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减少机床噪声污染的方法.pdf

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减少机床噪声污染的方法.pdf

减少机床噪声污染的方法王秋林丁红军北华航天工业学院机械工程系,河北廊坊065000摘要噪声污染已成为世界三大污染之一。在工业企业中机床噪声是重要的噪声污染源之一。本文主要从机床的齿轮传动、轴承的选用和齿轮箱的结构等方面对机床噪声产生的影响以及提出相应的降噪措施进行了探讨。从而降低机床噪声,保障工人身心健康,改善车间工作环境。关键词齿轮轴承齿轮箱降噪措施中图分类号TH174文献标识码A文章编号16737938200705001204收稿日期20070914作者简介王秋林1953,男,副教授,河北廊坊人,主要从事机床教学和机械制造技术的研究。0引言机械加工车间机床的轰鸣声和金属切削时产生的冲击、挤压声交织在一起,形成较强的噪声。而且在有些工厂车间,其噪声愈来愈强烈,严重影响人们的身心健康。我国政府颁布的工业噪声卫生标准中规定工业企业生产车间和作业场所的工作地点噪声标准为85dBA,对老企业可适当放宽,但不得超过90dBA。然而,在车间中的机床空转时的噪声一般为85dBA,占据了车间噪声的90~95以上,成为机加车间的主要噪声源。如何降低机床噪声是必须认真考虑的问题。1降低齿轮传动噪声的措施根据测试结果,产生机床噪声的主要位置在主轴箱,而主轴箱内主要是齿轮传动机构。众所周知,一对相啮合的齿轮,接触时会产生相对滑动,在啮合线上各接触点相对滑动速度的变化,将导致摩擦力的大小、方向改变,从而产生冲击力,发出噪声。为此可采取如下措施降低齿轮传动噪声。1.1改变齿轮类型不同类型的齿轮,其啮合过程是不同的,产生的噪声也不一样。如图1所示,直齿轮的轮齿在接触的瞬间是整个齿宽的线接触,传动时产生的啮合冲击较大,而斜齿轮的轮齿在接触时是由齿面上某一点开始,渐渐地向下延伸通过齿面,因此冲击较小,所以斜齿轮不论从传动的平稳性还是承载能力来说都比直齿轮要高。斜齿轮产生的噪声比直齿轮小。在相同的工作条件下,斜齿轮产生的噪声要比直齿轮低3~10dBA。图1不同类型齿轮接触特征1.2齿顶修缘及齿形修整由于制造过程中的误差,有部分齿根过渡曲线呈现没有磨到位,而发生齿顶干涉现象,如图2所示。为了减小齿轮在啮合过程中齿顶干涉冲击,使齿轮均匀而平滑的传动,应设法消除齿顶干涉,这种方法就是齿顶修缘,如图3所示。图2齿轮啮合时过渡曲线干涉区图3齿轮轮齿修缘21第17卷第5期2007年10月北华航天工业学院学报JournalofNorthChinaInstituteofAerospaceEngineeringVol117No15Oct12007©19942009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http//www.cnki.net修缘量ca0.01~0.15mcb0.4~0.5m式中ca为齿顶方向修缘量cb为齿高方向修缘量m为模数。此外,一种简单的修缘方法,即鼓形法。采用鼓形齿面磨削的方法把齿轮周边磨掉一些,使齿轮厚度沿齿向连续变化,中间高,二端低,形成鼓形,如图4所示。啮合时,轮齿在齿面中部接触,避免或减少了由于齿形误差、齿向误差等原因产生的接触精度不好的现象,从而减少了噪声。实践证明,采用上述改进措施,机床主轴箱的噪声可由83dBA降至78dBA。图4齿向修缘1.3在齿轮轮体加阻尼减振在齿轮啮合时产生冲击使轮体产生振动也是产生噪声的原因。为此,可在轮体表面加阻尼材料,减振降噪。其作法有以下几种1在大齿轮轮辐上加阻尼环。阻尼环由阻尼合金、铸铁、钢制成,如图5、6所示。该方法简单易行,是一种有效的降噪措施,可产生5dBA的降噪效果。图5齿轮噪声阻尼环图6阻尼环在齿轮上的安装方式2在轮体中灌注聚氨脂橡胶。阻尼材料为聚氨脂橡胶100,MOCA固化剂9、丙酮适量。如对某镗铣床的6个传动齿轮进行灌胶处理后,整个变速箱的噪声由84dBA降至79dBA。3在轮体表面贴一层阻尼材料,然后在外再覆盖一层金属片,能有效地抑制共振振动,减少齿轮噪声。如对CA6140车床挂轮架中间轮进行粘贴阻尼处理后,降噪效果约为11dBA。