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分類:技術(shù)報告 來源:埃科應(yīng)用工程實驗室 日期:2022-03-16
在所有的標(biāo)準(zhǔn)齒輪應(yīng)用中,塑料齒輪正在快速的取代金屬齒輪,廣泛應(yīng)用于汽車、家用電器、精密機(jī)械、機(jī)電產(chǎn)品及醫(yī)療設(shè)備的領(lǐng)域。這是因為相比較于金屬齒輪,塑料齒輪的成本更低、重量較輕、加工設(shè)計靈活等優(yōu)點(diǎn)。塑料齒輪行業(yè)正朝著低成本、高負(fù)載和低噪音的方向發(fā)展,行業(yè)有一個關(guān)于解決齒輪噪音異響問題的路徑:齒輪傳動有摩擦,嚙入嚙出力量大,齒形齒闊兩手抓,加肥減瘦調(diào)公差,中心距離重點(diǎn)劃,變速跳動本一家,箱體翹曲聲音雜,變位系數(shù)查一查,潤滑油脂要選好。
塑料減速齒輪箱的噪音產(chǎn)生的來源
一、齒輪運(yùn)行振動速度過快
齒輪運(yùn)行振動速度過快,主要是在齒輪傳動中頻率過快,造成的齒輪之間振動頻率過快導(dǎo)致的。齒輪運(yùn)行中振動速度快,將影響振動的頻率,產(chǎn)生噪音。
二、載荷沖擊帶來而定齒輪振動
這里將齒輪傳動看成一個振動的彈簧體系,齒輪自然成為這個體系中的一份子。當(dāng)齒輪受到不同程度的載荷時,振動的頻率、扭轉(zhuǎn)的方向也會不同,多數(shù)會形成圓周方向的振動力。加上齒輪本身在處理噪音方面的問題,就會形成平順而不尖叫的噪音。
三、共振產(chǎn)生的噪音
共振能夠產(chǎn)生噪音是每個人都知道的,齒輪傳動作為在生產(chǎn)間工作的主要方式,自然也會在運(yùn)行中出現(xiàn)共振的情況。通過齒輪傳動帶來的共振是基于齒輪自身剛性差產(chǎn)生的振動以及齒輪之間摩擦產(chǎn)生的振動在同一個振動的頻率上,這時二者相互作用就容易產(chǎn)生共振的情況,出現(xiàn)共振帶來的噪音。
四、部分齒輪表面光潔度不足
眾所周知,兩種物體如果是平滑的,那么在相互摩擦?xí)r產(chǎn)生的振動就小,振動頻率和高頻波也會小,產(chǎn)生的噪音程度自然也小。但是,很多的齒輪表面過于粗糙,相互摩擦?xí)r摩擦面大,振動頻率高,產(chǎn)生的噪音也就大并且多。
五、沒有選擇合適的潤滑劑
選擇適當(dāng)?shù)臐櫥瑒┛擅黠@降低齒輪之間的摩擦和振動,采用高性能的潤滑劑是降低和減少噪音的重要方法。EccoGrease? 高性能塑膠潤滑脂是專為各種金屬與塑料部件使用而設(shè)計的,采用抗氧化、低揮發(fā)性的合成基礎(chǔ)油,適用溫度范圍寬,潤滑持久。由于添加低摩擦系數(shù)的固體潤滑劑,抗磨損性能優(yōu)異、承載能力強(qiáng),EccoGrease? 適用于各種塑料齒輪、塑料運(yùn)動部件的潤滑,有效提高部件使用壽命。
六、齒輪的材料選擇不合理
