關(guān)于減速機噪音
朱朱
降低減速機運轉(zhuǎn)時的齒輪傳動噪聲已成為行業(yè)內(nèi)的重要研究課題，國內(nèi)外不少學(xué)者都把齒輪傳動中輪齒嚙合剛度的變化看成是齒輪動載、振動和噪聲的主要因素。用修形的方法，使其動載荷及速度波動減至最小，以達到降低噪聲的目的。這種方法在實踐中證明是一種較有效的方法。但是用這種方法，工藝上需要有修形設(shè)備，廣大中、小廠往往無法實施。 經(jīng)過多年研究，提出了通過優(yōu)化齒輪參數(shù)，如變位系數(shù)、齒高系數(shù)、壓力角、中心距，使嚙入沖擊速度降至最小，嚙出沖擊速度與嚙入沖擊速度的比值處于某一數(shù)值范圍，減小或避免嚙合節(jié)圓沖擊的齒輪設(shè)計方法，也可明顯降低齒輪噪聲。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。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。
設(shè)計原因及對策
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(biāo)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。
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。
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。
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< 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：①保證被切齒輪不發(fā)生根切；②保證齒輪傳動的平穩(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。
將齒頂?shù)凝X形切削成比正確的漸開曲線略呈凸形。當(dāng)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。
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(xué)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。
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。
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(dāng)?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
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。
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(yán)重影響傳動系統(tǒng)精度。
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。
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(biāo)進行檢定（或標(biāo)定），對控制系統(tǒng)噪聲是很關(guān)鍵的。
安裝原因及對策
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。
由于安裝時幾何精度未達到標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)，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。
在安裝時由于不當(dāng)操作損傷傳動部件，導(dǎo)致系統(tǒng)運動不準(zhǔn)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(biāo)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?xí)a(chǎn)生大量的熱能，潤滑不當(dāng)，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(dāng)?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。
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。
5．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(biāo)準(zhǔn)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)。
總結(jié)
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。
