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格瓦傳動--齒輪傳動噪聲形成的主要原因及對策

發(fā)布時間:2017-06-12

格瓦傳動--齒輪傳動噪聲形成的主要原因及對策

傳統(tǒng)衡量齒輪傳動性能的兩個主要因素是:負載能力和疲勞壽命,往往將傳動噪音與傳動精度忽略掉。隨著ISO14000、ISO18000兩項標準的相繼頒布,控制齒輪傳動噪音這一因素的重要性日趨明顯,工業(yè)發(fā)展與需求對高精密設備的傳動誤差的要求也越來越嚴格(齒輪傳動側隙)。目前已知的齒輪噪音形成因素,大致可從設計、制造、安裝、使用維護等幾個方面分析。

國家標準對齒輪用齒輪副規(guī)定了13個精度等級。分別用阿拉伯數字0、1、2……12表示,其中0級精度最高,其余各級依次遞降,12級精度最低。齒輪副中兩個齒輪的精度等級一般取成相同等級,也允許取成不同等級,此時應按其中精度較低者確定齒輪副的精度等級。

13個精度等級中,目前0、1、2級精度的加工工藝水平和測量手段尚難達到,有待發(fā)展。3-5級為高精度等級,6-8級為中等精度等級,9-12級為低精度等級。其中6級是基礎級,也是設計中常用等級,它是滾齒、插齒等一般常用加工方法在正常條件下所能達到的等級,可用一般計量器具且進行測量。

設計原因及對策

1. 齒輪精度等級
齒輪傳動系統(tǒng)設計時,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,殊不知精度等級是齒輪產生噪聲等級與側隙的標記。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,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,因此運轉噪聲小、精度高。

4. 運轉速度

根據德國H奧帕茲的試驗研究表明,隨著齒輪運轉速度增加,噪聲等級升高。

5. 齒輪箱結構

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,普通結構齒輪箱體的噪聲級比圓筒形箱體噪聲級平均高6dB。對齒輪箱體進行共振測試,找出共振位置,增加適當的筋條(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(tǒng)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(qū)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。

 

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(qū)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。齒輪噪聲的產生與傳動精度有很直接的關系。

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(tǒng)精度。
3. 齒面硬度

隨著齒輪硬齒面技術的發(fā)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(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小,來減少齒輪嚙入與嚙出沖擊,從而減少齒輪傳動噪音。
4. 系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)各項指標進行檢定(或標定),對控制系統(tǒng)噪聲是很關鍵的。

安裝原因及對策

1. 減振和阻斷措施

對齒輪傳動系統(tǒng)在安裝時應盡量避免機身與基礎支撐及連接件之間發(fā)生共振,產生噪聲。齒輪傳動系統(tǒng)常常會發(fā)生一只或幾只齒輪在某些速度范圍內產生共振,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齒輪傳動系統(tǒng)(如檢測儀器),應選用高韌性,高阻尼的基礎材料(如冶金設計研究院研制的環(huán)氧樹脂砂漿基礎材料)來減少噪聲和振動的發(fā)生。
2. 幾何精度調整

由于安裝時幾何精度未達到標準規(guī)定的要求,導致傳動系統(tǒng)發(fā)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,撥叉限位機構等),導致系統(tǒng)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(fā),盡量保證各機構的聯接穩(wěn)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(tǒng)運動不準確或運動失穩(wěn);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(tǒng)獲得穩(wěn)定的噪聲等級。

使用維護原因及對策

對齒輪傳動系統(tǒng)正確的使用維護雖不能降低系統(tǒng)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. 傳動系統(tǒng)內部清潔

傳動系統(tǒng)內部的清潔是保證齒輪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齒輪傳動系統(tǒng),最終導致噪聲的產生,損壞傳動系統(tǒng)。
2. 系統(tǒng)正常工作的工作溫度

保證傳動系統(tǒng)正常的工作溫度,防止系統(tǒng)因過大的溫升產生變形,導致非正常嚙合,可以防止噪聲的增大。
3. 及時的潤滑和正確使用油品

不認真的潤滑和錯誤的使用潤滑油脂都將對系統(tǒng)產生不可估量的損害。保證系統(tǒng)得到及時正確的潤滑,可使系統(tǒng)保持在一定的噪聲等級范圍內,延緩劣化趨勢。高速運轉的齒輪,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)。對潤滑油脂的正確使用和選擇,可保證系統(tǒng)安全有效運行,穩(wěn)定噪聲等級。
4. 對齒輪運動系統(tǒng)的正確使用

按照系統(tǒng)正常操作順序使用它,可以最大限度地避免系統(tǒng)的損傷及損壞,保證穩(wěn)定的噪聲等級。在系統(tǒng)的正常負載范圍使用系統(tǒng),因為齒輪傳動系統(tǒng)傳動噪聲隨負載的增加而增大。
5. 定期維護與保養(yǎng)

定期的維護保養(yǎng)(換油,更換已磨損零部件,緊固件松動部件,清除系統(tǒng)內部雜物,調整各部間隙至標準規(guī)定值,檢定各項幾何精度等。)可以提高系統(tǒng)抵抗噪聲等級劣化能力,維持系統(tǒng)狀態(tài)穩(wěn)定。


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