齒輪減速器在機(jī)械傳動(dòng)中降噪問(wèn)題研究

在減速器設(shè)計(jì)中，齒輪傳動(dòng)作為主要的功率傳遞和減速裝置，在機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。但是隨著人們對(duì)減速器噪音控制要求越來(lái)越高，在現(xiàn)代減速器設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，齒輪傳動(dòng)噪音的控制已是生產(chǎn)質(zhì)量控制的重要一部分。本文通過(guò)分析齒輪傳動(dòng)中噪音產(chǎn)生機(jī)理，研究了齒輪減速器在機(jī)械傳動(dòng)中噪音形成原因，然后根據(jù)噪音產(chǎn)生成因提出了相應(yīng)的降噪措施和處理方法，使噪音的降低有了科學(xué)的理論依據(jù)。

在工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中，齒輪傳動(dòng)是齒輪減速器主要的部分，也是系統(tǒng)功率傳遞的主要形式，因此齒輪作為機(jī)械傳動(dòng)的主要角色，在整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)中發(fā)揮著舉足輕重的作用，但是以往的對(duì)于齒輪傳動(dòng)性能的評(píng)價(jià)只注重于傳動(dòng)效率、平穩(wěn)性、可靠性等方面，忽略了齒輪傳動(dòng)噪音的問(wèn)題。隨著人們對(duì)于機(jī)械設(shè)備性能品質(zhì)要求的提高，對(duì)工作環(huán)境也有了很高的要求，從而使得減速器齒輪傳動(dòng)噪音問(wèn)題凸顯了出來(lái)，成為了機(jī)械傳動(dòng)中急需解決的問(wèn)題。

齒輪傳動(dòng)中噪音產(chǎn)生機(jī)理

1、系統(tǒng)傳動(dòng)誤差

   在齒輪傳動(dòng)中，一個(gè)整體機(jī)械系統(tǒng)其組成往往較為復(fù)雜，完整的齒輪箱作為復(fù)雜的傳動(dòng)系統(tǒng)，在力的各種形式轉(zhuǎn)化過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生高達(dá)幾十種的固有頻率，因此振動(dòng)形式各式各樣。在物理學(xué)中我們知道，聲音是由振動(dòng)產(chǎn)生的，任何系統(tǒng)傳動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。在系統(tǒng)傳動(dòng)中，振動(dòng)是由系統(tǒng)誤差引起的，系統(tǒng)誤差是導(dǎo)致振動(dòng)的主要原因。

2、齒輪傳動(dòng)誤差

   齒輪傳動(dòng)中噪音主要產(chǎn)生原因是漸開(kāi)線誤差或者齒輪間相鄰齒距誤差而造成的。而齒輪傳動(dòng)中振動(dòng)幅度和振動(dòng)頻率是齒輪噪音大小的主要衡量因素，在噪音研究中有著重要的意義。但是在實(shí)際研究中齒輪系統(tǒng)機(jī)械響應(yīng)是非常復(fù)雜的，因此可以通過(guò)調(diào)整激勵(lì)來(lái)改變系統(tǒng)固有頻率?？偠灾?，齒輪傳動(dòng)誤差是作用在齒輪和整個(gè)系統(tǒng)的擾動(dòng)因素并使之產(chǎn)生響應(yīng)，從而產(chǎn)生噪音通過(guò)空氣向外傳播。

齒輪減速器在機(jī)械傳動(dòng)中噪音成因分析

1、參數(shù)因素

齒輪精度

齒輪精度是其設(shè)計(jì)和加工品質(zhì)重要衡量標(biāo)準(zhǔn)，高精度的齒輪在機(jī)械傳動(dòng)過(guò)程中平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生較少的噪音。但是在實(shí)際輪齒設(shè)計(jì)和加工中，出于經(jīng)濟(jì)性原因，為了降低成本，設(shè)計(jì)者往往在滿足基本強(qiáng)度要求下很大限度選用低精度齒輪等級(jí)，因此忽略了精度等級(jí)，低精度成為齒輪產(chǎn)生噪聲與側(cè)隙的主要因素，造成噪音增大。

