PromSpectr.ru

Промышленность и металлургия

Борьба с вибрацией и шумом зубчатых передач

Зубчатые передачи
часто являются главным источником вибраций и шума в разнообразных
агрегатах. С повышением скорости зубчатых передач проблема снижения
вибраций и шума приобретает все большее значение. Уровень шума —
один из важнейших эксплуатационных показателей зубчатых передач и
редукторов.

Уровень шума
зубчатых передач определяется точностью зубчатых зацеплений,
инерционными и жесткостными параметрами системы. Погрешности
зацепления являются возбудителями вынужденных колебаний, а
инерционные и жесткостные параметры определяют собственные колебания
системы.

Обычно фактические
размеры основных шагов ведущего и ведомого колес различны. Это
приводит к ударам сопряженных зубьев, когда они входят в зацепление.
В результате возникает колебательный процесс. Сила удара находится в
прямой зависимости от величины погрешности зацепления,
обусловливаемой разностью основных шагов ведущего и ведомого колес и
их окружной скоростью. При возрастании скорости вращения вала
соответственно возрастает и интенсивность шума.

Оптимальный
уровень шума соответствует не нулевому, а некоторому положительному
значению разности основных шагов, определяемому величиной упругой
деформации зубьев. Другой причиной вибраций и шума зубчатых передач
является мгновенное изменение жесткости зубчатого зацепления при
переходе от двухпарного зацепления зубьев к однопарному, а также
мгновенное изменение направления силы трения, действующей между
рабочими профилями зубьев в полосе зацепления.

Борьба с вибрацией и шумом зубчатых передач

Рис. 38. Различные
формы пятна контакта зубчатых пар

Погрешности
профиля зубьев, возникающие в процессе их нарезки, а также огранка
профиля зубьев в результате прерывности процесса резания вызывают
ударные импульсы.

Неправильное
закрепление инструмента и заготовки при нарезании зубьев также
является причиной возникновения, циклических погрешностей у зубчатых
колес, а следовательно, и интенсивного шума и вибраций. Например,
неперпендикулярность торцов относительно оси заготовки при ее
закреплении на столе зуборезного станка вызывает отклонение
геометрической оси нарезаемой заготовки относительно оси вращения
стола, в результате чего возникает погрешность в направлении зубьев.
Эта погрешность обусловливает неудовлетворительную форму пятна
контакта (площади соприкосновения) между сопрягающимися зубьями, что
способствует повышению шума и вибраций.

На рис. 38
показаны различные формы пятен контактов зубчатых пар. При форме
пятна контакта, показанной на рис. 38, а, зубчатая передача издает
шелест или легкое гудение низкого тона; такие зубья можно считать
годными.

При форме пятна,
показанной на рис. 38, б, без нагрузки слышен шелест, а под нагрузкой
— вой; эти зубья негодны. Также представляют брак и зубья с
формами пятен контактов, показанных на рис. 38, в и г. Без нагрузки
они издают мелкий стук, а под нагрузкой — вой и частый
перемежающийся стук, в другом — частый перемежающийся стук без
нагрузки и вой под нагрузкой.

Возникновению
повышенного шума способствуют погрешности расточки базовых отверстий
в корпусе зубчатой передачи. При тщательном изготовлении зубчатых
колес перекосы валов, на которых они монтируются, могут привести к
результатам, аналогичным тем, какие получаются при погрешностях самих
зубчатых колес.

Снижение вибраций
и шума зубчатых передач можно достигнуть следующими способами.

Борьба с вибрацией и шумом зубчатых передачБорьба с вибрацией и шумом зубчатых передач

Рис. 39. Форма
зубьев
:

а — обычные;
б — бочкообразные

Первый способ —
изменение формы зубьев (рис. 39). Если им придать бочкообразную
форму, то в результате улучшения контакта между зубьями и уменьшения
влияния перекоса зубьев шум взаимодействующих зубчатых колес снизится
на 3—4 дБ.

Другой способ
снижения вибраций и шума — фланкирование профилей зубьев для
компенсации погрешностей при изготовлении и монтаже зубчатых колес, а
также для уменьшения влияния деформации зубьев при их работе под
нагрузкой.

Улучшается
вибрационная и шумовая характеристика зубчатых колес в результате
введения операции шевингования зубьев, повышающей плавность
зацепления. Некоторого снижения вибраций и шума можно достигнуть
применением отделочной операции — притирки зубьев при помощи
специальных притиров.

Одним из факторов,
определяющих способность системы зубчатого привода гасить колебания,
является материал колеса. Заменой в зубчатой паре хотя бы одного
колеса на изготовленное из пластмассы можно добиться значительного
эффекта в снижении уровня шума. Исследованиями установлено, что шум
зубчатых колес из пластмассы на всех скоростных режимах и нагрузках
ниже шума стальных колес, причем наиболее эффективное снижение шума
достигается в высокоскоростных передачах, на резонансных режимах и
повышенных нагрузках.