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减速机噪音

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降低减速机运转时的齿轮传动噪声已成为行业内的重要研究课题,国内外不少学者都把齿轮传动中轮齿啮合刚度的变化看成是齿轮动载、振动和噪声的主要因素。用 修形的方法,使其动载荷及速度波动减至最小,以达到降低噪声的目的。这种方法在实践中证明是一种较有效的方法。但是用这种方法,工艺上需要有修形设备,广 大中、小厂往往无法实施。       经过多年研究,提出了通过优化齿轮参数,如变位系数、齿高系数、压力角、中心距,使啮入冲击速度降至最小,啮出冲击速度与啮入冲击速度的比值处于某一数值 范围,减小或避免啮合节圆冲击的齿轮设计方法,也可明显降低齿轮噪声。 传统衡量减速机性能的三个主要因素是:负载能力、疲劳寿命和运转精度,往往忽略了传动噪音。随着ISO14000ISO18000两项标准的相继颁布, 控制减速机传动噪音这一因素的重要性日趋明显,工业发展与需求对减速机的传动误差要求更为严格,对噪声控制的要求也越来越高。目前,减速机噪音形成因素, 大致可从内、外啮合齿轮的设计、制造、安装、使用维护等几个方面进行分析。 设计原因及对策 1.减速机内部齿轮精度等级 设计减速机时,设计者往往从经济因素考虑,尽可能比较经济的确定齿轮精度等级,忽略精度等级是齿轮产生噪声与侧隙的标记。美国齿轮制造协会曾通过大量的齿 轮研究,确定高精度等级齿轮比低精度等级齿轮产生的噪声要小的多。因此,在条件允许的情况下,应尽可能提高齿轮的精度等级,既能减少传动误差,又可减小噪 声。 2.减速机内部齿轮宽度 在减速机传动空间允许时,增加齿轮宽度,可以减少恒定扭矩下的单位负荷。降低轮齿挠曲,减少噪声激励,从而降低传动噪声。德国H奥帕兹的研究表明,扭矩恒 定时,小齿宽比大齿宽噪声曲线梯度高。同时增长齿轮宽度还能加大齿轮的承载能力,提高减速机的承载力矩。 3.减速机内部齿轮的齿距和压力角 小齿距能保证有较多的轮齿同时接触,齿轮重叠增多,减少单个齿轮挠曲,降低传动噪声,提高传动精度。较小的压力角由于齿轮接触角和横向重叠比都比较大,因 此运转噪声小、精度高。 4.减速机内部齿轮变位系数选择 正确合理选择变位系数,不但可以凑合中心距,避免齿轮根切,保证满足同心条件,改善齿轮的传动性能和提高其承载能力及提高齿轮的使用寿命,还可以有效控制 侧隙、温升与噪声。在闭式齿轮传动中,对与硬齿面(硬度> 350HBS)的齿轮,其主要失效形式是齿根疲劳折断,这种齿轮传动设计一般是按弯曲疲劳强度来进行的,在选择变位系数时,应保证使相啮合的轮齿具有相等 的弯曲强度。对与软齿面(硬度< 350HBS)的齿轮,其主要失效形式是疲劳点蚀,这种齿轮传动设计一般是按接触疲劳强度来进行的,在选择变位系数时,应保证使尽可能大的接触疲劳强度与 疲劳寿命。合理选择变位系数的限制条件有:保证被切齿轮不发生根切;保证齿轮传动的平稳性,重合度必须大于1,一般要求大于1。2保证齿顶有一定 厚度;一对齿轮啮合传动时,如果一轮齿顶的渐开线与另一轮齿根的过渡曲线接触,由于过渡曲线不是渐开线,故两齿廓在接触点的公法线不能通过固定的节点, 因而引起传动比的变化,还可能使两轮卡住不动,这种过渡曲线干涉在选择变位系数时,必须避免。 5.减速机内部齿轮齿形修整(修缘和修根)和齿顶倒角 将齿顶的齿形切削成比正确的渐开曲线略呈凸形。当齿轮齿面受外力产生变形时,可以避免对与之啮合的齿轮产生干涉,并且可以降低噪音,延长齿轮寿命。要注意 不能修整过量,过量修整等于增加了齿形误差,将对啮合产生不良影响。 6.齿轮声辐射特征分析 在选择用不同结构形式的齿轮时,对其特定结构建立声辐射模型,进行动力学分析,对齿轮传动系统噪声进行预先评估。以便根据使用者的不同要求(使用场所,是 否无人操作,是否在城区内,地上、地下建筑物有无特定要求,是否有噪声防护,或无其他特定要求)去满足。 7. 减速机动力源运转速度 根据在不同转速条件下对减速机的试验表明,随着减速机输入转速的增加,噪声也将增大。 8.减速机箱体结构形式 试验研究表明,采用圆筒形箱体对减震有利,在其他条件相同的情况下,圆筒形箱体比其它类型箱体噪声级平均低5dB。