- 2023-07-13
- 来源:让云
一、齿轮传动的噪音产生的来源
1、齿轮运行振动速度过快
齿轮运行振动速度过快,主要是在齿轮传动中频率过快,造成的齿轮之间振动频率过快导致的。齿轮运行中振动速度快,将影响振动的频率,产生噪音。
2、载荷冲击带来而定齿轮振动
这里将齿轮传动看成一个振动的弹簧体系,齿轮自然成为这个体系中的一份子。当齿轮受到不同程度的载荷时,振动的频率、扭转的方向也会不同,多数会形成圆周方向的振动力。加上齿轮本身在处理噪音方面的问题,就会形成平顺而不尖叫的噪音。
3、共振产生的噪音
共振能够产生噪音是每个人都知道的,齿轮传动作为在生产间工作的主要方式,自然也会在运行中出现共振的情况。通过齿轮传动带来的共振是基于齿轮自身刚性差产生的振动以及齿轮之间摩擦产生的振动在同一个振动的频率上,这时二者相互作用就容易产生共振的情况,出现共振带来的噪音。
4、部分齿轮表面光滑度不足
众所周知,两种物体如果是平滑的,那么在相互摩擦时产生的振动就小,振动频率和高频波也会小,产生的噪音程度自然也小。但是,很多的齿轮表面过于粗糙,相互摩擦时摩擦面大,振动频率高,产生的噪音也就大并且多。
5、缺少正确润滑方法支持
在齿轮保养和噪音降低中,不仅仅是好的润滑剂可以降低齿轮之间的摩擦振动,好的润滑剂使用方法也是降低和减少噪音的重要方法。传统的润滑剂使用方法是在齿轮表面加大润滑剂剂量,使其在运转中降低摩擦,但这种方法对噪音降低收效甚微。以国外对齿轮保养和降低噪音对润滑作用的使用看,更注重润滑方法,即通过润滑剂充分注入齿轮内部的方法,降低噪音。
6、齿轮的材料选择不合理
如果采用更有弹性的耐磨材料替代较硬的耐磨材料,一定程度上也能降低齿轮传动的噪音,比如在塑料齿轮应用上,用耐磨静音齿轮专用工程塑料Wintone Z33替代常规的POM,Z33材料在提升耐磨耐疲劳性的同时,可以帮助大幅降低齿轮传动的噪音。
我们在过去的十几年,解决噪音问题往往采用尼龙12或者TPEE材料,但是在用到PA12来解决噪音问题的同时,另外的情况又出现了,PA12齿轮能承受的扭矩比POM齿轮小太多,电机温度高于60摄氏度的时候,扭矩下降又太快,还有就是PA12的成本太高了,也限制了部分应用。耐磨静音齿轮专用工程塑料Z33与尼龙12相比,在提高了耐磨耐疲劳性的同时,刚性、韧性和吸振性与尼龙12相比,也都有提高,在很多的小微型减速电机齿轮箱和行星齿轮箱的应用案例中,Z33材料注塑成型的齿轮比尼龙12齿轮具有更好的静音效果。
二、降低减速齿轮箱噪音的部分方法和措施
1、采用细高齿
在微型减速电机的齿轮结构中,采用高系数齿轮可增加重合度,齿轮齿根减薄无疑增加了减速机齿轮的柔性,可更有效的吸收齿轮的振动;
2、减速机齿轮的模数与齿数
由于减速机齿轮模数增大,刚性也会增加,对于大功率传递的齿轮采用大的模数,对于小功率传递用小模数与多齿数,模数减少,齿数增多,可增大齿轮的重合度,可大大降低噪音;
3、加大齿轮减速机齿轮的重合度与变位
重合度加大,齿轮传动也就越平稳,这样噪音也就更小,变位系数直接影响齿轮的强度与啮合噪音;
4、齿轮减速机齿廓修形
修形齿轮的齿廓与齿向可减少齿轮啮合时产生的噪音,修形齿端有利于形成油膜。不过齿轮修形风险会比较高,如操作失误会导致噪音更大;
5、采用耐磨静音齿轮专用工程塑料
