大型齿轮噪音大的原因以及解决方式。

2021-01-12
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齿轮噪音准确地应称为齿轮传动噪音,是指啮合的齿轮对或齿轮组在传动时,由于相互的碰撞或摩擦激起齿轮体振动而辐射出来的噪声。

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一、大型齿轮噪音分析


为了从设计的角度减少齿轮传动系统的噪声,首先应分析齿轮系统噪声的类型和机理。


在齿轮系统中,根据机构的不同,噪声可分为加速噪声和自振铃噪声。一方面,当齿轮齿啮合时,该冲击将引起齿轮的大加速度并引起周围介质的干扰。由这种干扰产生的声辐射称为齿轮的加速噪声。另一方面,在齿轮动态啮合力的作用下,系统的所有部分都会产生振动,并且由这些振动产生的声辐射称为自振铃噪声。


对于开式齿轮传动装置,加速噪声直接从齿轮齿的冲击中散发出来,而自振铃噪声则从轮体和传动轴上散发出去。对于封闭式齿轮传动,加速噪声首先辐射到变速箱中的空气和润滑油中,然后再通过变速箱辐射出去。自振音是由齿轮箱通过传动轴的振动引起的,该噪声通过变速箱壁的振动散发出去。一般来说,自振声是封闭齿轮传动的主要声源。因此,齿轮系统的噪声强度不仅与轮齿啮合的动态激振力有关,而且与轮体,传动轴,轴承和轴承座的结构形式,动力特性和传动特性有关。


二、大型齿轮噪音的发生原因


大型齿轮设计。 参数选择不当,重叠太小,轮廓修改不正确或没有修改,齿轮箱结构不合理等。在齿轮加工中,螺距误差和齿廓误差太大,齿隙过大,表面粗糙度太大。 齿轮系和变速箱。 组件偏心,低接触精度,轴平行度差,轴,轴承和支撑的刚度不足,旋转精度低和轴承的游隙不正确等。输入扭矩的其他方面。 负载转矩的波动,轴系的扭转振动,电动机和其他传动对的平衡等。


三、减少大型齿轮噪音的方式


基于以上分析重点从齿轮设计、齿轮加工以及轮系及齿轮箱三个方面


一、齿轮设计方面


(1) 齿轮的类型:


从传动平稳、噪声低的角度出发,斜齿圆柱齿轮同时接触的齿对多.啮合综合刚度的变化比较平稳。因此振动噪声可能比同样的直齿圆柱齿轮低,有时可低到大约12dB。 对于人字齿轮,由于要求严格对中,微小的误差或磨损不均都可能影响人字齿轮的均载和传动平稳性,因此在圆柱齿轮中,斜齿圆柱齿轮是降低噪声最佳的齿轮类型,单圆弧齿轮和双圆弧齿轮进行了实验研究,他比较了这三种齿形的齿轮在不同载荷和不同转速时的噪声.研究表明,在这三种齿形中,渐开线斜齿轮的噪声最低且受所传递的载荷和运转速度的影响最小,单圆弧齿轮次之,双圆弧齿轮最差。


(2)齿轮的材料

齿轮的材料。热处理和润滑方式等均会对系统噪声产生影响。一般说来,用衰减性能好的材料制造齿轮,可使噪声降低.但衰减性能好的材料强度均不高,并非在任何场合均能采用。例如.酚醛树脂与尼龙等则往往仅能用来制造缝纫机等轻工机械用轻载齿轮。为了降低噪声,可在承载的钢质齿轮齿面渗硫或镀铜.齿面渗硫的目的是减小齿面磨擦系数.齿面镀铜已被用在透平机齿轮上,用以提高齿轮的接触精度。 齿轮热处理对噪声也有影响.例如,齿轮淬火后衰减性能变坏,噪声会增加3-4dB,因此强度和磨损性能要求不高的齿轮不必淬火。 至于润滑油和加油方法的影响,一般认为,噪声随油量和油的粘度增大而变小,这是因为润滑油有阻尼作用,可防止啮合齿面直接接触。采用油浴润滑时,因油面高度不同,齿轮噪声也不同,即不同的齿轮箱有不同的最佳油位。


(3)模数

当传递较大载荷时,由于轮齿啮合的动态激励主要是轮齿的弯曲变形引起的,而轮齿的弯曲刚度又与模数成正比,因此增大模数可减小轮齿的动态激励,从而降低噪声。 但是在传递载荷较小或空载时,情况就有所不同了。此时轮齿误差的影响会远大于轮齿变形,我们就应从齿乾加工误差的角度来考虑模数大小对噪声的影响.