2降低轴承噪声在机床结构中,滚动轴承应用十分普遍,然而轴承的制造精度对噪声有很大影响。例如,轴承的内、外环在制造中产生的波纹,会使外环径向移动,并发出一定频率的振动,该振动的频率与轴的转动频率接近或相等时,将发生共振产生更大的噪声。此外,影响滚动轴承噪声的因素还与轴承孔的偏心量、安装孔的平行度、轴承内的清洁程度、轴承的润滑等有关。为了控制和降低滚动轴承的噪声,可采取以下几方面的措施。2.1合理选择轴承选择刚性好、抗振性高的轴承。滚针轴承刚性最好,双列滚子轴承次之,而球轴承刚性最差。但滚针轴承对装配的零件精度要求高,故综合考虑一般选择向心球轴承。另外,轴承的内径应尽可能小,否则,轴承内径越大,引起的振动和噪声也越大。2.2提高轴承的制造精度提高轴承零件的几何精度,是控制轴承噪声的有效措施。组成轴承的几个零件分别是滚子、内外环、保持架,这些零件对振动的影响大致的比例顺序是滚子、内外环、保持架。占首位的是滚子。实验证明,滚子精度提高一级,轴承噪声会下降10dBA左右。此外,法国Gamet公司研制出一种空心圆锥滚子轴承,大部分润滑油流过滚子的中孔,一方面冷却了不易散热的滚子,另一方面充满油的滚子还可吸收振动,减少噪声的产生。2.3合理选择配合轴承外环与轴承座孔径的配合不宜紧,应为间隙配合,而轴承内孔与轴径的配合应为过盈配合。为此,应充分考虑轴的加工精度。2.4提高轴承座刚度当轴承外环轴向振动的固有频率与轴承轴向弯曲振动频率十分接近时,在轴承端盖处会发出很强的异常噪声,这是轴承与轴承座发生共振所致。消除的办法有改变轴承座的壁厚及形状,提高轴承座31第5期王秋林等减少机床噪声污染的方法2007年10月©19942009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http//www.cnki.net的刚度增加预紧力,减小轴承径向间隙,增加接触刚度。2.5良好的装配质量和润滑状态装配前应对轴承彻底清洗,加洁净的润滑油。装配时,应按正确的方法操作,首先应保证对正,不可猛敲击,以免产生刮伤、毛刺,否则会使轴承发生周期性振动和噪声。应使轴承始终保持良好的润滑状态。良好的润滑可避免干摩擦,并有一定的阻尼作用,对降低轴承噪声、延长轴承使用寿命十分有利。2.6改进轴承结构法国Gamet公司研制出一种圆锥滚子做成中空的轴承,也称Gamet轴承,如图7所示。图7轴承改进示意图用于主轴前、后支承。一方面两列滚子数量差一个,从而使两列滚子刚度变化频率不同,以抑制振动。另一方面,为了控制发热量过大,Gamet轴承保持架是整体的,可以把滚子之间的空隙占满,这样,大部分润滑油被迫流过滚子的中空,冷却不易散热的滚子,小部分则通过滚子与滚道之间起润滑作用。油液从外圈中部的径向孔进入流向两端,同时中空并填充油的滚子还可吸收振动,从而降低机床噪声。3降低齿轮箱噪声的措施齿轮传动和轴承振动发出的噪声,大部分是由齿轮箱壁发出去的,若齿轮箱结构设计得合适,能减少箱壁噪声的辐射。3.1增加齿轮箱刚度,减少箱体振动在机床设计中,齿轮箱一般设计成方形,其表面是没有加强筋的大平板,犹如发射噪声的扬声器。解决的办法是1最好在一个方向上或两个方向上把板设计成曲面,或将内表面设计成曲面,外表面设计成平面,在满足抑制噪声传播的同时,也满足了外形美观的需求。2在大平板上附加肋条,可大大增加板的刚度。另外,加肋后的大板可视为若干个小板的组合,因小板的固有频率远远高于大板的固有频率,不易被激发而引起共振。3.2消声箱盖减噪齿轮箱盖也能辐射出较大的噪声。例如,用普通箱盖发出的噪声为87~95dBA,由铅和玻璃纤维制成的消声盖,由于有良好的吸声作用,其噪声降至78~80dBA,可获得较好的减噪效果。3.3对箱体密封减噪密封严密的齿轮箱对控制齿轮箱噪声最有效。例如用0.8mm厚的钢板盖住箱体孔,仅加盖就能减少约10dBA,这是各种降噪措施中费用最低而效果较为显著的一种措施。4结语面向绿色制造的机床一车间系统降噪研究在国际上引起了广泛的重视,国际生产工程学会CIRP近几年有大量论文对环境意识制造和多生命周期工程等与绿色制造本质一致的问题进行了广泛研究美国ATT和许多企业以企业行为投入大量应用和实施研究。还有其他许多文献,也分别对绿色制造及相关问题作了初步的研究和探索。