传统的POM和PA66材料在减速电机齿轮上的应用很普遍,也是非常实用的材料,但是在降噪要求比较高的应用场合,有时会出现一些不适合的情况,比如POM由于材料硬度比较高,缺乏弹性和韧性,在齿轮传动的吸振性这块比较欠缺,甚至有时会断齿的情况。PA66在韧性这块比POM有提高,但PA66的韧性和弹性受水份的影响比较大,不够稳定,同时PA66齿轮的尺寸也会受到水份的影响而变化,影响了齿轮的精度控制。
在德国和日本,十多年前,耐磨静音齿轮的专用工程塑料都已经得到了普遍的应用,中国国内的一些齿轮注塑和减速电机齿轮箱制造企业对材料的掌握也相对薄弱一些,另外,外资的齿轮精密注塑企业和高品质小微减速电机制造商在创新材料的保密这块也做的比较严格,也是其中一方面的原因。
6、齿轮减速机齿面粗糙度
齿面粗糙越大,齿轮传动产生摩擦的力矩就会更大,摩擦产生的热量也会越大,那么齿轮的磨损就会越严重,变形就会越大,噪音也越大,所以优化齿轮减速机齿面的粗糙度非常重要;
7、齿轮减速机齿轮精度等级
齿轮的啮合误差与安装误差对噪音有重要的影响,重载时齿轮变形明显影响噪音,齿轮的齿距偏差、啮合角偏差、齿距累积误差等等对齿轮噪音影响都非常大。对于齿轮的制造精度、加工方法、热处理方法、合适的结构、齿轮的装配精度都能有效的降低啮合产生的噪音。
相对于直齿轮,行星减速齿轮箱中常见的斜齿轮的优缺点是什么?斜齿轮对降噪真有帮助吗?
行星减速齿轮箱经常可以看到直齿轮的应用,毫无疑问,直齿轮是应用非常普遍的一类经典传动齿轮类型,不仅是行星减速电机,在各类平行轴减速机构中也经常应用,直齿轮在加工制造中成本比较有优势,在行星传动减速机构中不会有不良的轴向力,这都是直齿轮的优点,但直齿轮的缺点也同样明显,主要是直齿轮在运转过程中会产生振动,这一震动无法消除,无论是改变设计、优选材料或形变等方面的措施,传动中不良的振动都不能避免,而振动在齿轮传动中会引起较大的负载,又会进一步引发噪音。
另外直齿轮还有一个不利点就是,在齿与齿接触时间里有时由两对齿啮合所得到的附加强度并不能加以利用,因为应力是被循环中单齿啮合的状况所限定的,所以会照成能量的浪费。
三、相对于直齿轮,斜齿轮的几个优点
1、啮合性能好
在斜齿轮轮齿的接触线为与齿轮轴线倾斜的直线,轮齿开始啮合和脱离啮合都是逐渐的,因而传动平稳、噪声小,同时这种啮合方式也减小了制造误差对传动的影响。
2、重合度大
可以降低每对轮齿的载荷,从而相对的提高了齿轮的承载能力,延长了齿轮的使用寿命,并使传动平稳。
3、斜齿标准齿轮不产生根切的最少齿数较直齿轮来得少
因此,采用斜齿轮传动可以得到更为紧凑的机构。
这里小云想补充一点的是关于行星架这块,如果在行星减速齿轮箱中采用斜齿轮,从行星减速机结构上来讲,斜齿轮行星减速机的行星架需要双支撑结构才能支撑的上,而直齿轮行星减速机的行星架可以做单支撑,也可以做双支撑都能使用。只是精度、噪音 、及效率上直齿轮的单支撑远不如直齿轮的双支撑。那双支撑直齿轮行星减速机和斜齿轮行星减速机相比,因斜齿轮精度比直齿轮精度要做的更高,所以斜齿行星减速机的精度会更高。
但是,斜齿轮传动的也有缺点:在运动时会产生轴向推力,对轴向结构产生损坏,另外还有一点就是,斜齿轮的制造成本比直齿轮会高一些。
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