大連齒輪傳動噪聲產(chǎn)生原因及控制

    齒輪傳動的噪音是很早以前人們就關(guān)注的問題。但是人們一直未完全解決這一問題，因為齒輪傳動中只要有很少的振動能量就能產(chǎn)生聲波形成噪音。噪音不但影響周圍環(huán)境，而且影響機(jī)床設(shè)備的加工精度。由于齒輪的振動直接影響設(shè)備的加工精度，滿足不了產(chǎn)品生產(chǎn)工藝要求。因此，如何解決變速箱齒輪傳動的噪音尤為重要。下面談?wù)剻C(jī)械設(shè)備設(shè)計和修理中消除齒輪傳動噪音的幾種簡單方法。

1 噪音產(chǎn)生的原因

1.1 轉(zhuǎn)速的影響

    齒輪傳動若轉(zhuǎn)速較高，則齒輪的振動頻率增高，嚙臺沖擊更加頻繁，高頻波更高。據(jù)有關(guān)資料介紹， 轉(zhuǎn)速在1400轉(zhuǎn)/分鐘時產(chǎn)生的振動頻率達(dá)5000H。產(chǎn)生的聲波達(dá)88dB形成噪音軟。一般光學(xué)設(shè)備變速箱輸出軸的轉(zhuǎn)速都較高。高達(dá)2000~2800轉(zhuǎn)/分鐘。因此， 光學(xué)設(shè)備要解決噪音問題是需要研究的。

1.2 載荷的影響

    我們將齒輪傳動作為一個振動彈簧體系，齒輪本身作為質(zhì)量的振動系統(tǒng)。那么該系統(tǒng)由于受到變化不同的沖擊載荷，產(chǎn)生齒輪圓周方向扭轉(zhuǎn)振動，形成圓周方向的振動力。加上齒輪本身剛性較差就會產(chǎn)生周期振幅出現(xiàn)噪音。這種噪音平穩(wěn)而不尖叫。

1.3 齒形誤差的影響

    齒形誤差對齒輪的振動和噪音有敏感的影響。齒輪的齒形曲線偏離標(biāo)準(zhǔn)漸開線形狀，它的公法線長度誤差也就增大。同時齒形誤差的偏離量使齒頂與齒根互相干擾，出現(xiàn)齒頊棱邊嚙合，從而產(chǎn)生振動和噪音。

1.4 共振現(xiàn)象的影響

    齒輪的共振現(xiàn)象是產(chǎn)生噪音的重要原因之一。所謂共振現(xiàn)象就是一個齒輪由于剛性較差齒輪本身的固有振動頻率與嚙合齒輪產(chǎn)生相同的振動頻率，這時就會產(chǎn)生共振現(xiàn)象。由于共振現(xiàn)象的存在，齒輪的振動頻率提高，產(chǎn)生高一級的振動噪音。要解決共振現(xiàn)象的噪音問題， 只有提高齒輪的剛性。

1.5 嚙合齒面的表面粗糙度影響

    齒輪嚙合面粗糙度會激起齒輪圓周方向振動，表面粗糙度越差，振動的幅度越大，頻率越高，產(chǎn)生的噪音越大。

1.6 潤滑的影響

    對嚙合齒輪齒面潤滑良好可以減少齒輪的振動力，它與潤滑的方法有關(guān)。據(jù)有關(guān)資料介紹，齒輪箱中企圖增加潤滑油的數(shù)量，提高潤滑油面的高度或用潤滑粘度較高的潤滑油來減少齒輪箱的振動和噪音其收效甚少。若采用齒輪嚙合面上充分注入潤滑的方法進(jìn)行強(qiáng)制性潤滑，結(jié)果嚙合面的沖擊性顯著減少。

2 大連齒輪加工齒輪設(shè)備設(shè)計時應(yīng)考慮的問題

2.1 影響齒輪噪音的基本因素

    普遍認(rèn)為，影響齒輪噪音的基本因素為：載荷、速度、齒輪箱和軸承的機(jī)械性能、傳動誤差。由于齒輪箱是被用來傳遞在一固定速度或變速情況下的事先要求的負(fù)載，我們就不能控制上述的前兩個參數(shù)。第3個參數(shù)則應(yīng)由設(shè)計者來確定，設(shè)計者必須考慮正在被設(shè)計的齒輪箱的剛度和質(zhì)量以及所采用的軸承的規(guī)格型號。但是，由于齒輪箱載荷和速度的要求，這可能是齒輪設(shè)計者在對軸承型號的選擇上只有很小的余地。第4個參數(shù)是設(shè)計者和齒輪檢驗人員兩者共同承擔(dān)的責(zé)任。設(shè)計者必須規(guī)定他所能接受的最大傳動誤差，而檢驗人員則必須保證齒輪被加工在圖紙給出的公差范圍之內(nèi)。

