傳統(tǒng)衡量減速機性能的三個主要因素是:負載能力、疲勞壽命和運轉(zhuǎn)精度,往往忽略了傳動噪音。隨著ISO14000、ISO18000兩項標準的相繼頒布,控制減速機傳動噪音這一因素的重要性日趨明顯,工業(yè)發(fā)展與需求對減速機的傳動誤差要求更為嚴格,對噪聲控制的要求也越來越高。
目前,減速機噪音形成因素,大致可從內(nèi)、外嚙合齒輪的設(shè)計、制造、安裝、使用維護等幾個方面進行分析。
設(shè)計原因及對策
1減速機內(nèi)部齒輪精度等級
設(shè)計減速機時,設(shè)計者往往從經(jīng)濟因素考慮,盡可能比較經(jīng)濟的確定齒輪精度等級,忽略精度等級是齒輪產(chǎn)生噪聲與側(cè)隙的標記。美國齒輪制造協(xié)會曾通過大量的齒輪研究,確定高精度等級齒輪比低精度等級齒輪產(chǎn)生的噪聲要小的多。因此,在條件允許的情況下,應(yīng)盡可能提高齒輪的精度等級,既能減少傳動誤差,又可減小噪聲。
2減速機內(nèi)部齒輪寬度
在減速機傳動空間允許時,增加齒輪寬度,可以減少恒定扭矩下的單位負荷。降低輪齒撓曲,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。同時增長齒輪寬度還能加大齒輪的承載能力,提高減速機的承載力矩。
3減速機內(nèi)部齒輪的齒距和壓力角
小齒距能保證有較多的輪齒同時接觸,齒輪重疊增多,減少單個齒輪撓曲,降低傳動噪聲,提高傳動精度。較小的壓力角由于齒輪接觸角和橫向重疊比都比較大,因此運轉(zhuǎn)噪聲小、精度高。
4減速機內(nèi)部齒輪變位系數(shù)選擇
正確合理選擇變位系數(shù),不但可以湊合中心距,避免齒輪根切,保證滿足同心條件,改善齒輪的傳動性能和提高其承載能力及提高齒輪的使用壽命,還可以有效控制側(cè)隙、溫升與噪聲。在閉式齒輪傳動中,對與硬齒面(硬度:350HBS)的齒輪,其主要失效形式是齒根疲勞折斷,這種齒輪傳動設(shè)計一般是按彎曲疲勞強度來進行的,在選擇變位系數(shù)時,應(yīng)保證使相嚙合的輪齒具有相等的彎曲強度。對與軟齒面(硬度#lt;350HBS)的齒輪,其主要失效形式是疲勞點蝕,這種齒輪傳動設(shè)計一般是按接觸疲勞強度來進行的,在選擇變位系數(shù)時,應(yīng)保證使盡可能大的接觸疲勞強度與疲勞壽命。
合理選擇變位系數(shù)的限制條件有:
?、俦WC被切齒輪不發(fā)生根切;
?、诒WC齒輪傳動的平穩(wěn)性,重合度必須大于1,一般要求大于1.2;
③保證齒頂有一定厚度;
④一對齒輪嚙合傳動時,如果一輪齒頂?shù)臐u開線與另一輪齒根的過渡曲線接觸,由于過渡曲線不是漸開線,故兩齒廓在接觸點的公法線不能通過固定的節(jié)點,因而引起傳動比的變化,還可能使兩輪卡住不動,這種“過渡曲線干涉”在選擇變位系數(shù)時,必須避免。
5減速機內(nèi)部齒輪齒形修整(修緣和修根)和齒頂?shù)菇?/p>
將齒頂?shù)凝X形切削成比正確的漸開曲線略呈凸形。當齒輪齒面受外力產(chǎn)生變形時,可以避免對與之嚙合的齒輪產(chǎn)生干涉,并且可以降低噪音,延長齒輪壽命。要注意不能修整過量,過量修整等于增加了齒形誤差,將對嚙合產(chǎn)生不良影響。
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,進行動力學分析,對齒輪傳動系統(tǒng)噪聲進行預(yù)先評估。以便根據(jù)使用者的不同要求(使用場所,是否無人操作,是否在城區(qū)內(nèi),地上、地下建筑物有無特定要求,是否有噪聲防護,或無其他特定要求)去滿足。
7減速機動力源運轉(zhuǎn)速度
根據(jù)在不同轉(zhuǎn)速條件下對減速機的試驗表明,隨著減速機輸入轉(zhuǎn)速的增加,噪聲也將增大。
8減速機箱體結(jié)構(gòu)形式
試驗研究表明,采用圓筒形箱體對減震有利,在其他條件相同的情況下,圓筒形箱體比其它類型箱體噪聲級平均低5dB。對減速機箱體進行共振測試,找出共振位置,增加適當?shù)慕顥l(板),可以提高箱體的剛度,減少箱體的振動,實現(xiàn)降噪。多級傳動時要求瞬時傳動比的變化盡量小,以保證傳動平穩(wěn),沖擊及振動小,噪聲低。
制造原因及對策
1減速機內(nèi)部齒輪誤差影響
齒輪制造過程齒形誤差、基節(jié)偏差、齒向誤差和齒圈徑向跳動誤差是導(dǎo)致行星減速機傳動噪聲的主要誤差。也是控制行星減速機傳動效率的一個問題點?,F(xiàn)以齒形誤差與齒向誤差做簡單說明。
齒形誤差小、齒面粗糙度小的齒輪,在相同試驗條件下,其噪聲比普通齒輪要小10dB。齒距誤差小的齒輪,在相同試驗條件下,其噪聲級比普通齒輪要小6~12dB。但如果有齒距誤差存在,負載對齒輪噪聲的影響將會減少。
