降低齒輪減速器噪聲的方法探討

王鐵山

摘要：現(xiàn)在的減速機廠家正在往一個多用途、多功能，并且全面的方向發(fā)展著，對于齒輪減速機從降音到無音需要多種技術(shù)的支持。隨著現(xiàn)在企業(yè)不斷地逼近，對于傳統(tǒng)的技術(shù)也有了更加苛刻的要求，齒輪減速機的降音技術(shù)也開始出現(xiàn)，現(xiàn)在的企業(yè)對于更高技術(shù)含量的減速機也有著迫切的需求。

關(guān)鍵詞：齒輪減速器；噪聲；降噪；方法

一、 齒輪減速器在設(shè)計階段出現(xiàn)噪聲的原因與對策分析

（一）減速機內(nèi)部齒輪精度等級

在設(shè)計減速器時，設(shè)計師經(jīng)常會考慮經(jīng)濟因素以盡可能經(jīng)濟地確定齒輪精度水平，忽略精度水平是齒輪噪音和齒隙的標(biāo)志。美國齒輪制造協(xié)會使用了大量的齒輪研究來確定高精度齒輪齒輪產(chǎn)生的噪音比低精度齒輪齒輪要少得多。因此，如果條件允許，齒輪的精度水平應(yīng)該提高可能的，這可以減少傳輸錯誤并降低噪聲。

（二）減速機內(nèi)部齒輪寬度

隨著減速器傳動空間的允許，增加齒輪寬度可以減小恒定轉(zhuǎn)矩時的單位負(fù)載。減小齒形偏差，降低噪聲激勵，降低傳動噪聲。德國H奧帕茲的研究表明，當(dāng)轉(zhuǎn)矩恒定時，小齒寬的斜率高于大齒寬噪聲曲線的斜率。同時，增加齒輪的寬度還可以增加齒輪的承載能力并增加減速器的承載力矩。

（三）減速器內(nèi)齒輪的齒距和壓力角

小齒螺距可以確保更多的齒同時接觸，增加齒輪的重疊，減少單個齒輪的偏轉(zhuǎn)，降低傳動噪音，提高傳動精度。更小的壓力角有一個較大的齒輪接觸角和側(cè)向重疊率，運行噪聲較小，精度較高。

（四）減速機內(nèi)部齒輪變位系數(shù)選擇

正確合理地選擇位移系數(shù)不僅能彌補中心距，避免齒輪的切入，保證同心條件的滿足，提高齒輪的傳動性能，增加齒輪的承載能力，增加齒輪的使用壽命，而且可以有效控制游隙和溫升、噪音。當(dāng)齒輪被嚙合和驅(qū)動時，如果一個齒頂?shù)臐u開線與另一個齒根的過渡曲線接觸，則兩個齒點在接觸點處的公共曲線不能通過固定節(jié)點，因為過渡曲線不是漸開線。這會導(dǎo)致變速比發(fā)生變化，也可能導(dǎo)致兩個車輪卡死。選擇位移系數(shù)時必須避免這種“過渡曲線干涉”。

（五）減速機內(nèi)部齒輪齒形修整（修緣和修根）和齒頂?shù)菇?/p>

齒頂?shù)凝X廓比正確的漸開線曲線略微凸起。當(dāng)齒輪齒面因外力而變形時，可避免與嚙合齒輪的干涉，降低噪音，延長齒輪壽命。必須注意不要過量修剪。

（六）齒輪聲輻射特征分析

當(dāng)選擇不同結(jié)構(gòu)的齒輪時，建立特定結(jié)構(gòu)的聲輻射模型，進(jìn)行動力學(xué)分析，并對齒輪傳動系統(tǒng)的噪聲進(jìn)行預(yù)評估。為了滿足用戶的不同要求（使用場地，是否沒有操作，是否在城市地區(qū)是否有地上和地下結(jié)構(gòu)的特殊要求，是否有隔音保護(hù)，或沒有其他具體要求）。

（七）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。

（八）減速機箱體結(jié)構(gòu)形式

實驗研究表明，使用圓柱形箱體有利于減振，并且在相同條件下，圓柱形箱體比其他類型箱體的噪聲水平低5 dB。在減速箱體上進(jìn)行共振試驗，找出共振位置，并增加適當(dāng)?shù)睦甙澹ò澹岣呦潴w的剛性，減小箱體振動，實現(xiàn)降噪。在多級變速箱中，瞬時傳動比的變化要求盡可能小以確保傳動平穩(wěn)，低沖擊和振動，以及低噪音。

二、在齒輪減速器的制造工藝方面產(chǎn)生噪聲的原因與對策分析

（一）齒輪的修正

使用齒輪修整可以有效減少齒輪傳動中的沖擊。齒輪修整包括修剪齒尖和齒根以及修整齒形和齒形。它們可以使凸齒表面平滑地滑入和滑出，而不會產(chǎn)生碰撞，并且可以補償尺寸。齒輪軸線的較小平行度還改善了由于齒輪齒在負(fù)載下變形而引起的傳遞誤差所引起的噪音。

