齒輪傳動(dòng)產(chǎn)生噪聲原因與分析
發(fā)布時(shí)間:2021-03-09
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【齒輪傳動(dòng)產(chǎn)生噪聲原因與分析】
一般會(huì)導(dǎo)致齒輪傳動(dòng)產(chǎn)生噪聲有兩方面原因,一方面,當(dāng)齒輪進(jìn)行嚙合的時(shí)候,因?yàn)辇X輪與齒輪相互之間會(huì)進(jìn)行滑動(dòng),從而產(chǎn)生一種力,那就是摩擦力,與此同時(shí)它的方向也會(huì)不斷地發(fā)生改變,在碰撞的這一過程當(dāng)中就會(huì)使得嚙合沖力出現(xiàn),這樣就造成了噪聲;另外一個(gè)方面,當(dāng)齒輪在進(jìn)行振動(dòng)的時(shí)候,往往對(duì)于減速器當(dāng)中的空氣在一定程度上起到了激勵(lì)作用,由于空氣自身能夠膨脹和壓縮,所以當(dāng)其受到了振動(dòng)影響之后,自然而然會(huì)出現(xiàn)膨脹或者是壓縮這種現(xiàn)象,而且也會(huì)產(chǎn)生聲波,形成噪聲。
一、齒輪傳動(dòng)出現(xiàn)噪聲的原因
齒輪進(jìn)行傳動(dòng)的時(shí)候,因?yàn)槭艿搅搜b配精度與制造精度等多個(gè)不同因素的影響,所以就會(huì)使其出現(xiàn)噪聲這種情況。
1、嚙合沖擊
當(dāng)一對(duì)齒輪在進(jìn)行嚙合的時(shí)候,輪齒就會(huì)受到力,那么在這一過程中肯定就會(huì)使其出現(xiàn)沖擊變形。但是有新的輪齒在進(jìn)行嚙合之后,在一定程度上把以前輪齒嚙合載荷降低了,所以受到?jīng)_擊而發(fā)生變形的那部分齒輪會(huì)變回原來的形狀,還給了齒輪體切向加速度。與此同時(shí),由于以前那些輪齒在嚙合之后把原來的形狀改變了,造成了新的輪齒在進(jìn)行嚙合時(shí)沒有辦法獲得理論齒廓的平滑接觸,這樣就出現(xiàn)了碰撞現(xiàn)象,最終產(chǎn)生了嚙合沖力。當(dāng)齒輪受到了沖擊力的影響之后,肯定會(huì)使其產(chǎn)生比如軸向與徑向以及圓周等多種振動(dòng),所以出現(xiàn)了噪聲。
2、脈動(dòng)沖擊
當(dāng)漸開線齒輪進(jìn)行傳動(dòng)的時(shí)候,齒輪當(dāng)中輪齒接觸點(diǎn)通常會(huì)在嚙合線上按照順序一直進(jìn)行著運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過一系列研究表明,由于齒輪傳動(dòng)的時(shí)候其嚙合點(diǎn)的位置在不斷地發(fā)生著變化,所以嚙合線上齒廓之間進(jìn)行滑動(dòng)而產(chǎn)生的速度也會(huì)有所區(qū)別,嚙合開始與結(jié)束這兩個(gè)點(diǎn)在這當(dāng)中最大,節(jié)圓切點(diǎn)在這當(dāng)中的滑動(dòng)速度是零,除此之外,其與滑動(dòng)速度的大小及方向也會(huì)發(fā)生變化。因?yàn)檫@些原因的出現(xiàn),肯定會(huì)使得摩擦力也發(fā)生變化,從而產(chǎn)生了節(jié)線沖力。摩擦力的滑動(dòng)速度和節(jié)線沖力大小之間有著直接密切的聯(lián)系。所以說,齒輪摩擦力會(huì)隨著齒輪傳動(dòng)功率的增大而逐漸減弱,而脈動(dòng)沖擊就會(huì)逐漸地增大。輪齒嚙合時(shí)沒有辦法預(yù)防脈動(dòng)沖擊的出現(xiàn),脈動(dòng)沖擊的出現(xiàn)必然會(huì)讓齒輪出現(xiàn)振動(dòng),從而產(chǎn)生了噪聲。
二、齒輪傳動(dòng)噪聲分析
如果想要使得齒輪傳動(dòng)噪聲有所降低,那么前提就是需要對(duì)其產(chǎn)生噪聲的類別與機(jī)理進(jìn)行詳細(xì)的分析。
1、類別
通常能夠把齒輪傳動(dòng)噪聲分成兩類,一類是自鳴噪聲,另外一類是加速度噪聲。
自鳴噪聲,指的就是齒輪輪齒在嚙合時(shí)由于受到了嚙合力的影響,所以就會(huì)使得所有部件出現(xiàn)振動(dòng),從而形成的聲輻射。
加速度噪聲,指的就是輪齒嚙合過程當(dāng)中,因?yàn)槠涫艿搅撕艽蟮臎_擊之后,不僅會(huì)使得加速度產(chǎn)生,而且還擾動(dòng)了其他不同的介質(zhì),從而形成的聲輻射。
2、機(jī)理