齒向誤差將導(dǎo)致傳動功率不是全齒寬傳遞,接觸區(qū)轉(zhuǎn)向齒的這端面或那個端面,因局部受力增大輪齒撓曲,導(dǎo)致噪聲級提高。但在高負載時,齒變形可以部分彌補齒向誤差。
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重影響傳動系統(tǒng)精度。
3減速機內(nèi)部齒面硬度
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、傳動精度高等特點使其應(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,通過修正齒頂和齒根,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減速機系統(tǒng)指標檢定
在裝配前零部件的加工精度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)各項指標進行檢定(或標定),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
減速機在安裝時,應(yīng)盡量避免機身與基礎(chǔ)支撐及連接件之間發(fā)生共振,產(chǎn)生噪聲。減速機內(nèi)部常常會發(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)計原因外,與安裝時未經(jīng)空試揪出共振位置。并采取相應(yīng)減振或阻斷措施有直接關(guān)系。某些要求低傳動噪聲和振動的減速機,應(yīng)選用高韌性,高阻尼的基礎(chǔ)材料來減少噪聲和振動的發(fā)生。
2零部件幾何精度調(diào)整
由于安裝時幾何精度未達到標準規(guī)定的要求,導(dǎo)致減速機零部件發(fā)生共振,從而產(chǎn)生噪聲,這就應(yīng)該在改善安裝工藝,增加工裝,保證裝配人員的整體素質(zhì)有直接關(guān)系。
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)緊機構(gòu),軸系定位機構(gòu)等),導(dǎo)致系統(tǒng)定位不準,非正常位置嚙合,軸系移動,產(chǎn)生振動和噪聲。這一系列需從設(shè)計結(jié)構(gòu)出發(fā),盡量保證各機構(gòu)的聯(lián)接穩(wěn)定,采用多種聯(lián)接方式。
4傳動部件損壞
在安裝時由于不當操作損傷傳動部件,導(dǎo)致系統(tǒng)運動不準確或運動失穩(wěn);高速運動部件由于受損導(dǎo)致油膜振動;人為造成運動件動不平衡;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。
使用維護原因及對策
減速機的正確使用維護雖不能降低系統(tǒng)噪聲等級,保證傳遞精度,但卻能防止其指標劣化,增大使用壽命。
1內(nèi)部清潔
減速機內(nèi)部零件的清潔是保證其正常運轉(zhuǎn)的基本條件,任何雜質(zhì)污物的進入都將影響并損傷傳動系統(tǒng),導(dǎo)致噪聲的產(chǎn)生。
2工作溫度
保證減速機正常的工作溫度,避免零部件因過大的溫升產(chǎn)生變形,確保齒輪正常嚙合,從而防止噪聲的增大。
3及時的潤滑和正確使用油品
不合理的潤滑和錯誤的使用潤滑油脂都將對減速機產(chǎn)生不可估量的損害。高轉(zhuǎn)速時,齒輪齒面摩擦會產(chǎn)生大量的熱能,潤滑不當,將會導(dǎo)致輪齒的損傷,影響精度,噪聲亦會增大。設(shè)計時要求齒輪副有適當?shù)拈g隙(嚙合輪齒的非工作面間的間隙,以補償熱變形與貯存潤滑油脂)。潤滑油脂的正確使用和選擇,可保證系統(tǒng)安全有效運行,延緩劣化趨勢,穩(wěn)定噪聲等級。
4減速機的正確使用
正確使用減速機,可以最大限度地避免零部件的損傷及損壞,保證穩(wěn)定的噪聲等級。減速機噪聲會隨負載的增加而增大,所以應(yīng)在正常負載范圍內(nèi)使用。
4定期維護與保養(yǎng)
定期的維護保養(yǎng)(換油,更換已磨損零部件,緊固件松動部件,清除內(nèi)部雜物,調(diào)整各部件間隙至標準規(guī)定值,檢定各項幾何精度等。)可以提高減速機抵抗噪聲等級劣化能力,維持穩(wěn)定的使用狀態(tài)。
減速機傳動噪聲控制是一個系統(tǒng)工程,它涉及了傳動系統(tǒng)(齒輪、箱體、聯(lián)接件、軸承等)設(shè)計,制造,安裝,使用維護直至更新的全過程,它不僅對設(shè)計者,生產(chǎn)制造者,也對安裝使用維護保養(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。