对减速机箱体进行共振测试,找出共振位 置,增加适当的筋条(板),可以提高箱体的刚度,减少箱体的振动,实现降噪。多级传动时要求瞬时传动比的变化尽量小,以保证传动平稳,冲击及振动小,噪声 低。 制造原因及对策 1.减速机内部齿轮误差影响 齿轮制造过程齿形误差、基节偏差、齿向误差和齿圈径向跳动误差是导致行星减速机传动噪声的主要误差。也是控制行星减速机传动效率的一个问题点。现以齿形误 差与齿向误差做简单说明。 齿形误差小、齿面粗糙度小的齿轮,在相同试验条件下,其噪声比普通齿轮要小10dB。齿距误差小的齿轮,在相同试验条件下,其噪声级比普通齿轮要小 612dB。但如果有齿距误差存在,负载对齿轮噪声的影响将会减少。 齿向误差将导致传动功率不是全齿宽传递, 触区转向齿的这端面或那个端面,因局部受力增大轮齿挠曲,导致噪声级提高。但在高负载时,齿变形可以部分弥补齿向误差。 2.装配同心度和动平衡 装配不同心将导致轴系运转的不平衡,且由于齿论啮合半边松半边紧,共同导致噪声加剧。高精度齿轮传动装配时的不平衡将严重影响传动系统精度。 3.减速机内部齿面硬度 随着齿轮硬齿面技术的发展,其承载能力大、体积小、重量轻、传动精度高等特点使其应用领域日趋广泛。但为获得硬齿面采用的渗碳淬硬使齿轮产生变形,导致齿 轮传动噪声增大,寿命缩短。为减少噪声,需对齿面进行精加工。目前除采用传统的磨齿方法外,又发展出一种硬齿面刮削方法,通过修正齿顶和齿根,或把主被动 轮的齿形都调小,来减少齿轮啮入与啮出冲击,从而减少齿轮传动噪音。 4.减速机系统指标检定 在装配前零部件的加工精度及对零部件的选配方法(完全互换,分组选配,单件选配等),将会影响到系统装配后的精度等级,其噪声等级也在影响范围之内,因 此,装配后对系统各项指标进行检定(或标定),对控制系统噪声是很关键的。 安装原因及对策 1. 减振和阻断措施 减速机在安装时,应尽量避免机身与基础支撑及连接件之间发生共振,产生噪声。减速机内部常常会发生一只或几只齿轮在某些速度范围内产生共振,除设计原因 外,与安装时未经空试揪出共振位置。并采取相应减振或阻断措施有直接关系。某些要求低传动噪声和振动的减速机,应选用高韧性,高阻尼的基础材料来减少噪声 和振动的发生。 2.零部件几何精度调整 由于安装时几何精度未达到标准规定的要求,导致减速机零部件发生共振,从而产生噪声,这就应该在改善安装工艺,增加工装,保证装配人员的整体素质有直接关 系。 3.零部件松动 在安装时由于个别零部件的松动(如轴承预紧机构,轴系定位机构等),导致系统定位不准,非正常位置啮合,轴系移动,产生振动和噪声。这一系列需从设计结构 出发,尽量保证各机构的联接稳定,采用多种联接方式。 4.传动部件损坏 在安装时由于不当操作损伤传动部件,导致系统运动不准确或运动失稳;高速运动部件由于受损导致油膜振动;人为造成运动件动不平衡;都产生振动和噪声。这些 原因在安装过程中都是必须注意和尽量避免的。对无法修复的损伤零部件,必须予以更换,以保证系统获得稳定的噪声等级。 使用维护原因及对策 减速机的正确使用维护虽不能降低系统噪声等级,保证传递精度,但却能防止其指标劣化,增大使用寿命。 1.内部清洁 减速机内部零件的清洁是保证其正常运转的基本条件,任何杂质污物的进入都将影响并损伤传动系统,导致噪声的产生。 2.工作温度 保证减速机正常的工作温度,避免零部件因过大的温升产生变形,确保齿轮正常啮合,从而防止噪声的增大。 3.及时的润滑和正确使用油品 不合理的润滑和错误的使用润滑油脂都将对减速机产生不可估量的损害。高转速时,齿轮齿面摩擦会产生大量的热能,润滑不当,将会导致轮齿的损伤,影响精度, 噪声亦会增大。设计时要求齿轮副有适当的间隙(啮合轮齿的非工作面间的间隙,以补偿热变形与贮存润滑油脂)。润滑油脂的正确使用和选择,可保证系统安全有 效运行,延缓劣化趋势,稳定噪声等级。 4.减速机的正确使用 正确使用减速机,可以最大限度地避免零部件的损伤及损坏,保证稳定的噪声等级。减速机噪声会随负载的增加而增大, 所以应在正常负载范围内使用。 5.定期维护与保养 定期的维护保养(换油,更换已磨损零部件,紧固件松动部件,清除内部杂物,调整各部件间隙至标准规定值,检定各项几何精度等。)可以提高减速机抵抗噪声等 级劣化能力,维持稳定的使用状态。 