齒輪寬度

在齒輪傳動(dòng)允許的設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，盡可能的增大從動(dòng)齒輪齒寬，這樣可以增大接觸面積，不但能夠提高齒輪受載能力，還可以提高輪齒傳動(dòng)的平穩(wěn)性，減少振動(dòng)，達(dá)到降噪聲目的。

齒距和壓力角

在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)減小齒距能夠增加輪齒嚙合數(shù)量，增加輪齒重合度，從而降低嚙合齒輪撓度，提高傳動(dòng)效率，減少噪音的產(chǎn)生。此外，較小的壓力角可以使得齒輪接觸角和橫向重合度都增大，使得傳動(dòng)平穩(wěn)，降低噪音、提高傳動(dòng)精度。

2、精度因素

嚙合平穩(wěn)性精度

齒輪的工作平穩(wěn)性精度是指在齒輪傳動(dòng)中對(duì)于齒輪瞬時(shí)速比的變化要求。在齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)會(huì)多次出現(xiàn)的轉(zhuǎn)角誤差，在輪齒嚙合過(guò)程中瞬時(shí)傳動(dòng)比的變化會(huì)使得齒輪產(chǎn)生多次撞擊形成振動(dòng)，這樣使齒輪在傳動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生噪音。

齒輪接觸精度

齒輪接觸斑點(diǎn)大小是評(píng)價(jià)齒輪接觸精度好壞的主要指標(biāo)，接觸斑點(diǎn)過(guò)小勢(shì)必會(huì)造成齒輪傳動(dòng)噪聲增大。齒輪接觸精度低是由于齒向誤差影響了輪齒橫向接觸面積，而輪齒基節(jié)偏差和齒形誤差都會(huì)對(duì)輪齒橫向接觸面積產(chǎn)生影響。

齒輪運(yùn)動(dòng)精度

齒輪的運(yùn)動(dòng)精度主要表征了運(yùn)動(dòng)傳遞的準(zhǔn)確性，即齒輪在嚙合一個(gè)周期后轉(zhuǎn)角誤差很大限值。齒輪齒圈徑向跳動(dòng)在齒輪旋轉(zhuǎn)一周內(nèi)的齒間累計(jì)誤差會(huì)產(chǎn)生低頻噪音，尤其當(dāng)齒間累計(jì)誤差逐漸增大時(shí)，會(huì)在齒輪嚙合時(shí)造成沖擊，從而導(dǎo)致角速度的變化，使得噪音顯著增大。

3、裝配因素

齒輪軸向裝配間隙過(guò)小

如果齒輪在裝配前沒(méi)有將其毛刺及時(shí)清除，將會(huì)導(dǎo)致齒輪端面與前后端蓋之間的滑動(dòng)接合面在嚙合過(guò)程中造成接合面的損壞，使得齒輪運(yùn)動(dòng)精度降低，產(chǎn)生噪音。

雜物影響

齒輪箱由于雜物進(jìn)入，造成輪齒間磨損加劇，齒輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中平穩(wěn)度降低，不但降低齒輪傳動(dòng)效率，還會(huì)使得噪音增大。

齒輪減速器在機(jī)械傳動(dòng)中的降噪措施

1、齒輪的參數(shù)合理優(yōu)化

適當(dāng)增大主動(dòng)齒輪的螺旋角

因?yàn)楫?dāng)螺旋角增大時(shí)，齒輪重合度也會(huì)隨之加大，這樣會(huì)使得噪音大大降低。然后，當(dāng)螺旋角過(guò)大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致齒輪加工和安裝可操作性變差，對(duì)安裝精度要求很高，如果達(dá)不到精度，就會(huì)使實(shí)際的重合度變小，其降噪效果反而比螺旋角較小時(shí)要差，因此要選擇合適的螺旋角。