目前大部分对于机床噪声的研究主要以单个机床作为对象,研究改善机床噪声大小的途径。实际上在生产中,车间环境中机床的噪声具有以下两个特点一方面,其噪声不但与机床有关,而且与待加工工件的工艺要求有关另一方面,机械加工系统往往由多台机床组成,生产任务也往往包括多种工件,因此这个系统应该考虑机床与工件之间的联系、机床与机床之间的差别等因素。总体而言,机床一车间系统是一个密不可分的整体,只有从系统的角度出发才能达到最佳降噪效果。参考文献1郑仲民,于永芳.噪声与降噪技术M.北京机械工业出版社,1994.2方丹群,王文奇,孙家麒.噪声控制M.北京北京出版社,1986.3张立华.基于绿色制造的切削机床车间系统降噪J.机床与液压.2006,2.412007年10月北华航天工业学院学报第17卷©19942009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http//www.cnki.netMeasuresofDecreasingNoisePollutionofMachineToolWANGQiu2linDINGHong2junMechanicalEngineeringDepartment,NorthChinaInstituteofAerospaceEngineering,Langfang065000,ChinaAbstractNoisepollutionisoneofthreemainpollutionsintheworld,andalsooneofthemainpollutioninthefactory.Thepaperan2alyzesthegeardriving,thechoiceofbearingandtheconstructionofgear2boxes,whichaffectthemakingofnoises,andproposesmeasuresofdecreasingnoises.Withadoptingthesemeasurestoolgreatly,workershealthwillbesafeguardedandtheworkingenvi2ronmentwillbeimproved.Keywordsgearbearinggear2boxmeasuresofdecreasingnoise上接第2页5结语基于DS18B20的智能温度控制器采用单总线数字温度传感器,使测温系统结构简单,经济实用,性价比高,其应用范围广泛,市场前景看好。由于现场温度直接以单总线的数字方式传输,大大提高了系统的抗干扰性,经实验证明,采用普通线进行传输,传输距离可达40米。参考文献1沙占友.智能化集成温度传感器原理与应用M.北京机械工业出版社,2002.2沙占友.单片机外围电路设计M.北京电子工业出版社,2003.IntelligenceTemperatureControllersBasedonDS18B20ZHANGAi2pingLiJin2chengDepartmentofElectronicEngineering,NorthChinaInstituteofAerospaceEngineering,Langfang065000,ChinaAbstractTheintelligencetemperaturecontrollerbasedonDS18B20adoptsdigitaltemperaturesensorof12wirebus,withasimplehardwarestructure,highmeasureprecisionandstronganti2interferecapability.ThispaperpresentsthefeaturesofDS18B20andkeypointsoftheprogramme.Keywordssensor12wirebusdevicesinglechipcomputer51第5期王秋林等减少机床噪声污染的方法2007年10月©19942009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http//www.cnki.net

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