齒輪傳動時噪聲形成的原因及分析 |
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1. 齒輪精度等級 齒輪傳動系統(tǒng)設(shè)計時,設(shè)計者往往從經(jīng)濟(jì)因素考慮,盡可能比較經(jīng)濟(jì)的確定齒輪精度等級,殊不知精度等級是齒輪產(chǎn)生噪聲等級與側(cè)隙的標(biāo)記。美國齒輪制造協(xié)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(chǎn)生的噪聲要小的多。因此,在條件允許的情況下,應(yīng)盡可能提高齒輪的精度等級,來減小齒輪噪聲,減少傳動誤差。 2. 齒輪寬度 在齒輪傳動系統(tǒng)允許時,增加齒寬,可以減少恒定扭矩下的單位負(fù)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。同時增長齒寬能加大齒輪的承載能力。 3. 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(yùn)轉(zhuǎn)噪聲小、精度高。 5. 齒輪箱結(jié)構(gòu) 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,普通結(jié)構(gòu)齒輪箱體的噪聲級比圓筒形箱體噪聲級平均高6dB。對齒輪箱體進(jìn)行共振測試,找出共振位置,增加適當(dāng)?shù)慕顥l(板),可以明顯地減少振動,降低噪聲。多級齒輪傳動時要求瞬時傳動比的變化盡量小,已保證傳動平穩(wěn),沖擊及振動小,噪聲低。 6. 齒輪聲輻射特征分析 在選擇用不同結(jié)構(gòu)形式的齒輪時,對其特定結(jié)構(gòu)建立聲輻射模型,進(jìn)行動力學(xué)分析,對齒輪傳動系統(tǒng)噪聲進(jìn)行預(yù)先評估。以便根據(jù)使用者的不同要求(使用場所,是否無人操作,是否在城區(qū)內(nèi),地上、地下建筑物有無特定要求,是否有噪聲防護(hù),或無其他特定要求)去滿足。 制造原因及對策 1. 誤差影響 制造過程齒形誤差、齒距誤差、齒向誤差是導(dǎo)致傳動噪聲的主要誤差。也是齒輪傳動精度難以保證的一個問題點。 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(fù)載對齒輪噪聲的影響將會減少。 齒向誤差將導(dǎo)致傳動功率不是全齒寬傳遞,接觸區(qū)轉(zhuǎn)向齒的這端面或那個端面,因局部受力增大輪齒撓曲,導(dǎo)致噪聲級提高。但在高負(fù)載時,齒變形可以部分彌補(bǔ)齒向誤差。 2. 裝配同心度和動平衡 裝配不同心將導(dǎo)致軸系運(yùn)轉(zhuǎn)的不平衡,且由于齒論嚙合半邊松半邊緊,共同導(dǎo)致噪聲加劇。高精度齒輪傳動裝配時的不平衡將嚴(yán)重影響傳動系統(tǒng)精度。 3. 齒面硬度 隨著齒輪硬齒面技術(shù)的發(fā)展,其承載能力大、體積小、重量輕、傳動精度等特點使其應(yīng)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(dǎo)致齒輪傳動噪聲增大,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(tǒng)的磨齒方法外,又發(fā)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(diào)小,來減少齒輪嚙入與嚙出沖擊,從而減少齒輪傳動噪音。
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