齒輪傳動(dòng)噪音的來源及降噪方法

齒輪振動(dòng)的原因在于齒輪之間進(jìn)行傳動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的摩擦、觸碰，如此反復(fù)進(jìn)行形成噪音。齒輪傳動(dòng)噪音長(zhǎng)時(shí)間存在，不僅影響生產(chǎn)環(huán)境，也會(huì)對(duì)操作人員的人身健康造成危害，因此，找到合理的方法降低齒輪傳動(dòng)噪音非常重要。

一、噪音產(chǎn)生的原因

1、齒輪運(yùn)行振動(dòng)速度過快

齒輪運(yùn)行振動(dòng)速度過快，主要是在齒輪傳動(dòng)中頻率過快，造成的齒輪之間振動(dòng)頻率過快導(dǎo)致的。齒輪運(yùn)行中振動(dòng)速度快，將影響振動(dòng)的頻率，產(chǎn)生噪音。

2、載荷沖擊帶來而定齒輪振動(dòng)

這里將齒輪傳動(dòng)看成一個(gè)振動(dòng)的彈簧體系，齒輪自然成為這個(gè)體系中的一份子。當(dāng)齒輪受到不同程度的載荷時(shí)，振動(dòng)的頻率、扭轉(zhuǎn)的方向也會(huì)不同，多數(shù)會(huì)形成圓周方向的振動(dòng)力。加上齒輪本身在處理噪音方面的問題，就會(huì)形成平順而不尖叫的噪音。

3、共振產(chǎn)生的噪音

共振能夠產(chǎn)生噪音是每個(gè)人都知道的，齒輪傳動(dòng)作為在生產(chǎn)間工作的主要方式，自然也會(huì)在運(yùn)行中出現(xiàn)共振的情況。通過齒輪傳動(dòng)帶來的共振是基于齒輪自身剛性差產(chǎn)生的振動(dòng)以及齒輪之間摩擦產(chǎn)生的振動(dòng)在同一個(gè)振動(dòng)的頻率上，這時(shí)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。

4、部分齒輪表面光滑度不足

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(dòng)就小，振動(dòng)頻率和高頻波也會(huì)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(dòng)頻率高，產(chǎn)生的噪音也就大并且多。

5、缺少正確潤(rùn)滑方法支持

在齒輪保養(yǎng)和噪音降低中，不僅僅是好的潤(rùn)滑劑可以降低齒輪之間的摩擦振動(dòng)，好的潤(rùn)滑劑使用方法也是降低和減少噪音的重要方法。傳統(tǒng)的潤(rùn)滑劑使用方法是在齒輪表面加大潤(rùn)滑劑劑量，使其在運(yùn)轉(zhuǎn)中降低摩擦，但這種方法對(duì)噪音降低收效甚微。以國(guó)外對(duì)齒輪保養(yǎng)和降低噪音對(duì)潤(rùn)滑作用的使用看，更注重潤(rùn)滑方法，即通過潤(rùn)滑劑充分注入齒輪內(nèi)部的方法，降低噪音。

二、設(shè)計(jì)齒輪時(shí)預(yù)防噪音的措施

總的來說，基于齒輪傳動(dòng)產(chǎn)生噪音的原因，將其歸結(jié)為載荷、振動(dòng)頻率、齒輪摩擦、軸承轉(zhuǎn)動(dòng)以及齒輪的材料。因此，在對(duì)齒輪進(jìn)行噪音的預(yù)防設(shè)計(jì)上，也應(yīng)該基于這幾點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)研究。

1、載荷

針對(duì)載荷主要是依舊齒輪的承受的生產(chǎn)重量而言，因此，在對(duì)相應(yīng)生產(chǎn)產(chǎn)品進(jìn)行齒輪選擇時(shí)，要依舊產(chǎn)品所能承受的生產(chǎn)重量而定，即根據(jù)不同產(chǎn)品所需要的重量對(duì)齒輪進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)換，避免部分齒輪傳動(dòng)過程中不能承受相應(yīng)的重量產(chǎn)生噪音。

2、振動(dòng)的頻率

部分齒輪之間猶豫摩擦大、速度快，造成振動(dòng)速度過快，進(jìn)而產(chǎn)生噪音。在對(duì)齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)注意齒輪的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，即在一定時(shí)間范圍內(nèi)規(guī)定其應(yīng)當(dāng)運(yùn)行的周數(shù)，而不是任其過快轉(zhuǎn)動(dòng)。