在塑料齒輪中應(yīng)用的塑料廣泛的分成兩種類型:結(jié)晶和無定型。一般結(jié)晶和半結(jié)晶的材料包括:尼龍、縮醛醇、聚醚醚酮(PEEK)和聚苯硫醚(PPS),相比較于無定型材料如聚碳酸酯和聚醚酰亞胺(PEI),其耐疲勞行更好。因此結(jié)晶塑料常常應(yīng)用在需要極強(qiáng)的載荷和應(yīng)力循環(huán)的環(huán)境下。無定型材料傾向于用在速度和載荷較低,且尺寸較小、精確的齒輪。采用更有彈性的耐磨材料替代較硬的耐磨材料,一定程度上也能降低齒輪傳動的噪音,比如在塑料齒輪應(yīng)用上,用耐磨靜音齒輪專用工程塑料替代常規(guī)的POM,尼龍材料在提升耐磨耐疲勞性的同時,可以幫助大幅降低齒輪傳動的噪音。
影響塑料齒輪傳動噪音的因素
一、齒輪類型對噪音有影響,斜齒輪的噪音比直齒輪低
不同類型的齒輪,由于它們的幾何特性不同,將有不同形式的嚙合過程。例如:在載荷與速度相同的條件下,通過不少應(yīng)用案例可以發(fā)現(xiàn),斜齒輪的噪音可比直齒輪低3~10dB。
二、齒輪壓力角對齒輪的振動級和噪音頻率有影響
為了傳遞一定的功率須保待F為定值。如果增大壓力角a,就得增大齒面法向力Fn,這在具有摩擦力的實際齒面上就會增大節(jié)線沖力和嚙合沖力,因而導(dǎo)致振動和噪音級的增大。雖齒輪中心距誤差并不影響漸開線齒形的準(zhǔn)確嚙合,但其變動卻引起工作壓力角周期性變化。例如:齒輪在軸上的偏心,將以齒輪的回轉(zhuǎn)頻率改為變其中心距,這樣勢必調(diào)制齒輪傳動的振動和噪音的頻率,調(diào)制的幅值將取決于偏心量的大小。
三、齒輪重合度對齒輪噪音的影響,增大重合度可減少振動和降低噪音
輪齒在傳遞載荷時有不同程度數(shù)變動。這樣在進(jìn)入和脫離嚙合的瞬間就會產(chǎn)生沿嚙合線方向的嚙合沖力,因而造成扭轉(zhuǎn)振動和噪音。如果增加瞬間的平均齒數(shù),即增大重合度,則可將載荷分配在較多的齒上,使齒面單位壓力減小,從而減小輪齒的變形,改善進(jìn)入嚙合和脫離嚙合時的沖擊情況,因此也降低了齒輪傳動的扭轉(zhuǎn)振動和噪音。有應(yīng)用案例可以看到,重合度由1.19增大至2.07時在1000rpm時降低噪音4dB,而在2000rpm時降低噪音6dB。
對斜齒輪,可通過改變螺旋角β和齒寬b而增大重合度,而且可大大超過直齒輪,但螺旋角也不宜過大,否則另引起軸向振動。增加齒數(shù),大齒頂高系數(shù)或減少壓力角均可增大重合度,減少振動和降低噪音。
四、齒距、齒形、齒輪偏心等齒輪精度對噪音有影響
齒輪噪音受齒輪精度的影響非常大,降低齒輪噪音的重要一環(huán)就是提高齒輪精度,對精度極度低的齒輪,采用其它任何降噪音措施往往會遇到徒勞的局面。在單項誤差這中,影響最大的是齒距(基節(jié)或周節(jié))和齒形兩項:
1、齒距
噪音與基節(jié)誤差成正比例增減,當(dāng)轉(zhuǎn)速增高或者負(fù)荷增大時,噪音增減的梯度也增大,而且,在齒輪一轉(zhuǎn)中,即使有一個齒距誤差較大,則噪音也明顯增大。
2、齒形
只給出齒形誤差的大小,并不能判斷出其對噪音的影響,重要的是齒形的誤差形狀,例如在節(jié)點(diǎn)附近的“中凹”會使噪音增加不少。
3、齒圈徑向跳動
由于各種音頻的調(diào)制,在齒輪噪音里有時產(chǎn)生多種尖叫音,偏心等引起周節(jié)的連續(xù)變化,產(chǎn)生在齒輪回轉(zhuǎn)頻率有關(guān)的長周期噪音,人耳對此十分敏感,特別在高速時影響很大。
4、齒面粗糙度
齒輪誤差對噪音的影響很大,特別在此嚙合頻率高的領(lǐng)域里,聲壓級相當(dāng)高,發(fā)出難聽的聲音。