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齿轮传动噪声形成的主要原因及对策

齿轮传动噪声形成的主要原因及对策

发布时间:
2018/10/10
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  传统衡量齿轮传动性能的两个主要因素是:负载能力和疲劳寿命,往往将传动噪音与传动精度忽略掉。随着ISO14000、ISO18000两项标准的相继颁布,控制齿轮传动噪音这一因素的重要性日趋明显,工业发展与需求对高精密设备的传动误差的要求也越来越严格(齿轮传动侧隙)。目前已知的齿轮噪音形成因素,大致可从设计、制造、安装、使用维护等几个方面分析。
 
  设计原因及对策
 
  1. 齿轮精度等级
 
  齿轮传动系统设计时,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,殊不知精度等级是齿轮产生噪声等级与侧隙的标记。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,来减小齿轮噪声,减少传动误差。
 
  2. 齿轮宽度
 
  在齿轮传动系统允许时,增加齿宽,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。同时增长齿宽能加大齿轮的承载能力。
 
  3. 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. 运转速度
 
  根据德国H奥帕兹的试验研究表明,随着齿轮运转速度增加,噪声等级升高。
 
  5. 齿轮箱结构
 
  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,普通结构齿轮箱体的噪声级比圆筒形箱体噪声级平均高6dB。对齿轮箱体进行共振测试,找出共振位置,增加适当的筋条(板),可以明显地减少振动,降低噪声。多级齿轮传动时要求瞬时传动比的变化尽量小,已保证传动平稳,冲击及振动小,噪声低。
 
  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。
 
  制造原因及对策
 
  1. 误差影响
 
  制造过程齿形误差、齿距误差、齿向误差是导致传动噪声的主要误差。也是齿轮传动精度难以保证的一个问题点。
 
  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6~12dB。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,接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。
 
  齿轮噪声的产生与传动精度有很直接的关系。
 
  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. 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. 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。