（二）制造過程中齒輪誤差、齒面表面粗糙度的控制？

著重于加工過程中齒形誤差、螺距誤差、嚙合誤差和齒面粗糙度的制造過程控制，從而獲得最佳質(zhì)量的齒輪工藝，可以大大降低齒輪造成的噪音。

（三）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(yán)重影響傳動系統(tǒng)精度。回轉(zhuǎn)體的不平衡應(yīng)控制在小于6.6kg/（r/mmin）內(nèi)。

（四）箱體中心距和軸承孔形位公差的控制

控制好箱體中心距和軸承孔形位公差，能降低齒輪嚙合產(chǎn)生的噪聲。

三、齒輪減速機在安裝階段產(chǎn)生噪聲的原因及對策

（一）減振和阻斷措施

安裝減速機時，有必要避免機身和底座支架以及連接器之間產(chǎn)生噪音。一個或多個齒輪經(jīng)常發(fā)生在減速器內(nèi)部的一定速度范圍內(nèi)。除了設(shè)計原因之外，齒輪箱在安裝過程中不會回到諧振位置。相應(yīng)的減振或阻塞措施之間有直接的關(guān)系。一些要求低傳輸噪聲和振動的減速器應(yīng)使用高韌性，高阻尼的基礎(chǔ)材料來減少噪聲和振動的發(fā)生。

（二）零部件幾何精度調(diào)整

由于安裝過程中的幾何精度不符合標(biāo)準(zhǔn)的要求，減速器部件的共振將發(fā)生，由此產(chǎn)生的噪音和振動在噪音中。這應(yīng)該改善安裝過程，增加工具，并確保組裝人員的整體質(zhì)量直接相關(guān)。

（三）零部件松動

安裝過程中，由于各部件松動（如軸承預(yù)緊機構(gòu)，軸系定位機構(gòu)等），造成系統(tǒng)定位不正確、異常位置嚙合、軸系移動、振動和噪聲生成。這一系列需要從設(shè)計結(jié)構(gòu)開始，嘗試使用各種連接方法確保各機構(gòu)連接的穩(wěn)定性。

（四）傳動部件損壞

傳動部件的無操作在安裝期間導(dǎo)致系統(tǒng)運動不準(zhǔn)確或運動不穩(wěn)定；高速運動部件造成油膜振動而損壞；人為創(chuàng)造的運動部件不平衡等都會產(chǎn)生振動和噪音。在安裝過程中必須注意并避免這些原因。必須更換無法修理的損壞部件，以確保系統(tǒng)具有穩(wěn)定的噪音級別。

四、在齒輪減速器使用與維護(hù)階段產(chǎn)生噪聲的原因及對策

減速機的正確使用維護(hù)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。

（一）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(jìn)入都將影響并損傷傳動系統(tǒng)，導(dǎo)致噪聲的產(chǎn)生。

（二）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。

（三）及時的潤滑和正確使用油品

不合理的潤滑和油脂的錯誤使用會對變速箱造成無法估量的損壞。在高轉(zhuǎn)速下，齒輪齒面摩擦產(chǎn)生大量的熱能。不適當(dāng)?shù)臐櫥瑫斐升X輪齒的損壞、影響精度并增加噪音。設(shè)計要求齒輪副有一個適當(dāng)?shù)拈g隙（嚙合齒輪非工作表面之間的間隙以補償熱變形和儲存潤滑脂）潤滑脂的正確使用和選擇，可確保系統(tǒng)的安全有效運行，延緩惡化趨勢，穩(wěn)定噪音水平。

（四） 減速機的正確使用

正確使用的減速機可以最大限度地減少對部件的損壞和損壞，并確保穩(wěn)定的噪音水平。減速機的噪音隨著負(fù)載的增加而增加，因此應(yīng)在正常負(fù)載范圍內(nèi)使用。

（五）定期維護(hù)與保養(yǎng)

定期的維護(hù)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)

齒輪減速機的噪聲問題是一個多種因素的復(fù)雜的問題，降低其噪聲是一個系統(tǒng)工程，任何一個部分出現(xiàn)問題都會導(dǎo)致整體的失控，因此在設(shè)計、制造、安裝、使用和維護(hù)的每一個環(huán)節(jié)都應(yīng)該有效控制。

參考文獻(xiàn)

[1]丁文強，吳玉萍，魏巍，謝俊嶺.航空發(fā)動機齒輪減速器振動噪聲機理及其輻射噪聲預(yù)測方法[J].南京航空航天大學(xué)學(xué)報，2016，48（06）：789-795.

[2]張金梅，劉更，周建星，吳立言，常樂浩.人字齒輪減速器振動噪聲影響因素仿真分析研究[J].振動與沖擊，2014，33（11）：161-166+183.

[3]周建星，孫文磊，萬曉靜.齒輪減速器振動噪聲預(yù)估公式定制方法研究[J].振動與沖擊，2014，33（07）：174-180.

[4]徐世榮，蘇鋼，王太山，高志亮.用偏相干技術(shù)識別齒輪減速器試驗臺的噪聲源[J].礦山機械，1985（12）：38-43.