齿轮传动对机床噪声的影响

1、 齿轮传动对机床噪声的影响In fluence of Gear Transmission on Machine Noise赵雪松李明扬(安徽工程科技学院摘要:从齿轮传动角度出发,分析了齿轮精度对立式铣床噪声的影响,并结合工厂实际情况,提出了降低噪声的几点措施。采取这些措施后,投产了几台机床,将机床整体噪声控制在83dB(A以下。关键词:机床噪声立式铣床齿轮精度齿轮传动齿轮是机械传动中的重要组成部分。一对齿轮传动经常遇到的问题有:噪声、冲击、振动、牙齿折断、齿面出麻点(点蚀、磨损等问题。噪声是影响环境的公害之一,它不仅会降低工作效率,引起工伤事故,危害工作人员的健康,而且影响产品的质量,制约了某

2、些产品的质量升级,。1齿轮传动的噪声分析国内某生产立式铣床的专业机床厂所生产的某型号立式铣床销路很好。但由于其主运动系统噪声一直处于85dB(A(空运转时以上,甚至高达92dB(A(转速为1400r/min时,达不到金属切削机床噪声测量方法(JB2281-78中所规定的一般机床噪声标准中的83dB(A以下的噪声质量要求,影响了产品质量和厂家的经济效益。各种研究表明,产生机械噪声的原因很多,但归纳起来不外乎是受到各种力(包括瞬时冲击力,周期性的力,随机性的力等的冲击而引起的。就齿轮传动本身而言,则主要是由于传动系统中构件的弯曲与扭转,轴承、轴承座、齿轮箱体的加工制造和安装误差引起的,而更重要的则

3、是齿轮的原因(加工制造精度,安装调整精度所致。我们对该厂生产的铣床(随机抽取一台进行了噪声测试,所测数据如表1所示。图1为该铣床主运动的传动系统图。在对现场已经装配的铣床噪声测试中我们发现,其噪声的类型有以下几种型式:一是周期性噪声。这种声音听起来忽高忽低,呈周期性变化。噪声主要是加工齿轮时端面跳动太大,或装配时齿轮端面不垂直造成的。二是高频噪声。这种声音听起来有一种不舒服感,离开声源远一些听起来很清晰,用声级计测,噪声一般在85dB(A。这种声音主要是由于齿向误差中的向中心倾斜误差,或两轴线平行度误差引起的。三是高音尖叫声,音似啸叫。通常是由于小齿轮的基节太大或齿形角太大或太小引起的。表1各

4、转速下A声级测量数据 n/(r/min1822283545567190112140L p/dB(A正转7714771878107814781578187910791379167918反转7719771578137810781878197912791379157915n/(r/min18022428033545056071090011201400L p/dB(A正转8010801181108310841486158811881989199016反转8010791581118313851786148517881891128919四是高频冲击噪声。这种声音听起来似乎有东西在连续敲击,而击点位置不易明

5、显辨别。这种声音主要是由于齿形误差所引起的。五是异常噪声。这种声音属于低频冲击噪声,听起来有明显的打点声、咯啦声及摩擦声。这种声音主要是由于齿面上有磕碰或毛刺没有去净而造成的。Technology and Te st工艺与检测制造技术与机床2003年第8期532齿轮精度与噪声的关系上述这些噪声,不论哪种型式,都与齿轮传动的啮合精度、齿轮的加工制造、安装精度有很大的关系。在对齿轮及其主要大件(变速箱体、立柱、立铣头等跟踪检查中发现,在齿轮精度中,齿形误差对啮合中的齿轮噪声有很大影响。其中不仅是该误差数值大小有影响,而且其误差曲线的形状的影响也很大。实践证明,采用齿形形状为中凸的齿形曲线时,传动过

6、程中的噪声较小。由于齿形误差要在专门的测量仪器上测量,而一般的生产厂家大多没有此检测仪器,往往忽略对该项误差的检查。因此该项指标是否合格,一般心中无数,造成齿轮噪声过大的原因往往在于此。齿距偏差也是引起齿轮噪声的一个因素。在现场实验过程中,我们发现,齿距偏差符合或接近齿距极限偏差的齿轮,由于其偏差数值不同,所测噪声数值一般也要相差23dB(A(这里也有其它因素的影响。对于此项误差,一般工厂都能检测,控制较好,似乎对齿轮噪声的影响不显著。但是当齿轮精度要求高时,该项误差往往达不到精度要求,成为引起齿轮噪声的一个重要因素。此外,由于齿轮安装不良,造成齿轮接触精度变坏,引起较大的啮合冲击力,产生较大

7、的齿轮噪声,也是一个不可忽视的因素。该铣床的主轴箱装在立柱中,齿轮的啮合精度完全是由大件(即变速箱体、立柱、立铣头的加工、装配调整而决定的。而这些零件加工精度不高,装配、调整比较困难,装配时只能靠经验来保证,没有严格的定位保证措施,影响了齿轮的正常啮合,造成啮合间隙误差,使噪声加大。从上述分析可看出,齿轮噪声与齿轮精度,特别是与齿轮第、公差组内的精度关系密切。3主要降噪措施某高校为该机床的电动机及主轴的20级转速依次作了频谱曲线(由于篇幅限制不再示出。通过对频谱曲线分析以及现场检测,我们得出有关齿轮在该系统中对噪声影响大小的排序如下(图2:Z23/Z31,Z45/Z20,Z26/Z60,Z49

8、/Z23,Z26/Z31。为了降低机床噪声,我们决定从齿轮着手,采取了以下几点措施:(1提高螺旋伞齿轮(Z23/Z31的制造、装配精度;对螺旋伞齿轮协作厂家提出质量要求;螺旋伞齿轮验收时应成对检验,装配时应保证螺旋伞齿轮的啮合精度。(2对噪声影响较大的齿轮零件(重点是几对高速传动的齿轮Z45/Z20、Z26/Z60等,采取修缘和打一些减重孔,使轮齿的齿形曲线为中凸并减小声音传播面积。实验证明,齿轮噪声主要由端面辐射引起。端面面积越大,辐射噪声值也越大。钻孔可减少噪声辐射面积,因而可取得降噪效果。(3在加工齿轮时,控制小齿轮的基节使其略大于大齿轮的基节,可以减噪声。因为小齿轮在啮合时基节因受力变

9、形而略减小。这点可以通过修磨滚刀前角来控制,通常将滚切小齿轮的滚刀前角加大一些。(4制订装配工艺规程,严格按工艺规程装配。并设计相应的安装夹具,保证装配精度,杜绝野蛮装配现象。4实验结果采取了上述几项降噪措施后,机床噪声得到明显改善。目前该铣床噪声值已能控制在83dB(A以下。如果将螺旋伞齿轮脱开,噪声值可再降低412815dB (A。由此可见螺旋伞齿轮对噪声影响之大!机床噪声是由多种因素引起的系统工程,齿轮噪声只是其中的一个方面。齿轮精度又是引起齿轮噪声的一个方面,其它如电动机、轴、轴承、箱体等都是引起噪声不可忽视的因素。目前该项研究还在继续进行,以期使该铣床的噪声能稳定在81dB(A水平,达到出口水平要求。参考文献1杨玉致1机床噪声控制技术1北京:中国农机出版社,198312张策1机床噪声原理及控制1天