大連齒輪傳動(dòng)噪聲產(chǎn)生原因及控制

    齒輪傳動(dòng)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?yàn)辇X輪傳動(dòng)中只要有很少的振動(dòng)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(dòng)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(dòng)的噪音尤為重要。下面談?wù)剻C(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)和修理中消除齒輪傳動(dòng)噪音的幾種簡(jiǎn)單方法。

1 噪音產(chǎn)生的原因

1.1 轉(zhuǎn)速的影響

    齒輪傳動(dòng)若轉(zhuǎn)速較高，則齒輪的振動(dòng)頻率增高，嚙臺(tái)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(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)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(dòng)作為一個(gè)振動(dòng)彈簧體系，齒輪本身作為質(zhì)量的振動(dòng)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(dòng)，形成圓周方向的振動(dòng)力。加上齒輪本身剛性較差就會(huì)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(duì)齒輪的振動(dòng)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(zhǎng)度誤差也就增大。同時(shí)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(dòng)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(gè)齒輪由于剛性較差齒輪本身的固有振動(dòng)頻率與嚙合齒輪產(chǎn)生相同的振動(dòng)頻率，這時(shí)就會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象。由于共振現(xiàn)象的存在，齒輪的振動(dòng)頻率提高，產(chǎn)生高一級(jí)的振動(dòng)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(huì)激起齒輪圓周方向振動(dòng)，表面粗糙度越差，振動(dòng)的幅度越大，頻率越高，產(chǎn)生的噪音越大。

1.6 潤(rùn)滑的影響

    對(duì)嚙合齒輪齒面潤(rùn)滑良好可以減少齒輪的振動(dòng)力，它與潤(rùn)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(rùn)滑油的數(shù)量，提高潤(rùn)滑油面的高度或用潤(rùn)滑粘度較高的潤(rùn)滑油來減少齒輪箱的振動(dòng)和噪音其收效甚少。若采用齒輪嚙合面上充分注入潤(rùn)滑的方法進(jìn)行強(qiáng)制性潤(rùn)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(jì)時(shí)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(dòng)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(gè)參數(shù)。第3個(gè)參數(shù)則應(yīng)由設(shè)計(jì)者來確定，設(shè)計(jì)者必須考慮正在被設(shè)計(jì)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(hào)。但是，由于齒輪箱載荷和速度的要求，這可能是齒輪設(shè)計(jì)者在對(duì)軸承型號(hào)的選擇上只有很小的余地。第4個(gè)參數(shù)是設(shè)計(jì)者和齒輪檢驗(yàn)人員兩者共同承擔(dān)的責(zé)任。設(shè)計(jì)者必須規(guī)定他所能接受的最大傳動(dòng)誤差，而檢驗(yàn)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(jì)者可控制的、影響齒輪噪音的最主要因素就是齒輪的傳動(dòng)誤差。所以，設(shè)計(jì)者給出這個(gè)誤差值是必須慎重的。例如一個(gè)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(gè)齒輪和第4齒輪嚙合時(shí)的傳動(dòng)誤差是參照了標(biāo)準(zhǔn)齒輪進(jìn)行測(cè)量的。由于這臺(tái)特殊齒輪箱的設(shè)計(jì)，具有擺動(dòng)齒的特性，結(jié)果能從輸人端到輸出端的傳動(dòng)誤差從最大值變到最小值，即有一個(gè)跳動(dòng)的影響。如果對(duì)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(dòng)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(dòng)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(dòng)誤差。

    某公司設(shè)計(jì)的齒輪箱，一直都非常注意噪音問題。在設(shè)計(jì)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(dòng)誤差(齒距累積公差、齒距極限偏差等)最大、最小值之外，對(duì)于某些大型齒輪，齒寬較大，還要求對(duì)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(dòng)的噪音，主要有以下幾種方法。

3.1 直齒輪傳動(dòng)改為斜齒輪傳動(dòng)

    斜齒輪傳動(dòng)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(dòng)改為斜齒輪傳動(dòng)是解決齒輪傳動(dòng)噪音的一個(gè)重要方法。例如，某廠G P 5高速拋光機(jī)變速箱原設(shè)計(jì)為直齒輪傳動(dòng)。變速箱在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中振動(dòng)大，噪音響。用戶要求我們?cè)诖笮拗薪鉀Q這一問題。后經(jīng)過廠技術(shù)人員的研究，把一對(duì)直齒輪改為斜齒輪傳動(dòng)，結(jié)果齒輪箱中的噪音顯著減少。滿足了用戶的要求?，F(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(rùn)滑法

    利用離心潤(rùn)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(jì)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(rùn)滑。采用這種方法潤(rùn)滑齒面能減少齒輪傳動(dòng)共振現(xiàn)象產(chǎn)生，齒輪的傳動(dòng)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?cè)邶X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(diǎn)， 使齒輪的嚙合點(diǎn)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(dòng)精度顯著提高，達(dá)到了消除噪音的目的.