增加從動(dòng)齒輪齒面寬

齒寬適當(dāng)增加會(huì)使得輪齒嚙合度提高，從而使輪齒傳動(dòng)平穩(wěn)性增強(qiáng)。所以齒輪的齒寬越大其平穩(wěn)性越好，降噪效果越好。

提高齒輪精度

齒輪精度的提高，將大大提高輪齒表面粗糙度，從而提高齒輪的運(yùn)動(dòng)精度，有效的降低噪音。

2、合理選擇齒面硬度、齒輪側(cè)隙

通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以得出結(jié)論：通常模數(shù)齒輪側(cè)隙小于0.04mm時(shí)，噪聲較低。所以在設(shè)計(jì)允許的范圍內(nèi)適當(dāng)減小齒輪側(cè)隙就可以降低噪音。此外，在相同材料和精度的情況下，軟齒面比硬齒面噪聲要小1.5-6dB，采用主動(dòng)齒輪硬度比從動(dòng)齒輪硬度高2-3HBC時(shí)取C，可有效降低噪聲。

3、對(duì)齒面進(jìn)行特殊處理

在齒輪強(qiáng)度設(shè)計(jì)所允許的情況下，齒輪加工可以選用高阻尼鑄鐵或某些非金屬材料，也可以通過(guò)給齒面進(jìn)行涂鍍非金屬材料來(lái)進(jìn)行處理。因?yàn)檫x用具有良好塑性和韌性的材料可以減少齒輪嚙合沖力與節(jié)線撞擊，通過(guò)減少振動(dòng)與撞擊的方法，就可以有效降噪。

4、改善齒輪潤(rùn)滑條件

齒輪的潤(rùn)滑要根據(jù)齒輪的圓周速度來(lái)選擇適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑方式與潤(rùn)滑油，這樣就可以有效的降低噪音。因此根據(jù)減速器的不同以及工作條件的差異來(lái)選擇合適的潤(rùn)滑方式與潤(rùn)滑劑。此外，對(duì)于在高溫環(huán)境下工作的減速器，僅通過(guò)油池潤(rùn)滑將達(dá)不到潤(rùn)和要求，因此要結(jié)合循環(huán)油潤(rùn)滑等方式進(jìn)行潤(rùn)滑。

5、合理設(shè)計(jì)減速箱箱體結(jié)構(gòu)

在減速器齒輪箱箱體設(shè)計(jì)過(guò)程中，合理的箱體結(jié)構(gòu)可以增加齒輪傳動(dòng)箱的密封性，使其具有良好的降噪效果。因此齒輪設(shè)計(jì)時(shí)盡可能采用閉式結(jié)構(gòu)，同時(shí)箱體結(jié)合處要安裝減振裝置，同時(shí)將減速器安裝在固定的座體或支撐上，采用這些方法都能夠有效降低噪聲。此外，在對(duì)減速器噪音要求較高的情況下，可以在箱體表面設(shè)置阻尼材料層，如泡沫塑料等來(lái)降低減速器噪音的產(chǎn)生。

齒輪減速機(jī)、電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)冒煙現(xiàn)象

一般發(fā)現(xiàn)齒輪減速機(jī)、電動(dòng)機(jī)冒煙現(xiàn)象都會(huì)認(rèn)為是溫度高，導(dǎo)致電機(jī)過(guò)熱現(xiàn)象產(chǎn)生冒煙的問(wèn)題發(fā)生，沒(méi)錯(cuò)這也是原因之一但是發(fā)生冒煙的原因可不止這一個(gè)，齒輪減速機(jī)、電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)冒煙現(xiàn)象起碼可以找出8種原因，現(xiàn)在為大家做以下講解

1. 電動(dòng)機(jī)電壓過(guò)低或者過(guò)載，拖動(dòng)的機(jī)器被卡住或潤(rùn)滑不良

這個(gè)問(wèn)題電壓過(guò)低或者電源線太細(xì)，都可能出現(xiàn)的問(wèn)題，更換電源線能增大電壓，如果發(fā)生過(guò)載現(xiàn)象應(yīng)降低負(fù)載，也可以用一些降溫設(shè)備降低溫度減少發(fā)熱量。

