Kuidas eemaldada heli hammasratastelt. Müra uurimine hammasrataste töös ja selle kõrvaldamise viisid
Hammasrattad on sageli mitmesuguste masinate peamine vibratsiooni ja müra allikas. Käigukiiruste suurenedes muutub vibratsiooni ja müra vähendamise probleem üha olulisemaks. Müratase on käikude ja käigukastide üks olulisemaid töönäitajaid.
Hammasrataste müratase määratakse ülekande täpsuse, süsteemi inertsi ja jäikuse parameetrite järgi. Võrdlusvead on sundvibratsiooni põhjustajad ning inertsiaal- ja jäikusparameetrid määravad süsteemi loomulikud vibratsioonid.
Tavaliselt on veo- ja veorataste põhikalde tegelikud mõõtmed erinevad. See põhjustab paaritushammaste haardumise ajal kokkupõrke. Selle tulemusena toimub võnkeprotsess. Löögijõud sõltub otseselt haardumisvea suurusest, mille määrab veo- ja veorataste põhikalde erinevus ning nende perifeerne kiirus. Kui võlli pöörlemiskiirus suureneb, suureneb vastavalt ka müra intensiivsus.
Optimaalne müratase ei vasta mitte nullile, vaid mõnele põhiastmete erinevuse positiivsele väärtusele, mis on määratud hammaste elastse deformatsiooni suuruse järgi. Teine hammasrataste vibratsiooni ja müra põhjus on käiguvahetuse jäikuse hetkeline muutus üleminekul kahepaarist hammaste haardumiselt ühepaarilisele, samuti vahetu hõõrdejõu suuna muutumine vahel. hammaste tööprofiilid ühendusribas.
Riis. 38. Hammasrattapaaride kokkupuutekoha erineva kujuga
Lõikeprotsessi käigus tekkivad vead hammaste profiilis, samuti hammaste profiili läbilõikamine lõikamisprotsessi katkestuse tagajärjel põhjustavad šokiimpulsse.
Tööriista ja tooriku ebaõige kinnitamine hammaste lõikamisel põhjustab ka hammasrataste tsüklilisi vigu ja sellest tulenevalt tugevat müra ja vibratsiooni. Näiteks otste mitteperpendikulaarsus tooriku telje suhtes, kui see on kinnitatud hammasrataste lõikepingi lauale, põhjustab lõigatud tooriku geomeetrilise telje kõrvalekalde laua pöörlemistelje suhtes, mille tulemuseks on veas hammaste suunas. See viga põhjustab paaritushammaste vahelise kontaktpinna (kontaktala) ebarahuldava kuju, mis suurendab müra ja vibratsiooni.
Joonisel fig. Joonisel 38 on kujutatud hammasrattapaaride kontaktpunktide erineva kujuga. Kontaktplaastri kujuga, mis on näidatud joonisel fig. 38, a kostab käigukast kahisevat või kerget madalat kohinat; selliseid hambaid võib pidada sobivateks.
Joonisel fig näidatud täpikujuga. 38, b, kostab ilma koormuseta kahinat ja koormuse all ulgumist; need hambad on kasutud. Esitatud on ka joonisel näidatud kontaktpunktide kujuga defektid ja hambad. 38, c ja d. Ilma koormuseta teevad nad väikese koputuse ja koormuse all - ulgumine ja sagedane katkendlik koputus, teises - sagedane katkendlik koputus ilma koormuseta ja ulgumine koormuse all.
Suurenenud müra on põhjustatud vigadest käigukasti aluse aukude puurimisel. Kui hammasrattaid valmistatakse hoolikalt, võib võllide, millele need on paigaldatud, vale joondamine viia tulemusteni, mis on sarnased hammasrataste endi vigadega saadud tulemustele.
Käikude vibratsiooni ja müra saab vähendada järgmistel viisidel.
