關(guān)于減速機(jī)噪音
朱朱
降低減速機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的齒輪傳動(dòng)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(dòng)中輪齒嚙合剛度的變化看成是齒輪動(dòng)載、振動(dòng)和噪聲的主要因素。用修形的方法，使其動(dòng)載荷及速度波動(dòng)減至最小，以達(dá)到降低噪聲的目的。這種方法在實(shí)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(shí)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(jì)方法，也可明顯降低齒輪噪聲。傳統(tǒng)衡量減速機(jī)性能的三個(gè)主要因素是：負(fù)載能力、疲勞壽命和運(yùn)轉(zhuǎn)精度，往往忽略了傳動(dòng)噪音。目前,減速機(jī)噪音形成因素，大致可從內(nèi)、外嚙合齒輪的設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用維護(hù)等幾個(gè)方面進(jìn)行。
設(shè)計(jì)原因及對策
設(shè)計(jì)減速機(jī)時(shí)，設(shè)計(jì)者往往從經(jīng)濟(jì)因素考慮，盡可能比較經(jīng)濟(jì)的確定齒輪精度等級(jí)，忽略精度等級(jí)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(huì)曾通過大量的齒輪研究，確定高精度等級(jí)齒輪比低精度等級(jí)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(jí)，既能減少傳動(dòng)誤差，又可減小噪聲。
在減速機(jī)傳動(dòng)空間允許時(shí)，增加齒輪寬度，可以減少恒定扭矩下的單位負(fù)荷。降低輪齒撓曲，減少噪聲激勵(lì)，從而降低傳動(dòng)噪聲。德國H奧帕茲的研究表明，扭矩恒定時(shí)，小齒寬比大齒寬噪聲曲線梯度高。同時(shí)增長齒輪寬度還能加大齒輪的承載能力，提高減速機(jī)的承載力矩。
小齒距能保證有較多的輪齒同時(shí)接觸，齒輪重疊增多，減少單個(gè)齒輪撓曲，降低傳動(dòng)噪聲，提高傳動(dòng)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(yùn)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(dòng)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(dòng)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(dòng)設(shè)計(jì)一般是按彎曲疲勞強(qiáng)度來進(jìn)行的，在選擇變位系數(shù)時(shí)，應(yīng)保證使相嚙合的輪齒具有相等的彎曲強(qiáng)度。對與軟齒面（硬度< 350HBS）的齒輪，其主要失效形式是疲勞點(diǎn)蝕，這種齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)一般是按接觸疲勞強(qiáng)度來進(jìn)行的，在選擇變位系數(shù)時(shí)，應(yīng)保證使盡可能大的接觸疲勞強(qiáng)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(dòng)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(dòng)時(shí)，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(diǎn)的公法線不能通過固定的節(jié)點(diǎn)，因而引起傳動(dòng)比的變化，還可能使兩輪卡住不動(dòng)，這種“過渡曲線干涉”在選擇變位系數(shù)時(shí)，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(shí)，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(shí)，對其特定結(jié)構(gòu)建立聲輻射模型，進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，對齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)噪聲進(jìn)行預(yù)先評(píng)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(hù)，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(jī)的試驗(yàn)表明，隨著減速機(jī)輸入轉(zhuǎn)速的增加，噪聲也將增大。
試驗(yàn)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(jí)平均低5dB。對減速機(jī)箱體進(jìn)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(dòng)，實(shí)現(xiàn)降噪。多級(jí)傳動(dòng)時(shí)要求瞬時(shí)傳動(dòng)比的變化盡量小，以保證傳動(dòng)平穩(wěn)，沖擊及振動(dòng)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(dòng)誤差是導(dǎo)致行星減速機(jī)傳動(dòng)噪聲的主要誤差。也是控制行星減速機(jī)傳動(dòng)效率的一個(gè)問題點(diǎn)�，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(yàn)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(yàn)條件下，其噪聲級(jí)比普通齒輪要小6～12dB。但如果有齒距誤差存在，負(fù)載對齒輪噪聲的影響將會(huì)減少。
齒向誤差將導(dǎo)致傳動(dòng)功率不是全齒寬傳遞，接觸區(qū)轉(zhuǎn)向齒的這端面或那個(gè)端面，因局部受力增大輪齒撓曲，導(dǎo)致噪聲級(jí)提高。但在高負(fù)載時(shí)，齒變形可以部分彌補(bǔ)齒向誤差。
裝配不同心將導(dǎo)致軸系運(yùn)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(dòng)裝配時(shí)的不平衡將嚴(yán)重影響傳動(dòng)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(dòng)精度高等特點(diǎn)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(dòng)噪聲增大，壽命縮短。為減少噪聲，需對齒面進(jìn)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(dòng)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(dòng)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(huì)影響到系統(tǒng)裝配后的精度等級(jí)，其噪聲等級(jí)也在影響范圍之內(nèi)，因此，裝配后對系統(tǒng)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)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(jī)在安裝時(shí),應(yīng)盡量避免機(jī)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(jī)內(nèi)部常常會(huì)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(jì)原因外，與安裝時(shí)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(dòng)噪聲和振動(dòng)的減速機(jī)，應(yīng)選用高韌性，高阻尼的基礎(chǔ)材料來減少噪聲和振動(dòng)的發(fā)生。
由于安裝時(shí)幾何精度未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，導(dǎo)致減速機(jī)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(dòng)