很多起重機采用的老國標(biāo)軟齒面減速機，也曾聽客戶反應(yīng)過此問題，噪聲大的原因有：
1.軸承間隙過大，導(dǎo)致軸承晃動。
2.齒輪磨損，齒輪嚙合間隙過大，產(chǎn)生噪聲。
3.內(nèi)部軸承磨損。
解決問題要從源頭找起，老國標(biāo)減速機軟齒面，從齒輪硬度，精度等已經(jīng)跟不上時代步伐，但是主要問題是減速機出廠檢驗這一關(guān)沒有做好，減速機噪聲出廠標(biāo)準(zhǔn)要達到75分貝之內(nèi)，我想只要減速機廠家出廠檢驗做好，就能解決或最少也是減輕了這方面的噪聲。
減速機的噪音對工作平穩(wěn)性精度、齒輪的接觸精度、齒輪的運動精度、裝配精度等各方面都有很大的影響，要想降低減速機的噪音就要知道噪音產(chǎn)生的原因，速器的噪聲是由于在它運轉(zhuǎn)過程中機內(nèi)齒輪嚙合產(chǎn)生周期*變力對軸承、箱體的作用而引起的發(fā)生振動。評定圓柱齒輪減速器（以上簡稱減速器）質(zhì)量水平的主要標(biāo)準(zhǔn)就是它的噪聲值。隨著產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的國際化，國家對減速器的噪聲值作出了更加嚴(yán)格的限定，這就要求對減速器的噪聲控制進行研究。
（一）齒輪加工誤差對噪聲的影響。減小與控制齒輪噪聲是降低減速器噪聲的根本。為了降低齒輪噪聲，需從結(jié)構(gòu)設(shè)計與齒輪精度兩方面來考慮。
1、低噪聲齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求。齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計對噪聲的影響是很重要的，理想的設(shè)計是：盡量提高輪齒的彎曲強度，選擇較大的變位系數(shù)與適當(dāng)?shù)穆菪牵箛Ш舷禂?shù)加大，從而達到降低噪音的目的。
2、齒輪制造精度對噪聲的影響。對標(biāo)準(zhǔn)系列減速器來說，齒輪的制造精度決定著它的噪聲值。減速器齒輪的主要作用是傳遞轉(zhuǎn)速和扭矩，因此對它的齒輪制造精度要求，其工作平穩(wěn)性等級是主要的。具有較高工作平穩(wěn)性等級的齒輪不僅本身的使用壽命長，而且傳動中的沖擊、振動小，噪聲也就小，所以限制齒輪的工作平穩(wěn)性誤差是減少齒輪噪聲的關(guān)鍵。
（二）工作平穩(wěn)性精度對噪聲的影響。齒輪的工作平穩(wěn)性精度就是要求限制齒輪瞬時速比的變化，其誤差為齒輪每轉(zhuǎn)一周多次出現(xiàn)的轉(zhuǎn)角誤差，它使齒輪在嚙合過程中產(chǎn)生撞擊、振動從而產(chǎn)生齒輪的噪聲，它是一種高頻的沖擊聲。對于一個齒輪來說影響工作平穩(wěn)性的因素是他的基節(jié)誤差和它的漸開線齒形誤差。
（三）齒輪的接觸精度對噪聲的影響。評定齒輪接觸精度的綜合指標(biāo)是接觸斑點，接觸不好的齒輪其噪聲必大。造成齒輪接觸不理想的原因有：齒向誤差影響齒長方向接觸，基節(jié)偏差與齒形誤差影響齒高方向的接觸。
（四）齒輪的運動精度對噪聲的影響。齒輪的運動精度是指傳遞運動的準(zhǔn)確性，即齒輪每轉(zhuǎn)一周的轉(zhuǎn)角誤差最大誤差值不能超過一定限度。由于齒輪運動精度是大周期性（齒輪旋轉(zhuǎn)一周）誤差，而由齒輪齒圈徑向跳動在齒輪旋轉(zhuǎn)一周內(nèi)的周杰累計誤差會產(chǎn)生低頻噪聲，但當(dāng)周節(jié)累計誤差增大時，將造成齒輪嚙合沖擊及角速度的變動，此時噪聲明顯增大并發(fā)出“隆隆”聲。
（五）輪體偏心偏重對噪聲的影響。輪體偏心偏重的齒輪在嚙合運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生不平衡的離心力，它是一種交變應(yīng)力，會引起輪系的振動而產(chǎn)生噪聲，因此對輪體進行動態(tài)平衡檢測是必要的環(huán)節(jié)。
二、減速器箱體孔加工精度對噪聲的影響 箱體孔的加工精度對減速機的噪音有著突出的影響�？椎木仁侵缚讖降木�，中心矩的誤差，各孔中心線的平行度與傾斜度。生產(chǎn)實踐中我們體會到軸承外圈與減速器箱體孔的配合間隙影響著軸承噪聲，當(dāng)孔與軸承外圈的間隙在0.01mm左右時，能夠降低軸承對整機的噪音影響。
裝配質(zhì)量對減速器噪聲控制有著直接的影響。因此在整機裝配中應(yīng)注意：①各級齒輪傳動正常，保證嚙合側(cè)隙，齒面嚙合良好，注意定為零件（如軸套）的固定，避免齒輪端面的振擺等。②安裝軸承時要避免施加不當(dāng)?shù)那脫�，在軸承運輸、裝配過程中避免碰撞等。③按要求對減速器傳動部件的清洗，避免在裝配過程中對傳動部件的磕碰。
結(jié)論：本文對減速機產(chǎn)生的噪音主要從制造精度和裝配精度兩方面進行分析。隨著加工制造技術(shù)的不斷改進，先進裝配工藝的開發(fā)實施，并嚴(yán)格執(zhí)行國家及國際有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，一定能夠提高減速機的質(zhì)量。
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