一般而言,聲音是人耳對物體振動引起的周圍空氣壓力波動的主觀感覺。例如,擊鼓后鼓膜做自由震動時,周圍空氣形成密部和梳部,并由近及遠地傳播人耳接受空氣壓力的擾動,由聽神經傳到大腦,聽到了聲音。可見,人耳感覺聲音有兩個條件:一是物體振動的傳播,二是人的神經系統感覺耳鼓膜的振動。后者屬于生理聲學的范疇,而本書重點討論前者,即物體振動及其在周圍彈性媒質中傳播(聲波)的特性。
廣義的聲波是指彈性媒質中質點機械振動由近及遠的傳播,彈性媒質包括固體、液體和氣體。 由于人耳的鼓膜只能與流體直接接觸,所以通常所指的聲波是流體介質中的機械振動,主要考慮的介質是空氣和水。關于聲波的產生、傳播、接收、效應及控制構成聲學的研究領域。
聲音是由物體振動引起的,引起媒質質點振動的物體稱為聲源,聲源和彈性媒質是產生聲波的必要條件。可見,振動和聲波密切,物體振動是聲波形成的前提。振動量僅是時間的函數而聲波波動量不僅是時間的函數,還是空間的函數,聲波波動量存在的空間稱為聲場。聲波在不同的彈性媒質中傳播的形式不同。由于空氣只有壓縮彈性,不能承受剪切,因此空氣中媒質質點的振動方向與聲波傳播方向一致,這種波成為縱波或壓縮波。在液體中,質點的運動方向與波的傳播方向垂直,稱為橫波或剪切波。
固體媒質既有壓縮彈性,更有剪切彈性,因此固體中不僅存在壓縮波與剪切波,還存在著由不同方向的彈性組合而成的彎曲波扭轉波等。需要說明的是,聲傳播是彈性媒質能量的傳遞過程,媒質中各部分質點皆在各自的平衡位置附近運動,而質點的平衡位置并不移動。
聲波可以區分為周期性聲波和非周期性聲波。zui簡單的周期性聲波是純音,它是由簡諧振動老生的頻率固定并按正弦形變換的聲波。復雜聲波是由一些頻率不同的簡單聲波組成。聲波在傳播過程時有聲壓。質點振動位移、質點振動速度等幾個可測量的物理量,zui常用、的是聲壓。與振動的定義類似,聲壓是指由聲波擾動引起的空氣壓強與平衡狀態壓強之差。即相對于平衡狀態壓強的波動量。可見,聲壓是一種逾量壓強,可正可負,在空氣的密部聲壓為正,在空氣梳部聲壓為負。
在選擇用不同結構形式的齒輪時,對其特定結構建立聲輻射模型,進行動力學分析,對齒輪傳動系統噪聲進行預先評估。以便根據使用者的不同要求(使用場所,是否無人操作,是否在城區內,地上、地下建筑物有無特定要求,是否有噪聲防護,或無其他特定要求)去滿足。根據在不同轉速條件下對減速機的試驗表明,隨著減速機輸入轉速的增加,噪聲也將增大。
減速機箱體結構形式
試驗研究表明,采用圓筒形箱體對減震有利,在其他條件相同的情況下,圓筒形箱體比其它類型箱體噪聲級平均低5dB。對減速機箱體進行共振測試,找出共振位置,增加適當的筋條(板),可以提高箱體的剛度,減少箱體的振動,實現降噪。多級傳動時要求瞬時傳動比的變化盡量小,以保證傳動平穩,沖擊及振動小,噪聲低。
減速機內部齒輪誤差影響
齒輪制造過程齒形誤差、基節偏差、齒向誤差和齒圈徑向跳動誤差是導致行星減速機傳動噪聲的主要誤差。也是控制行星減速機傳動效率的一個問題點。現以齒形誤差與齒向誤差做簡單說明。
齒形誤差小、齒面粗糙度小的齒輪,在相同試驗條件下,其噪聲比普通齒輪要小10dB。齒距誤差小的齒輪,在相同試驗條件下,其噪聲級比普通齒輪要小6~12dB。但如果有齒距誤差存在,負載對齒輪噪聲的影響將會減少。
齒向誤差將導致傳動功率不是全齒寬傳遞,接觸區轉向齒的這端面或那個端面,因局部受力增大輪齒撓曲,導致噪聲級提高。但在高負載時,齒變形可以部分彌補齒向誤差。
裝配同心度和動平衡
裝配不同心將導致軸系運轉的不平衡,且由于齒論嚙合半邊松半邊緊,共同導致噪聲加劇。高精度齒輪傳動裝配時的不平衡將嚴重影響傳動系統精度。
