齒輪傳動噪聲的成因及對策

時間：2016-01-01作者：東莞市威格自動化設(shè)備有限公司瀏覽：218

傳統(tǒng)衡量齒輪傳動性能的兩個主要因素是：負(fù)載能力和疲勞壽命，沒有將傳動噪音計(jì)入主要因素。隨著ISO14000、ISO18000兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的相繼頒布，控制齒輪傳動噪音這一因素的重要性日趨明顯。目前已知的齒輪噪音形成因素，大致可按設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用維護(hù)等幾個方面分別歸類。
設(shè)計(jì)原因及對策
1．質(zhì)量等級
設(shè)計(jì)齒輪傳動系統(tǒng)時，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，殊不知質(zhì)量等級是齒輪產(chǎn)生噪聲等級的標(biāo)記。美國齒輪制造協(xié)會曾通過大量的齒輪研究，確認(rèn)高質(zhì)量等級齒輪比低質(zhì)量等級齒輪產(chǎn)生的噪聲要小的多。因此，在經(jīng)濟(jì)條件允許時，應(yīng)盡可能提高齒輪的質(zhì)量等級，來減小齒輪噪聲。
2．齒輪寬度
在齒輪傳動系統(tǒng)允許時，增加齒寬，可以減少恒定扭矩下的單位負(fù)荷。降低輪齒饒曲，減少噪聲激勵，從而降低傳動噪聲。德國H奧帕茲的研究表明，扭矩恒定時，小齒寬比大齒寬噪聲曲線梯度高。
3．齒距和壓力角
小齒距能保證有較多的輪齒同時接觸，齒輪重疊增多，減少單個齒輪饒曲，降低傳動噪聲。
較小的壓力角由于齒輪接觸角和橫向重疊比都比較大，運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲小。
4．運(yùn)轉(zhuǎn)速度
根據(jù)德國H奧帕茲的試驗(yàn)研究表明，隨著齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)速度增加，噪聲等級提高。


5．齒輪箱結(jié)構(gòu)
試驗(yàn)研究表明，采用圓筒形箱體對減震有利，在其他條件相同的情況下，普通結(jié)構(gòu)齒輪箱體的噪聲級比圓筒形箱體噪聲級平均高6dB。
對齒輪箱體進(jìn)行共振測試，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，降低噪聲。
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，對其特定結(jié)構(gòu)建立聲輻射模型，進(jìn)行動力學(xué)分析，對齒輪傳動系統(tǒng)噪聲進(jìn)行預(yù)先評估。以便生產(chǎn)者根據(jù)使用者的不同使用要求（使用場所，是否無人造作，是否在城區(qū)內(nèi)，地上及地下建筑物有無特定要求，是否有噪聲防護(hù)，有無其他特定要求）滿足之。
制造原因及對策
1．誤差影響
齒形誤差、齒距誤差、齒向誤差是制造過程原因，導(dǎo)致傳動噪聲主要誤差。
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，其噪聲級比普通齒輪要小6~12dB。但如果要齒距誤差存在，負(fù)載對齒輪噪聲的影響將會減少。
齒向誤差將導(dǎo)致傳動功率不由全齒寬傳遞，接觸區(qū)轉(zhuǎn)向齒的這端或那端，因局部受力增大輪齒擾曲，導(dǎo)致噪聲級提高。但在高負(fù)載時，齒變形可以部分彌補(bǔ)齒向誤差。
2．裝配同心度和動平衡
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。高精度齒輪傳動裝配時的不平衡將嚴(yán)重影響傳動系統(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、傳動質(zhì)量好等特點(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)致齒輪傳動噪聲增大，壽命縮短。為減少噪聲，需對齒面進(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**和齒根，或把主被動輪的齒形都調(diào)小，來減少齒輪嚙入與嚙出沖擊，從而減少齒輪傳動噪音。
4．系統(tǒng)指標(biāo)檢定
在裝配前零部件的加工質(zhì)量及對零部件的選配方法（完全互換，分組選配，單件選配等），將會影響到系統(tǒng)裝配后的精度等級，其噪聲等級也在影響范圍之內(nèi)，因此，裝配后對系統(tǒng)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢定（或標(biāo)定），對控制系統(tǒng)噪聲是很關(guān)鍵的。


