齒輪傳動(dòng)噪聲形成的主要原因及對(duì)策

2017-09-05 09:52:05 齒輪傳動(dòng) 　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

傳統(tǒng)衡量齒輪傳動(dòng)性能的兩個(gè)主要因素是：負(fù)載能力和疲勞壽命，往往將傳動(dòng)噪音與傳動(dòng)精度忽略掉。隨著ISO14000、ISO18000兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的相繼頒布，控制齒輪傳動(dòng)噪音這一因素的重要性日趨明顯，工業(yè)發(fā)展與需求對(duì)高精密設(shè)備的傳動(dòng)誤差的要求也越來越嚴(yán)格（齒輪傳動(dòng)側(cè)隙）。目前已知的齒輪噪音形成因素，大致可從設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用維護(hù)等幾個(gè)方面分析。

設(shè)計(jì)原因及對(duì)策

1. 齒輪精度等級(jí)

齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)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(jí)，殊不知精度等級(jí)是齒輪產(chǎn)生噪聲等級(jí)與側(cè)隙的標(biāo)記。美國(guó)齒輪制造協(xié)會(huì)曾通過大量的齒輪研究，確定高精度等級(jí)齒輪比低精度等級(jí)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(jí)，來減小齒輪噪聲，減少傳動(dòng)誤差。

2. 齒輪寬度

在齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)允許時(shí)，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(lì)，從而降低傳動(dòng)噪聲。德國(guó)H奧帕茲的研究表明，扭矩恒定時(shí)，小齒寬比大齒寬噪聲曲線梯度高。同時(shí)增長(zhǎng)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(shí)接觸，齒輪重疊增多，減少單個(gè)齒輪撓曲，降低傳動(dòng)噪聲，提高傳動(dòng)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。

4. 運(yùn)轉(zhuǎn)速度

根據(jù)德國(guó)H奧帕茲的試驗(yàn)研究表明，隨著齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)速度增加，噪聲等級(jí)升高。

5. 齒輪箱結(jié)構(gòu)

試驗(yàn)研究表明，采用圓筒形箱體對(duì)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(jí)比圓筒形箱體噪聲級(jí)平均高6dB。對(duì)齒輪箱體進(jìn)行共振測(cè)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(dòng)，降低噪聲。多級(jí)齒輪傳動(dòng)時(shí)要求瞬時(shí)傳動(dòng)比的變化盡量小，已保證傳動(dòng)平穩(wěn)，沖擊及振動(dòng)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(shí)，對(duì)其特定結(jié)構(gòu)建立聲輻射模型，進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)噪聲進(jìn)行預(yù)先評(píng)估。以便根據(jù)使用者的不同要求（使用場(chǎng)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(duì)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(dòng)噪聲的主要誤差。也是齒輪傳動(dòng)精度難以保證的一個(gè)問題點(diǎn)。

齒形誤差小、齒面粗糙度小的齒輪，在相同試驗(yàn)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(yàn)條件下，其噪聲級(jí)比普通齒輪要小6～12dB。但如果有齒距誤差存在，負(fù)載對(duì)齒輪噪聲的影響將會(huì)減少。

齒向誤差將導(dǎo)致傳動(dòng)功率不是全齒寬傳遞，接觸區(qū)轉(zhuǎn)向齒的這端面或那個(gè)端面，因局部受力增大輪齒撓曲，導(dǎo)致噪聲級(jí)提高。但在高負(fù)載時(shí)，齒變形可以部分彌補(bǔ)齒向誤差。

齒輪噪聲的產(chǎn)生與傳動(dòng)精度有很直接的關(guān)系。

2. 裝配同心度和動(dòng)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(dòng)裝配時(shí)的不平衡將嚴(yán)重影響傳動(dòng)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(dòng)精度高等特點(diǎn)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(dòng)噪聲增大，壽命縮短。為減少噪聲，需對(duì)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(dòng)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(dòng)噪音。

4. 系統(tǒng)指標(biāo)檢定

在裝配前零部件的加工精度及對(duì)零部件的選配方法（完全互換，分組選配，單件選配等），將會(huì)影響到系統(tǒng)裝配后的精度等級(jí)，其噪聲等級(jí)也在影響范圍之內(nèi)，因此，裝配后對(duì)系統(tǒng)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢定（或標(biāo)定），對(duì)控制系統(tǒng)噪聲是很關(guān)鍵的。

責(zé)任編輯：lixin

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