在安裝時(shí)由于個(gè)別零部件的松動(dòng)（如軸承預(yù)緊機(jī)構(gòu)，軸系定位機(jī)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(dòng)，產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。這一系列需從設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)出發(fā)，盡量保證各機(jī)構(gòu)的聯(lián)接穩(wěn)定，采用多種聯(lián)接方式。
在安裝時(shí)由于不當(dāng)操作損傷傳動(dòng)部件，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)不準(zhǔn)確或運(yùn)動(dòng)失穩(wěn)；高速運(yùn)動(dòng)部件由于受損導(dǎo)致油膜振動(dòng)；人為造成運(yùn)動(dòng)件動(dòng)不平衡；都產(chǎn)生振動(dòng)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(jí)。
使用維護(hù)原因及對策
減速機(jī)的正確使用維護(hù)雖不能降低系統(tǒng)噪聲等級(jí)，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(jī)內(nèi)部零件的清潔是保證其正常運(yùn)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(dòng)系統(tǒng)，導(dǎo)致噪聲的產(chǎn)生。
2．工作溫度
保證減速機(jī)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(shí)的潤滑和正確使用油品
不合理的潤滑和錯(cuò)誤的使用潤滑油脂都將對減速機(jī)產(chǎn)生不可估量的損害。高轉(zhuǎn)速時(shí)，齒輪齒面摩擦?xí)a(chǎn)生大量的熱能，潤滑不當(dāng)，將會(huì)導(dǎo)致輪齒的損傷，影響精度，噪聲亦會(huì)增大。設(shè)計(jì)時(shí)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(bǔ)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(yùn)行，延緩劣化趨勢，穩(wěn)定噪聲等級(jí)。
正確使用減速機(jī)，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(jí)。減速機(jī)噪聲會(huì)隨負(fù)載的增加而增大, 所以應(yīng)在正常負(fù)載范圍內(nèi)使用。
5．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(dòng)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(xiàng)幾何精度等。）可以提高減速機(jī)抵抗噪聲等級(jí)劣化能力，維持穩(wěn)定的使用狀態(tài)。
總結(jié)
減速機(jī)傳動(dòng)噪聲控制是一個(gè)系統(tǒng)工程，它涉及了傳動(dòng)系統(tǒng)（齒輪、箱體、聯(lián)接件、軸承等）設(shè)計(jì)，制造，安裝，使用維護(hù)直至更新的全過程，它不僅對設(shè)計(jì)者，生產(chǎn)制造者，也對安裝使用維護(hù)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(dòng)噪聲控制都將歸與失效。
很多起重機(jī)采用的老國標(biāo)軟齒面減速機(jī)，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(dòng)。
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(jī)軟齒面，從齒輪硬度，精度等已經(jīng)跟不上時(shí)代步伐，但是主要問題是減速機(jī)出廠檢驗(yàn)這一關(guān)沒有做好，減速機(jī)噪聲出廠標(biāo)準(zhǔn)要達(dá)到75分貝之內(nèi)，我想只要減速機(jī)廠家出廠檢驗(yàn)做好，就能解決或最少也是減輕了這方面的噪聲。
減速機(jī)的噪音對工作平穩(wěn)性精度、齒輪的接觸精度、齒輪的運(yùn)動(dòng)精度、裝配精度等各方面都有很大的影響，要想降低減速機(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)過程中機(jī)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(dòng)。評(píng)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(jìn)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(jì)與齒輪精度兩方面來考慮。
1、低噪聲齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求。齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對噪聲的影響是很重要的，理想的設(shè)計(jì)是：盡量提高輪齒的彎曲強(qiáng)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(dá)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(jí)是主要的。具有較高工作平穩(wěn)性等級(jí)的齒輪不僅本身的使用壽命長，而且傳動(dòng)中的沖擊、振動(dòng)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(shí)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(dòng)從而產(chǎn)生齒輪的噪聲，它是一種高頻的沖擊聲。對于一個(gè)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(píng)定齒輪接觸精度的綜合指標(biāo)是接觸斑點(diǎn)，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(yùn)動(dòng)精度對噪聲的影響。齒輪的運(yùn)動(dòng)精度是指傳遞運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(dòng)在齒輪旋轉(zhuǎn)一周內(nèi)的周杰累計(jì)誤差會(huì)產(chǎn)生低頻噪聲，但當(dāng)周節(jié)累計(jì)誤差增大時(shí)，將造成齒輪嚙合沖擊及角速度的變動(dòng)，此時(shí)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(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生不平衡的離心力，它是一種交變應(yīng)力，會(huì)引起輪系的振動(dòng)而產(chǎn)生噪聲，因此對輪體進(jìn)行動(dòng)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(jī)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(shí)踐中我們體會(huì)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(shí)，能夠降低軸承對整機(jī)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(jī)裝配中應(yīng)注意：①各級(jí)齒輪傳動(dòng)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(shí)要避免施加不當(dāng)?shù)那脫簦谳S承運(yùn)輸、裝配過程中避免碰撞等。③按要求對減速器傳動(dòng)部件的清洗，避免在裝配過程中對傳動(dòng)部件的磕碰。
結(jié)論：本文對減速機(jī)產(chǎn)生的噪音主要從制造精度和裝配精度兩方面進(jìn)行分析。隨著加工制造技術(shù)的不斷改進(jìn)，先進(jìn)裝配工藝的開發(fā)實(shí)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(jī)的質(zhì)量。
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