安裝原因及對策
1．減振和阻斷措施
對齒輪傳動系統(tǒng)在安裝時應(yīng)盡力避免機(jī)身與基礎(chǔ)支撐及連接件之間發(fā)生共振，產(chǎn)生噪聲。齒輪傳動系統(tǒng)常常會發(fā)生一只或幾只齒輪在某些速度范圍內(nèi)產(chǎn)生共振，除設(shè)計(jì)原因外，與安裝時未經(jīng)空試就出共振位置。并采取相應(yīng)減振或阻斷措施有直接關(guān)聯(lián)。某些要求低傳動噪聲和振動的齒輪傳動系統(tǒng)（如檢測儀器），應(yīng)選用高韌性，高阻尼的基礎(chǔ)材料（如冶金設(shè)計(jì)研究院研制的環(huán)氧樹脂砂漿基礎(chǔ)材料）來減少噪聲和振動的發(fā)生。
2．幾何精度調(diào)整
由于安裝時幾何精度未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，導(dǎo)致傳動系統(tǒng)發(fā)生共振，產(chǎn)生噪聲是經(jīng)常發(fā)生的。
3．零部件松動
在安裝時由于個別零部件的松動（如軸承預(yù)緊機(jī)構(gòu)，軸系定位機(jī)構(gòu)，撥叉限位機(jī)構(gòu)等），導(dǎo)致系統(tǒng)定位不準(zhǔn)，非正常位置嚙合，軸系移動，產(chǎn)生振動和噪聲。
4．傳動部件損壞
在安裝時由于不當(dāng)操作損傷傳動部件，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)動不準(zhǔn)確或運(yùn)動失穩(wěn)；高速運(yùn)動部件由于受損導(dǎo)致油膜振動；人為造成運(yùn)動件動不平衡；都產(chǎn)生振動和噪聲。這些原因在安裝過程中都是必須注意和盡量避免的。對無法修復(fù)的損傷零部件，必須予以更換，以保證系統(tǒng)獲得穩(wěn)定的噪聲等級。
使用維護(hù)原因及對策
對齒輪傳動系統(tǒng)正確的使用維護(hù)雖不能降低系統(tǒng)噪聲等級，但卻能防止其指標(biāo)劣化。
1．傳動系統(tǒng)內(nèi)部清潔
傳動系統(tǒng)內(nèi)部的清潔是保證齒輪正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基本條件，任何雜質(zhì)污物的進(jìn)入都將影響并損傷齒輪傳動系統(tǒng)，較終導(dǎo)致噪聲的產(chǎn)生。
2．系統(tǒng)正常工作的工作溫度
保證傳動系統(tǒng)正常的工作溫度，防止系統(tǒng)因過大的溫升產(chǎn)生變形，導(dǎo)致非正常嚙合，可以防止噪聲的增大。
3．及時的潤滑和正確使用油品
不認(rèn)真的潤滑和錯誤的使用油品都將對系統(tǒng)產(chǎn)生不可估量的損害。保證系統(tǒng)得到及時正確的潤滑，可使系統(tǒng)保持在一定的噪聲等級范圍內(nèi)，延緩劣化趨勢。對油品的正確使用和選擇，可保證系統(tǒng)安全有效運(yùn)行，穩(wěn)定噪聲等級。
4．對齒輪運(yùn)動系統(tǒng)的正確使用
按照系統(tǒng)正常操作順序使用它，可以max限度地避免系統(tǒng)的損傷及損壞，保證穩(wěn)定的噪聲等級。在系統(tǒng)的正常負(fù)載范圍使用系統(tǒng)，因?yàn)辇X輪傳動系統(tǒng)傳動噪聲隨負(fù)載的增加而增大。
5．定期維護(hù)與保養(yǎng)
定期的維護(hù)保養(yǎng)（換油，更換已磨損零部件，緊固件松動部件，清除系統(tǒng)內(nèi)部雜物，調(diào)整各部間隙至標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值，檢定各項(xiàng)幾何精度等。）可以提高系統(tǒng)抵抗噪聲等級劣化能力，維持系統(tǒng)狀態(tài)穩(wěn)定。
結(jié)論
齒輪傳動噪聲控制是一個系統(tǒng)工程，它涉及了齒輪傳動設(shè)計(jì)，制造，安裝，使用維護(hù)直至較新的全過程，它不僅對設(shè)計(jì)者，生產(chǎn)制造者，也對安裝使用維護(hù)保養(yǎng)者提出了諸多要求，上述任何環(huán)節(jié)未受到有效控制，齒輪傳動噪聲控制都將歸與失效。


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