结论 减速机传动噪声控制是一个系统工程,它涉及了传动系统(齿轮、箱体、联接件、轴承等)设计,制造,安装,使用维护直至更新的全过程,它不仅对设计者,生产 制造者,也对安装使用维护保养者提出了诸多要求,上述任何环节未受到有效控制,齿轮传动噪声控制都将归与失效。 很多起重机采用的老国标软齿面减速机,也曾听客户反应过此问题,噪声大的原因有: 1.轴承间隙过大,导致轴承晃动。 2。齿轮磨损,齿轮啮合间隙过大,产生噪声。 3。内部轴承磨损。 解决问题要从源头找起,老国标减速机软齿面,从齿轮硬度,精度等已经跟不上时代步伐,但是主要问题是减速机出厂检验这一关没有做好,减速机噪声出厂标准要 达到75分贝之内,我想只要减速机厂家出厂检验做好,就能解决或最少也是减轻了这方面的噪声。 减速机的噪音对工作平稳性精度、齿轮的接触精度、齿轮的运动精度、装配精度等各方面都有很大的影响,要想降低减速机的噪音就要知道噪音产生的原因,速器的 噪声是由于在它运转过程中机内齿轮啮合产生周期*变力对轴承、箱体的作用而引起的发生振动。评定圆柱齿轮减速器(以上简称减速器)质量水平的主要标准就是 它的噪声值。随着产品标准的国际化,国家对减速器的噪声值作出了更加严格的限定,这就要求对减速器的噪声控制进行研究。 一、减速器中齿轮加工对减速机噪音的影响 (一)齿轮加工误差对噪声的影响。减小与控制齿轮噪声是降低减速器噪声的根本。为了降低齿轮噪声,需从结构设计与齿轮精度两方面来考虑。 1、低噪声齿轮结构设计的要求。齿轮结构设计对噪声的影响是很重要的,理想的设计是:尽量提高轮齿的弯曲强度,选择较大的变位系数与适当的螺旋角,使啮合 系数加大,从而达到降低噪音的目的。 2、齿轮制造精度对噪声的影响。对标准系列减速器来说,齿轮的制造精度决定着它的噪声值。减速器齿轮的主要作用是传递转速和扭矩,因此对它的齿轮制造精度 要求,其工作平稳性等级是主要的。具有较高工作平稳性等级的齿轮不仅本身的使用寿命长,而且传动中的冲击、振动小,噪声也就小,所以限制齿轮的工作平稳性 误差是减少齿轮噪声的关键。 (二)工作平稳性精度对噪声的影响。齿轮的工作平稳性精度就是要求限制齿轮瞬时速比的变化,其误差为齿轮每转一周多次出现的转角误差,它使齿轮在啮合过程 中产生撞击、振动从而产生齿轮的噪声,它是一种高频的冲击声。对于一个齿轮来说影响工作平稳性的因素是他的基节误差和它的渐开线齿形误差。 (三)齿轮的接触精度对噪声的影响。评定齿轮接触精度的综合指标是接触斑点,接触不好的齿轮其噪声必大。造成齿轮接触不理想的原因有:齿向误差影响齿长方 向接触,基节偏差与齿形误差影响齿高方向的接触。 (四)齿轮的运动精度对噪声的影响。齿轮的运动精度是指传递运动的准确性,即齿轮每转一周的转角误差最大误差值不能超过一定限度。由于齿轮运动精度是大周 期性(齿轮旋转一周)误差,而由齿轮齿圈径向跳动在齿轮旋转一周内的周杰累计误差会产生低频噪声,但当周节累计误差增大时,将造成齿轮啮合冲击及角速度的 变动,此时噪声明显增大并发出隆隆声。 (五)轮体偏心偏重对噪声的影响。轮体偏心偏重的齿轮在啮合运转时产生不平衡的离心力,它是一种交变应力,会引起轮系的振动而产生噪声,因此对轮体进行动 态平衡检测是必要的环节。 二、减速器箱体孔加工精度对噪声的影响  箱体孔的加工精度对减速机的噪音有着突出的影响。孔的精度是指孔径的精度,中心矩的误差,各孔中心线的平行度与倾斜度。生产实践中我们体会到轴承外圈与减 速器箱体孔的配合间隙影响着轴承噪声,当孔与轴承外圈的间隙在0.01mm左右时,能够降低轴承对整机的噪音影响。  三、装配精度对噪声的影响 装配质量对减速器噪声控制有着直接的影响。因此在整机装配中应注意:各级齿轮传动正常,保证啮合侧隙,齿面啮合良好,注意定为零件(如轴套)的固定,避 免齿轮端面的振摆等。安装轴承时要避免施加不当的敲击,在轴承运输、装配过程中避免碰撞等。按要求对减速器传动部件的清洗,避免在装配过程中对传动部 件的磕碰。  结论:本文对减速机产生的噪音主要从制造精度和装配精度两方面进行分析。随着加工制造技术的不断改进,先进装配工艺的开发实施,并严格执行国家及国际有关 标准,一定能够提高减速机的质量。

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