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減速機噪聲的成因及解決辦法
標簽:減速機噪音   時間: 2018/8/8   點擊: 1095

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


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、使用維護等幾個方面進行分析。


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,設計者往往從經濟因素考慮,盡可能比較經濟的確定齒輪精度等級,忽略精度等級是齒輪產生噪聲與側隙的標記。美國齒輪制造協會曾通過大量的齒輪研究,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,既能減少傳動誤差,又可減小噪聲。


2減速機內部齒輪寬度


在減速機傳動空間允許時,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,從而降低傳動噪聲。德國H奧帕茲的研究表明,扭矩恒定時,小齒寬比大齒寬噪聲曲線梯度高。同時增長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接觸,齒輪重疊增多,減少單個齒輪撓曲,降低傳動噪聲,提高傳動精度。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,保證滿足同心條件,改善齒輪的傳動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,這種齒輪傳動設計一般是按彎曲疲勞強度來進行的,在選擇變位系數時,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蝕,這種齒輪傳動設計一般是按接觸疲勞強度來進行的,在選擇變位系數時,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:

①保證被切齒輪不發生根切;

②保證齒輪傳動的平穩性,重合度必須大于1,一般要求大于1.2;

③保證齒頂有一定厚度;

④一對齒輪嚙合傳動時,如果一輪齒頂的漸開線與另一輪齒根的過渡曲線接觸,由于過渡曲線不是漸開線,故兩齒廓在接觸點的公法線不能通過固定的節點,因而引起傳動比的變化,還可能使兩輪卡住不動,這種“過渡曲線干涉”在選擇變位系數時,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曲線略呈凸形。當齒輪齒面受外力產生變形時,可以避免對與之嚙合的齒輪產生干涉,并且可以降低噪音,延長齒輪壽命。要注意不能修整過量,過量修整等于增加了齒形誤差,將對嚙合產生不良影響。


6齒輪聲輻射特征分析


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


7減速機動力源運轉速度


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型箱體噪聲級平均低5dB。對減速機箱體進行共振測試,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,實現降噪。多級傳動時要求瞬時傳動比的變化盡量小,以保證傳動平穩,沖擊及振動小,噪聲低。


制造原因及對策


1減速機內部齒輪誤差影響


齒輪制造過程齒形誤差、基節偏差、齒向誤差和齒圈徑向跳動誤差是導致行星減速機傳動噪聲的主要誤差。也是控制行星減速機傳動效率的一個問題點。現以齒形誤差與齒向誤差做簡單說明。


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減少。


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


2裝配同心度和動平衡


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。高精度齒輪傳動裝配時的不平衡將嚴重影響傳動系統精度。


3減速機內部齒面硬度


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


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行檢定(或標定),對控制系統噪聲是很關鍵的。


安裝原因及對策


1減振和阻斷措施


減速機在安裝時,應盡量避免機身與基礎支撐及連接件之間發生共振,產生噪聲。減速機內部常?;岱⑸恢換蚣鋼懷萋衷諛承┧俁確段誆艙?,除設計原因外,與安裝時未經空試揪出共振位置。并采取相應減振或阻斷措施有直接關系。某些要求低傳動噪聲和振動的減速機,應選用高韌性,高阻尼的基礎材料來減少噪聲和振動的發生。


2零部件幾何精度調整


由于安裝時幾何精度未達到標準規定的要求,導致減速機零部件發生共振,從而產生噪聲,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有直接關系。


3零部件松動


在安裝時由于個別零部件的松動(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,產生振動和噪聲。這一系列需從設計結構出發,盡量保證各機構的聯接穩定,采用多種聯接方式。


4傳動部件損壞


在安裝時由于不當操作損傷傳動部件,導致系統運動不準確或運動失穩;高速運動部件由于受損導致油膜振動;人為造成運動件動不平衡;都產生振動和噪聲。這些原因在安裝過程中都是必須注意和盡量避免的。對無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,任何雜質污物的進入都將影響并損傷傳動系統,導致噪聲的產生。


2工作溫度


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


3及時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生不可估量的損害。高轉速時,齒輪齒面摩擦會產生大量的熱能,潤滑不當,將會導致輪齒的損傷,影響精度,噪聲亦會增大。設計時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。


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


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