2.2 影響齒輪噪音的主要因素

    設(shè)計者可控制的、影響齒輪噪音的最主要因素就是齒輪的傳動誤差。所以，設(shè)計者給出這個誤差值是必須慎重的。例如一個汽車齒輪箱，它帶有4檔前進(jìn)速度和1檔倒退速度的普通人控變速箱，每個齒輪和第4齒輪嚙合時的傳動誤差是參照了標(biāo)準(zhǔn)齒輪進(jìn)行測量的。由于這臺特殊齒輪箱的設(shè)計，具有擺動齒的特性，結(jié)果能從輸人端到輸出端的傳動誤差從最大值變到最小值，即有一個跳動的影響。如果對汽車?yán)锩鏃l件不變的同一齒輪箱里不同的齒輪組合的噪音畫出最大總傳動誤差的圖表，這圖表表明在極限范圍內(nèi)放射出的噪音是與齒輪的總傳動誤差成比例的，即噪音

dB=Kδ

式中，K一為齒輪常數(shù)；δ一傳動誤差。

    某公司設(shè)計的齒輪箱，一直都非常注意噪音問題。在設(shè)計上就采取了措施，努力從源頭上減小齒輪噪音。除在所有齒輪或齒輪軸圖紙的嚙合特性表上給出相應(yīng)的傳動誤差(齒距累積公差、齒距極限偏差等)最大、最小值之外，對于某些大型齒輪，齒寬較大，還要求對齒輪修形，增加齒輪副之間的嚙合率，減小齒輪噪音。

3.噪音消除方法

    機(jī)械設(shè)備大修理中，消除齒輪傳動的噪音，主要有以下幾種方法。

3.1 直齒輪傳動改為斜齒輪傳動

    斜齒輪傳動平穩(wěn)，嚙合沖擊少，不易產(chǎn)生共振現(xiàn)象。所以用直齒輪傳動改為斜齒輪傳動是解決齒輪傳動噪音的一個重要方法。例如，某廠G P 5高速拋光機(jī)變速箱原設(shè)計為直齒輪傳動。變速箱在運轉(zhuǎn)過程中振動大，噪音響。用戶要求我們在大修中解決這一問題。后經(jīng)過廠技術(shù)人員的研究，把一對直齒輪改為斜齒輪傳動，結(jié)果齒輪箱中的噪音顯著減少。滿足了用戶的要求。現(xiàn)在該廠所有的G P 5拋光機(jī)變速箱都進(jìn)行了這一技術(shù)改造獲得了滿意的效果。

3.2 利用離心潤滑法

    利用離心潤滑法提高齒輪的嚙合精度是解決齒輪噪音的另一種方法。某廠DM100中型磨邊機(jī)由于變速箱噪音大，影響設(shè)備的加工質(zhì)量。為了消除變速箱中的噪音，技術(shù)人員首先把變速箱中的齒輪進(jìn)行認(rèn)真檢查并更換了嚴(yán)重磨損的齒輪，然后把更換的齒輪設(shè)計成如圖1所示的形狀。在齒底上鉆一小孔， 利用離心力把油從孔中的齒面噴油進(jìn)行強(qiáng)制性的潤滑。采用這種方法潤滑齒面能減少齒輪傳動共振現(xiàn)象產(chǎn)生，齒輪的傳動噪音顯著減少，解決了變速箱的噪音。

3.3 齒形修正法

    由于齒形誤差，產(chǎn)生齒輪的齒頂嚙合，嚙合精度較差。為了提高嚙合精度我們采用齒形修正法消豫齒輪的噪音效果也很好。首先，我們在齒面上涂上紅丹粉進(jìn)行嚙合研后， 然后用什錦修正齒輪的嚙合點， 使齒輪的嚙合點盡量分布在分度園附近，提高齒輪的嚙合精度。齒輪經(jīng)精心安裝好后， 齒輪的傳動精度顯著提高，達(dá)到了消除噪音的目的.