（TKM伺服機(jī)）

2. 電動(dòng)機(jī)通風(fēng)不良或暴曬

首先要檢查電動(dòng)機(jī)風(fēng)扇是否損壞或未固定緊，要留意是否有影響通風(fēng)的物體，要及時(shí)移開(kāi)避免溫度升高。

3. 電動(dòng)機(jī)電壓過(guò)高或接線錯(cuò)誤

如果發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)電壓過(guò)高是會(huì)產(chǎn)生冒煙現(xiàn)象的發(fā)生，這時(shí)候應(yīng)該適當(dāng)降低電壓，再檢查接線是否出問(wèn)題，如果發(fā)現(xiàn)要馬上更正線路。

4. 鼠籠轉(zhuǎn)子斷條

確定是斷條后，應(yīng)更換電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子，防止出現(xiàn)其他問(wèn)題，如果已經(jīng)冒煙了，應(yīng)該還要檢查其他零部件是否有其他問(wèn)題。

5. 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)頻繁或起動(dòng)次數(shù)過(guò)多

適當(dāng)?shù)臏p少電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)運(yùn)行或起動(dòng)次數(shù)，或改用其他類型的電動(dòng)機(jī)減少發(fā)電機(jī)的損壞。

6. 電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子相擦。

若軸承松動(dòng)，須更換新軸承;銼去定、轉(zhuǎn)子相擦部分，校正轉(zhuǎn)軸中心線等。

（齒輪減速馬達(dá)）

7. 電動(dòng)機(jī)定子繞組有小范圍短路或定子繞組有局部接地。

開(kāi)電動(dòng)機(jī)可以聞一聞或者觀察有否燒焦的線圈或部位，也可手摸繞組，比較溫度，找出短路處，并進(jìn)行分開(kāi)處理:用測(cè)試燈或兆歐表查出接地處，并墊好絕緣，然后刷絕緣漆烘干。

8. 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后離心開(kāi)關(guān)斷不開(kāi)。

可測(cè)量總電流或副繞組回路電流.斷定是離心開(kāi)關(guān)故障，應(yīng)檢修或更換離心開(kāi)關(guān)。

總結(jié)：齒輪減速機(jī)、電動(dòng)機(jī)冒煙原因總結(jié)大概有八點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)電壓過(guò)低或者過(guò)載、鼠籠轉(zhuǎn)子斷條、電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子相擦、電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后離心開(kāi)關(guān)斷不開(kāi)、電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)頻繁或啟動(dòng)次數(shù)過(guò)多、電動(dòng)機(jī)電壓過(guò)高或接線錯(cuò)誤等，但是問(wèn)題還是要結(jié)合實(shí)際情況具體分析。

減速機(jī)齒輪箱跟齒輪箱的區(qū)別

一般情況下是同一個(gè)東西，實(shí)際上，不應(yīng)該完全等同，齒輪箱包括增速齒輪箱、減速齒輪箱、變速齒輪箱三類，通常所說(shuō)的減速機(jī)一般指其中的減速齒輪箱，因?yàn)闇p速的占齒輪箱的多數(shù)。但是減速機(jī)應(yīng)該還包括非齒輪傳動(dòng)（或非完全齒輪傳動(dòng)）的減速機(jī)，只要能達(dá)到減速的效果，可以不采用齒輪傳動(dòng)的方式，鏈輪、皮帶輪等等，都可以用于減速傳動(dòng)，在這個(gè)情況下，減速機(jī)就不能完全等同于齒輪箱了。因?yàn)辇X輪傳動(dòng)的于其他的傳動(dòng)方式，而且傳動(dòng)比精準(zhǔn)，所以大多數(shù)情況下采用齒輪傳動(dòng)的方式制造減速機(jī)，所以習(xí)慣上常把減速機(jī)和齒輪箱當(dāng)成一個(gè)東西。