衡量减速器性能的三个主要因素是载荷能力、疲劳寿命和工作精度,而传动噪声往往被忽略。随着ISO14000、ISO18000两个标准的相继颁布,控制减速器的传动噪声变得越来越重要,产业发展和需求对减速器的传动误差要求越来越严格,对噪声控制的要求也越来越高。
目前减速器噪声形成因素大致可以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减速器内齿轮精度等级
设计减速器时,设计师考虑经济因素,尽可能经济地确定齿轮精度水平,忽略精度水平,这是齿轮产生噪声和侧面缝隙的标志。美国齿轮制造协会通过大量齿轮研究,确认高精度等级齿轮比低精度等级齿轮噪音小得多。因此,在条件允许的情况下,应尽可能提高齿轮的精度水平,以减少传动误差并减少噪音。
2减速器内齿轮宽度
如果允许减速器传动空间,则增加齿轮宽度可以在恒定扭矩下减少单位载荷。减少锯齿挠曲,减少噪音激励,减少传动噪音。德国HOPAZ的研究表明,扭矩恒定时,小齿宽高于大齿宽噪声曲线梯度。同时,增加齿轮宽度可以提高齿轮的承载能力,提高减速器的载荷力矩。
三减速器内齿轮节距和压力角
小齿距可保证更多齿同时接触,齿轮重叠,减少单齿轮的挠曲,减少传动噪声,提高传动精度。因为小压力角齿轮接触角和侧面重叠比都很大,所以工作噪音小,准确度高。
四减速器内齿轮位移系数的选择
正确选择位置系数,不仅可以拟合中心距离,防止齿轮根切割,满足同心条件,提高齿轮的传输性能,提高载荷能力,提高齿轮寿命,还可以有效控制横向间隙、温升和噪声。在封闭式齿轮传动中,硬齿面(硬度:350HBS)上齿轮的主要失效形式通常是根据弯曲疲劳强度设计的齿根疲劳断裂。选择位移系数时,确保啮合齿具有相同的弯曲强度。对和软牙齿表面(硬度# lt350HBS)的齿轮主要是疲劳点蚀的,这种齿轮传动设计通常是根据接触疲劳强度进行的,在选择位移系数时,必须尽可能多地保证接触疲劳强度和疲劳寿命。
合理选择位移系数的限制如下:
确保切割的齿轮不被断根。
确保齿轮传动的平稳性,匹配度必须大于1,一般要求必须大于1.2。
确保齿顶有一定厚度。
当一对齿轮与齿轮啮合时,如果一圈的渐开线渐开线与另一圈的异根接触,由于过渡曲线不是渐开线,接触点的共线不能通过固定节点,可能会发生传动比变化。还可以防止两个轮子移动。选择位移系数时,应避免这种“变换曲线干涉”。
5减速器内齿轮齿形修剪(修剪和根修改)和齿尖倒角。
将齿顶的齿形切削得比正确的渐开线曲线略凸。齿轮齿面受外力变形时,可以防止对啮合齿轮的干涉,减少噪音,延长齿轮寿命。请注意不能过度修饰。过度修饰等于增加齿形误差,会对啮合产生不利影响。
6齿轮声辐射特性分析
在选择不同结构形式的齿轮时,建立特定结构的声辐射模型,并进行动力学分析,对齿轮传动系统噪声进行预先评估。可以根据用户的不同要求(使用地点、无人值守与否、城市内、地面、地下建筑物是否有特定要求、是否有噪声保护、没有其他特定要求)来满足。
7减速器动力源工作速度
在不同转速条件下,对减速器的试验表明,减速器输入速度增加,噪声也会增加。
8减速器箱体结构
实验研究表明,圆柱盒的使用有利于减震,在其他条件相同的情况下,圆柱盒的噪音水平平均比其他类型的盒子低5dB。通过对减速器箱体进行共振测试,找到共振位置,增加适当的加强筋(板),可以提高箱体的刚度,减少箱体的振动,减少噪音。在多级传动中,瞬间传动比的变化要尽可能小,以保证传动平稳、冲击和振动小、噪音低。
制造原因及对策1减速器内齿轮误差影响
齿轮制造过程锯齿错误、基本节距偏差、齿向错误和齿圈径向跳动错误是导致行星减速器传动噪声的主要错误。也是控制行星减速器传动效率的问题点。现在用齿形误差和齿向误差简单说明一下。
锯齿误差小、齿面粗糙度小的齿轮,在相同的实验条件下,噪音比普通齿轮小10dB。齿距误差较小的齿轮,在相同的实验条件下,噪音水平比普通齿轮小6 ~ 12dB。但是,如果存在齿隙错误,载荷对齿轮噪声的影响将减少。
齿向误差会导致传动功率无法传递到总齿宽,接触区域旋转到齿的这个端面或那个端面,局部力会增加齿轮齿挠曲,从而提高噪音水平。但是,负载较高时,齿变形可以部分弥补齿向错误。
2部件同心和动态平衡
组装不同的心会导致轴运行不平衡,齿轮啮合一半松的一半,噪音加剧。高精度齿轮传动装配时的不平衡会严重影响传动系统精度。
三减速器内齿表面硬度
随着齿轮硬齿面技术的发展,承载能力大、体积小、重量轻、传动精度高的特点正在扩大应用领域。但是,为了获得硬化牙齿表面使用的渗碳硬化,齿轮变形,增加了齿轮传动噪声,缩短了寿命。要想减少噪音,就要完成齿面。目前,除了传统的研磨方法外,还开发了通过修改齿顶和齿根或同时减少主手动轮的齿形来减少齿轮啮合和啮合冲击,从而减少齿轮传动噪音的景平面刮削方法。(威廉莎士比亚,Northern Exposure(美国电视剧),齿轮,齿轮,齿轮,齿轮,齿轮,齿轮)
四减速器系统指标验证
装配前零件的加工精度和零件
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。
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
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