3、齒輪摩擦

正如上面說到的，齒輪之間摩擦過大，振動(dòng)過大，相應(yīng)的產(chǎn)生的噪音也會(huì)很大。為減少齒輪之間的摩擦，在選擇齒輪時(shí)盡量應(yīng)當(dāng)選擇外表平滑的齒輪，切記不能選擇外表粗糙，摩擦力大的齒輪，此外，也可以在齒輪中注入潤(rùn)滑劑，提升齒輪間的有效運(yùn)轉(zhuǎn)。

4、軸承轉(zhuǎn)動(dòng)

不僅要求設(shè)計(jì)者對(duì)齒輪軸承的設(shè)計(jì)，也包括了檢驗(yàn)者對(duì)齒輪軸承周數(shù)的監(jiān)管。要求，設(shè)計(jì)者對(duì)設(shè)計(jì)的試論軸承保證期能夠承受齒輪傳動(dòng)中應(yīng)該能承受的誤差，以及設(shè)計(jì)齒輪中預(yù)測(cè)出的可能存在一定合理范圍內(nèi)的設(shè)計(jì)缺失。

5、齒輪的材料

如果采用具有更有彈性的材料替代較硬的耐磨材料，一定程度上也能降低齒輪傳動(dòng)的噪音，比如在塑料齒輪上，用PA12或彈性體替代常規(guī)的POM，但同時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生另外一個(gè)問題，就是雖然噪音降了，但傳動(dòng)的扭矩也大幅度降低了。所以，材料工程師和齒輪專家們一直在合作開發(fā)和應(yīng)用這樣的耐磨塑料作為靜音齒輪材料：即能保持良好的剛性的同時(shí)，又能大幅度提高韌性、彈性以及耐磨性的材料，同時(shí)希望水份對(duì)材料的尺寸和性能影響比較小。

三、降低齒輪傳動(dòng)噪音的對(duì)策

1、改善齒輪潤(rùn)滑方法

對(duì)于齒輪潤(rùn)滑方面減低噪音，不應(yīng)該只是從潤(rùn)滑劑的選擇上入手。還應(yīng)當(dāng)創(chuàng)新齒輪潤(rùn)滑的方法，節(jié)約潤(rùn)滑劑使用同時(shí)，提升齒輪使用效率并降低噪音。盡管研究表明，離心潤(rùn)滑法是能夠有效降低齒輪噪音的最為有效的方法之一。即在規(guī)定時(shí)間范圍內(nèi)對(duì)齒輪箱進(jìn)行檢查，及時(shí)更換嚴(yán)重?fù)p壞和質(zhì)量下降的齒輪，此基礎(chǔ)上，在齒輪的底端鉆一 小孔，利用離心力的特點(diǎn)，通過小孔進(jìn)行潤(rùn)滑劑的注入工作，同時(shí)也對(duì)使用過的潤(rùn)滑劑廢料進(jìn)行排除。通過這種方法能夠有效的使齒輪之間進(jìn)行有效摩擦，避免因潤(rùn)滑效果不佳帶來的齒輪傳動(dòng)噪音。

2、齒形修正法

由于齒形誤差，產(chǎn)生齒輪的齒頂嚙合，嚙合精度較差。為了提高嚙合精度我們采用齒形修正法消豫齒輪的噪音效果也很好。首先，我們?cè)邶X而上涂上紅丹粉進(jìn)行嚙合研后，然后用什錦修正齒輪的嚙合點(diǎn)，使齒輪的 嚙合點(diǎn)盡量分布在分度園附近，提高齒輪的嚙合精度。齒輪經(jīng)精心安裝好后，齒輪的傳動(dòng)精度顯著提高，達(dá)到了消除噪音的目的。

3、開發(fā)和采用優(yōu)異的耐磨降噪材料

材料工程師和齒輪專家們一直在合作開發(fā)這樣的耐磨塑料作為靜音齒輪材料：能保持良好的剛性的同時(shí)，能大幅度提高韌性、彈性以及耐磨性的材料，同時(shí)希望水份對(duì)材料的尺寸和性能影響比較小。最近10年，逐步有一些新型的耐磨降噪工程塑料被應(yīng)用到靜音齒輪上。

此外，斜齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)，嚙合沖擊少，不易產(chǎn)生共振現(xiàn)象。所以用直齒輪傳動(dòng)改為斜齒輪傳動(dòng)也是解決齒輪傳動(dòng)噪音的一個(gè)重要方法。

從齒輪設(shè)計(jì)的角度看，只要齒輪在運(yùn)行過程中產(chǎn)生振動(dòng)就會(huì)形成聲波，進(jìn)而產(chǎn)生噪音。齒輪傳動(dòng)帶來的噪音不僅僅影響工作環(huán)境，對(duì)一些精密零部件的生產(chǎn)精度也會(huì)有一定的影響，針對(duì)具體問題采取有效的措施降低噪音。

來源：維本工程塑料

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