從開齒齒輪傳動(dòng)這一角度來說,從傳動(dòng)軸與輪體等這些不同的地方產(chǎn)生了自鳴噪聲,從輪齒沖擊這個(gè)地方產(chǎn)生了加速度噪聲。站在閉式齒輪傳動(dòng)這一角度上來講,在齒輪體產(chǎn)生振動(dòng),然后對(duì)傳動(dòng)軸進(jìn)行運(yùn)用之后,使得支座出現(xiàn)了振動(dòng)現(xiàn)象,在此基礎(chǔ)上經(jīng)過齒輪箱箱壁的振動(dòng)就會(huì)產(chǎn)生自鳴噪聲。而加速度噪聲是在對(duì)于輪齒箱當(dāng)中的空氣進(jìn)行輻射的前提條件下,然后運(yùn)用齒輪箱進(jìn)行輻射。從這當(dāng)中能夠看出,齒輪傳動(dòng)噪聲的大小除了和輪齒嚙合動(dòng)態(tài)激勵(lì)之間有著直接密切地聯(lián)系之外,與此同時(shí)和箱體結(jié)構(gòu)與輪體結(jié)構(gòu)等也有關(guān)系。
齒輪傳動(dòng)產(chǎn)生噪聲的原因具體表現(xiàn)在了以下幾點(diǎn):
第一,齒輪箱和輪系的接觸精度相對(duì)來說不是非常高,軸承間隙不是很合理等。
第二,在進(jìn)行加工齒輪的時(shí)候,齒輪的粗糙度非常大與齒輪形狀之間存在相對(duì)來說比較大的誤差等。
第三,在進(jìn)行設(shè)計(jì)齒輪的時(shí)候,齒輪箱的結(jié)構(gòu)沒有具備科學(xué)合理性與沒有對(duì)于齒廓的形狀進(jìn)行修理或者是修理不是非常嚴(yán)格等。
3、齒輪傳動(dòng)噪聲具體控制措施
通過對(duì)于齒輪傳動(dòng)噪聲進(jìn)行了詳細(xì)的分析之后,下面從齒輪的材料方面與種類方面以及集合參數(shù)方面等來對(duì)齒輪傳動(dòng)噪聲進(jìn)行有效控制。
材料:
在選擇齒輪材料的時(shí)候,在其強(qiáng)度允許的前提條件下應(yīng)當(dāng)選擇使用一些高阻尼材料,從而對(duì)于噪聲控制起到了一定的作用。因?yàn)榉墙饘俨牧贤ǔD軌蚴沟谜駝?dòng)大大地減小,從根本上降低了噪聲,在使得其使用要求得到滿足的基礎(chǔ)上,大齒輪應(yīng)該選擇使用一些金屬材料,而小齒輪應(yīng)該選擇使用一些非金屬材料,只有做到這樣才能夠讓噪聲得到控制。
種類:
輪齒嚙合情況往往與齒輪的種類之間有著一定的聯(lián)系,齒輪當(dāng)中的直齒輪輪齒在進(jìn)行接觸的時(shí)候?qū)儆邶X輪寬度的接觸線,雖然斜齒輪也屬于線接觸,與直齒輪不同的是斜齒輪是通過齒頂一端而進(jìn)行嚙合,在最初階段接觸線慢慢地在變長,然后又慢慢地變短,最終與嚙合脫離了之后才會(huì)結(jié)束。因?yàn)榕c直齒輪傳動(dòng)相互進(jìn)行比較的話,斜齒輪傳動(dòng)具有多個(gè)方面的優(yōu)勢,比如,斜齒輪傳動(dòng)嚙合線相對(duì)來說比較大與承載能力也比較高等等,這樣斜齒輪傳動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲自然也會(huì)低于直齒輪傳動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲。所以,在選擇齒輪的時(shí)候,應(yīng)當(dāng)盡可能選擇斜齒輪。
集合參數(shù):
模數(shù)。如果齒輪的載荷相對(duì)來說比較大,那么就需要對(duì)于比較大的模數(shù)來進(jìn)行選擇使用,在這個(gè)時(shí)候齒根彎曲變形成為了一個(gè)非常重要的因素,而且齒輪的模數(shù)越大的話,對(duì)于控制噪聲所起到的作用也就越大。如果齒輪的傳遞功率比較小,那么就需要對(duì)于比較小的模數(shù)來進(jìn)行選擇使用,在這個(gè)時(shí)候齒輪加工誤差作為了一個(gè)非常重要的因素,選用比較小的模數(shù)能夠讓齒輪的齒數(shù)大大地增加,對(duì)于提高齒輪傳動(dòng)的平衡性具有極其重要的意義,從而降低了齒輪傳動(dòng)噪聲。
直徑和齒數(shù)。假如已經(jīng)確定了齒輪的模數(shù),這時(shí)不管是對(duì)其直徑進(jìn)行了改變,還是對(duì)其齒數(shù)進(jìn)行了改變,都肯定會(huì)使得彎曲量或者是彈性剛度在不同程度上發(fā)生變化。從某種角度上來說,雖然加工精度與直徑之間沒有很大的聯(lián)系,可是如果直徑逐漸增大了之后,噪聲的輻射面積自然而然也會(huì)不斷地增大。所以必須把齒輪的直徑盡量減小。
控制箱體噪聲
制作箱體的一系列過程當(dāng)中,應(yīng)當(dāng)把橡膠涂在箱體里邊或者是盡可能對(duì)于那些高阻尼材料進(jìn)行選擇使用,這樣能夠控制噪聲。除此之外,也可以把箱體內(nèi)壁在一定程度上進(jìn)行加厚,不僅能夠使其剛度得到了顯著性提高,而且也使得振動(dòng)大大地減小了,最終使得噪聲得到了控制。
結(jié) 語
總而言之,齒輪傳動(dòng)噪聲和軸承安裝精度以及軸剛度等有著一定的聯(lián)系,如果想要使其噪聲真正的得到控制,那么就必須從制造和使用以及設(shè)計(jì)等多個(gè)不同的方面進(jìn)行研究,然后采用有效的控制措施,從而才會(huì)使得目標(biāo)得到實(shí)現(xiàn)。
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