速機正常的工作溫度,避免零部件因過(guò)大的溫升產(chǎn)生變形,確保齒輪正常嚙合,從而防止噪聲的增大。

      3及時(shí)的潤滑和正確使用油品

      不合理的潤滑和錯誤的使用潤滑油脂都將對減速機產(chǎn)生不可估量的損害。高轉速時(shí),齒輪齒面摩擦會(huì )產(chǎn)生大量的熱能,潤滑不當,將會(huì )導致輪齒的損傷,影響精度,噪聲亦會(huì )增大。設計時(shí)要求齒輪副有適當的間隙(嚙合輪齒的非工作面間的間隙,以補償熱變形與貯存潤滑油脂)。潤滑油脂的正確使用和選擇,可保證系統安全有效運行,延緩劣化趨勢,穩定噪聲等級。

      4減速機的正確使用

      正確使用減速機,可以最大限度地避免零部件的損傷及損壞,保證穩定的噪聲等級。減速機噪聲會(huì )隨負載的增加而增大,所以應在正常負載范圍內使用。

      4定期維護與保養

      定期的維護保養(換油,更換已磨損零部件,緊固件松動(dòng)部件,清除內部雜物,調整各部件間隙至標準規定值,檢定各項幾何精度等。)可以提高減速機抵抗噪聲等級劣化能力,維持穩定的使用狀態(tài)。

      減速機傳動(dòng)噪聲控制是一個(gè)系統工程,它涉及了傳動(dòng)系統(齒輪、箱體、聯(lián)接件、軸承等)設計,制造,安裝,使用維護直至更新的全過(guò)程,它不僅對設計者,生產(chǎn)制造者,也對安裝使用維護保養者提出了諸多要求,上述任何環(huán)節未受到有效控制,齒輪傳動(dòng)噪聲控制都將歸與失效。

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