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    高速分散機齒輪噪音大如何解決

    文章編輯:【本站】發布日期:2021-03-15 17:32:14

    齒輪傳動是機械傳動的重要形式,它具有工作可靠、壽命長、結構緊湊、傳動比準確、傳動效率高、速度和功率的適用范圍較廣等優點。而齒輪傳動產生的噪聲是機械類所產生噪聲的主要因素,因此,研究齒輪的優化降噪具有重要的意義。
    1 齒輪傳動噪聲產生的機理
    齒輪嚙合傳動時,嚙齒面上存在相對運動,因此齒輪嚙合處將產生滑動摩擦力,相對滑動速度方向反向時,摩擦力大小、方向的改變導致嚙合點間產生“節點脈沖”現象,此現象也是齒輪在理論嚙合條件下存在的齒輪噪聲源,而且隨著齒輪傳動效率增大、轉速提高,其表面精度降低,噪聲變大。
    此外,在齒輪的受力過程中,會產生一定程度的彈性變形,使齒輪運轉不勻,產生轉角誤差,導致對齒輪系的沖擊激勵,形成“嚙合齒輪力”,因此“節點脈沖”和“嚙合沖擊力”都是齒輪傳動中噪聲的產生源。
    2 齒輪噪聲的產生因素
    齒輪噪聲的產生因素有許多,在齒輪傳動噪聲產生的原因當中,組裝占15%、設計占35%、制造占30%、使用占20%,如圖1所示。
    3 降低齒輪傳動噪聲的優化方案
    3.1 材料的選擇
    齒輪的材料最常用的是鋼,其次是鑄鐵,還有有色金屬、非金屬等,但某些惡劣工作條件下的齒輪,用中碳鋼或中碳低合金鋼也不能保證使用性能,這時應選用合金碳鋼(20CrMnTi、20CrMnMo),如表1所示,對于重載荷、有沖擊的齒軸及齒輪,優先選用20CrMnMo用于制造大齒輪。同時,隨著非金屬材料制造的零件強度和精度的提高,非金屬的彈性模量小,傳動時的噪聲小。所以,一對嚙合的齒輪,小齒輪用非金屬材料,大齒輪用金屬材料可降低傳動的噪聲,而在非金屬材料的選擇上,應考慮到非金屬材料的導熱性和耐熱性較差,可選擇導熱性好、硬度高的石墨烯材料。
    3.2 齒輪參數的選擇
    3.2.1 降低模數
    當分度圓直徑一定時,有效的降低模數,不僅能減小齒面的滑動速度,減小磨損及膠合的危險性,降低噪音,而且降低了加工成本。
    3.2.2 齒輪機構選擇
    如降低模數無法滿足時,可考慮采用斜齒圓柱齒輪傳動,其傳動時,兩嚙合齒面的接觸線與軸線方向成一螺旋角,因為螺旋角的作用從而改變了其嚙合方式,這樣不但延長了每對輪齒的嚙合時間,增加了重合度,從而減少了輪齒傳動的沖擊、振動及噪聲,提高了傳動的平穩性。在實際應用中,采用斜齒圓柱齒輪并增加螺旋角,可有效降低噪聲。
    3.3 加工工藝方面
    3.3.1 齒形修緣
    一對嚙合的齒輪,將齒頂部分的一小部分漸開線齒廓向齒體內部作修緣切深,也就是使其局部的壓力角經過修正比之前壓力角的角度大,因此,修緣部分較為圓滑,與另一齒相嚙合,其平穩性增大,動載荷減小,從而降低噪聲。
    3.3.2 增加結構阻尼
    在齒輪表面涂上一層內阻尼材料,如減振劑、油漆因子等,齒輪涂裝阻尼后,振動幅度衰減,產生彈性滯后效應,用以吸收振動能量轉化為熱能,從而達到減振降噪目的。
    4 基于PROE和ADAMS的齒輪傳動噪聲仿真
    4.1 齒輪傳動噪聲仿真
    以PROE和ADAMS軟件為基礎,對齒輪的嚙合進行仿真,如圖2和圖3所示。
    4.2 仿真結果
    通過PROE和ADAMS程序進行數據仿真,加入新材料后的齒輪噪聲值如表2所示。
    5 結語
    齒輪傳動噪聲的優化設計是一項系統工程,要從選材、參數選擇、工藝設計等方面對齒輪進行優化設計,從而減弱和消除齒輪產生的噪聲,它們之間相互影響,相互聯系,若任何一個環節未得到有效控制,都將引起降噪失敗的連鎖反應,所以需要我們積累大量的經驗,不斷研究齒輪噪聲產生的因素,從而實現齒輪的降噪,使其符合噪聲指標和加工精度方面的要求。


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