(4)重合度

增加重合度可以减少齿轮传动的噪音。首先,增加重合度可以减小单对齿的载荷,从而减小啮合和啮合的载荷影响,并降低齿轮噪声。其次,随着接触齿对的增加,单对齿的传递误差被均匀化,从而减少了齿的动态激励。另外,几乎所有影响齿轮噪声的齿轮齿参数实际上都是由于它们对重合度的影响。例如,对于重合度为1-3的圆柱齿轮,减小齿轮的压力角和模数将导致齿顶高度的小幅增加,这是由于重合度的增加和减小的缘故齿轮噪音。当然,减小压力角增加了齿轮齿的柔韧性并减小了动态激励,这有利于降低噪声。


(5)由于斜齿轮从齿的一端逐渐进入啮合,啮合冲击小,噪声低。一般来说,随着螺旋角的增大,重合度增大,噪声减小。但是,当螺旋角较大时,降噪效果比螺旋角较小时差。这是因为当螺旋角较大时,加工安装困难,影响实际重合。


(6)在齿轮的实际工作状态下进行齿的修整,变形和修整,由于齿,传动轴和齿轮箱的变形,在进出啮合时,齿会产生干扰和冲击,从而引起强烈的振动和噪音。 因此,可以采用改型,整形和改型的方法来补偿啮合变形,从而减少振动和噪声。


四、齿轮加工方面


(1)齿轮的加工精度对齿轮系统噪声有着重要的影响。


一般来说,提高加工精度有助于降低齿轮系统的噪音。 但是,提高加工精度受到加工成本的限制,初始加工精度越高,提高精度的降噪效果越不明显。

在单齿误差中,齿廓误差对噪声的影响最大。 如果齿廓误差较大,则齿轮噪声较大,但是它们之间没有简单的线性关系。 因为噪声的大小不仅取决于齿廓误差的大小,而且还取决于齿廓的形状。 实验结果表明,鼓形小的齿形有助于降低噪声。

一般而言,如果齿隙过小,则噪声会急剧增加,但是如果齿隙稍大,则噪声不会受到影响。


(2)加工方法方面


齿轮加工的方法有多种,一般说来,加工方法与齿轮噪声没有十分固定的关系,因为还要受到加工技术的影响。通常,不同的加工方法将产生不同的齿面粗糙度,改善齿面粗糙度有利于降低噪声。


五、轮系及齿轮箱方面


1、齿轮轮体结构方面齿轮轮体的结构对齿轮系统的噪声有重要影响。


首先,在轮齿的动态激励力的作用下,作为弹性体的轮体将产生振动并辐射噪声。 其次,作用在齿轮齿上的动态激励力将通过轮体传递到传动轴,然后传递到轴承和齿轮箱。 另外,轮体的结构也会影响齿啮合过程的传递误差,进而会影响动态激振力的大小。 因此,我们可以通过减少齿轮主体的噪声辐射和振动传递来降低噪声。


(1)减少齿轮体噪声辐射


一般而言,除振动源的能量外,噪声主要取决于辐射面积。 因此,减小齿轮的表面积可以减小噪声的辐射面积,从而减小辐射噪声。 另外,齿轮的形状与噪音有一定关系。 例如,齿轮毛坯越厚,直径越小,噪音越小。


(2)减小齿轮体振动的传递


我们可以使用一些复合结构,或者在齿轮体的中部填充减振材料,以增加齿轮的阻尼效果,从而减少振动的传递并降低噪音。


2、轴系结构方面


通过轴系的设计,可以控制多级齿轮传动中啮合励磁的相位关系,从而达到降低噪声的目的。


3、箱体结构方面


齿轮箱是一种典型的弹性结构系统,在轴承动态载荷的作用下会产生振动并发出噪音。 因此,合理设计变速箱的结构和振动特性将有助于降低齿轮系统的噪音。 例如,设计的目的是使箱形薄壁的振动最小化,并且使用频率约束,应力约束,几何约束和其他约束来使箱形薄壁在动态激励下的振动最小化,从而 达到减少噪声辐射的目的。此外,在箱形结构的设计中,轴承座和箱形支点之间的结构连接应具有足够的刚度以减小系统的振动。 对于大面积的薄壁,应设置加强筋以减小振动和噪音的幅度


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