減速機內部齒面硬度
隨著齒輪硬齒面技術的發展,其承載能力大、體積小、重量輕、傳動精度高等特點使其應用領域日趨廣泛。但為獲得硬齒面采用的滲碳淬硬使齒輪產生變形,導致齒輪傳動噪聲增大,壽命縮短。為減少噪聲,需對齒面進行精加工。目前除采用傳統的磨齒方法外,又發展出一種硬齒面刮削方法,通過修正齒頂和齒根,或把主被動輪的齒形都調小,來減少齒輪嚙入與嚙出沖擊,從而減少齒輪傳動噪音。
渦輪蝸桿減速機系統指標檢定
在裝配前零部件的加工精度及對零部件的選配方法(*互換,分組選配,單件選配等),將會影響到系統裝配后的精度等級,其噪聲等級也在影響范圍之內,因此,裝配后對系統各項指標進行檢定(或標定),對控制系統噪聲是很關鍵的。
清華紫光減速機安裝原因及對策
1.減振和阻斷措施減速機在安裝時,應盡量避免機身與基礎支撐及連接件之間發生共振,產生噪聲。減速機內部常常會發生一只或幾只齒輪在某些速度范圍內產生共振,除設計原因外,與安裝時未經空試揪出共振位置。并采取相應減振或阻斷措施有直接關系。某些要求低傳動噪聲和振動的減速機,應選用高韌性,高阻尼的基礎材料來減少噪聲和振動的發生。
2.零部件幾何精度調整
由于安裝時幾何精度未達到標準規定的要求,導致減速機零部件發生共振,從而產生噪聲,這就應該在改善安裝工藝,增加工裝,保證裝配人員的整體素質有直接關系。
3.零部件松動
在安裝時由于個別零部件的松動(如軸承預緊機構,軸系定位機構等),導致系統定位不準,非正常位置嚙合,軸系移動,產生振動和噪聲。這一系列需從設計結構出發,盡量保證各機構的聯接穩定,采用多種聯接方式。
4.傳動部件損壞
在安裝時由于不當操作損傷傳動部件,導致系統運動不準確或運動失穩;高速運動部件由于受損導致油膜振動;人為造成運動件動不平衡;都產生振動和噪聲。這些原因在安裝過程中都是必須注意和盡量避免的。對無法修復的損傷零部件,必須予以更換,以保證系統獲得穩定的噪聲等級。
斜齒輪減速機使用維護原因及對策:減速機的正確使用維護雖不能降低系統噪聲等級,保證傳遞精度,但卻能防止其指標劣化,增大使用壽命。
1.內部清潔
減速機內部零件的清潔是保證其正常運轉的基本條件,任何雜質污物的進入都將影響并損傷傳動系統,導致噪聲的產生。
2.工作溫度
保證減速機正常的工作溫度,避免零部件因過大的溫升產生變形,確保齒輪正常嚙合,從而防止噪聲的增大。
3.及時的潤滑和正確使用油品不合理的潤滑和錯誤的使用潤滑油脂都將對減速機產生不可估量的損害。高轉速時,齒輪齒面摩擦會產生大量的熱能,潤滑不當,將會導致輪齒的損傷,影響精度,噪聲亦會增大。設計時要求齒輪副有適當的間隙(嚙合輪齒的非工作面間的間隙,以補償熱變形與貯存潤滑油脂)。潤滑油脂的正確使用和選擇,可保證系統安全有效運行,延緩劣化趨勢,穩定噪聲等級。
4.減速機的正確使用
正確使用減速機,可以zui大限度地避免零部件的損傷及損壞,保證穩定的噪聲等級。減速機噪聲會隨負載的增加而增大, 所以應在正常負載范圍內使用。
5.定期維護與保養
定期的維護保養(換油,更換已磨損零部件,緊固件松動部件,清除內部雜物,調整各部件間隙至標準規定值,檢定各項幾何精度等。)可以提高減速機抵抗噪聲等級劣化能力,維持穩定的使用狀態。
減速機結論
減速機傳動噪聲控制是一個系統工程,它涉及了傳動系統(齒輪、箱體、聯接件、軸承等)設計,制造,安裝,使用維護直至更新的全過程,它不僅對設計者,生產制造者,也對安裝使用維護保養者提出了諸多要求,上述任何環節未受到有效控制,齒輪傳動噪聲控制都將歸與失效。
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