Riis. 39 . Hamba kuju:
a - tavaline; b - tünnikujuline
Esimene meetod on hammaste kuju muutmine (joonis 39). Kui neile anda tünnikuju, siis hammastevahelise kontakti parandamise ja hammaste nihke mõju vähendamise tulemusena väheneb interakteeruvate hammasrataste müra 3-4 dB võrra.
Teine viis vibratsiooni ja müra vähendamiseks on hammaste profiilide külgnemine, et kompenseerida hammasrataste valmistamisel ja paigaldamisel tekkivaid vigu, samuti vähendada hammaste deformatsiooni mõju, kui need töötavad koormuse all.
Hammaste raseerimisoperatsiooni kasutuselevõtu tulemusena paranevad hammasrataste vibratsiooni- ja müraomadused, mis suurendab haardumise sujuvust. Vibratsiooni ja müra mõningast vähendamist saab saavutada viimistlusoperatsiooniga – hammaste lihvimisega spetsiaalsete ringide abil.
Üks tegureid, mis määrab käigukasti ajamisüsteemi vibratsiooni summutamise võime, on ratta materjal. Asendades käigupaaris vähemalt ühe ratta plastikust valmistatud rattaga, saate saavutada märkimisväärse mürataseme vähendamise efekti. Uuringutega on kindlaks tehtud, et plastist hammasrataste müra on kõikidel kiirusrežiimidel ja koormustel madalam kui terasrataste müra ning kõige tõhusam mürasummutus saavutatakse kiiretel ülekannetel, resonantsrežiimidel ja suurenenud koormustel.
Tööstusmüra on üldine bioloogiline ärritaja, mis mitte ainult ei vähenda kuulmist, vaid mõjutab ka inimese südame-veresoonkonna ja närvisüsteemi.
Müra mõju inimorganismile uuringud on näidanud, et pika- ja lühiajaline müra, sama üldtasemega, kuid erineva spektraalse koostisega stabiilne müra, aga ka impulssmüra, mille intensiivsus suureneb maksimaalseks, avaldavad erinevat mõju. inimkeha.
Müra mõju inimestele võib sõltuvalt müra intensiivsusest ja spektrist jagada järgmistesse rühmadesse:
Väga tugev müra tasemega 120...140 dB ja üle selle, olenemata spektrist, võib tekitada mehaanilisi kahjustusi kuulmisorganitele ja põhjustada tõsiseid kehakahjustusi;
Tugev müra tasemega 100...120 dB madalatel sagedustel, üle 90 dB keskmistel ja kõrgematel sagedustel, 75...85 dB kõrgetel sagedustel põhjustab pöördumatuid muutusi kuulmisorganites ning pikaajalisel kokkupuutel võib põhjustada mitmeid haigused, eelkõige närvisüsteem ;
Madalam müratase 60...75 dB keskmistel ja kõrgetel sagedustel mõjub keskendunud tähelepanu nõudva tööga tegeleva inimese närvisüsteemile kahjulikult.
Sanitaarstandardid jagavad müra kolme klassi ja kehtestavad igaühe jaoks vastuvõetava taseme:
1. klass - madalsageduslik müra (spektri suurimad komponendid asuvad allpool sagedust 350 Hz, millest kõrgemal tasemed langevad) vastuvõetava tasemega 90...100 dB;
2. klass - kesksageduslik müra (spektri kõrgeimad tasemed asuvad allpool sagedust 800 Hz, millest kõrgemal tasemed langevad) vastuvõetava tasemega 85...90 dB;
Klass 3 - kõrgsageduslik müra (spektri kõrgeimad tasemed asuvad üle 800 Hz sageduse) aktsepteeritava tasemega 75...85 dB.
Need. müra nimetatakse madala sagedusega, mille võnkesagedus ei ületa 400 Hz, kesksagedus - 400 ... 1000 Hz, kõrgsagedus - üle 1000 Hz. Spektri laiuse põhjal liigitatakse müra lairibaks, mis hõlmab peaaegu kõiki helirõhu sagedusi (taset mõõdetakse dBA-des), ja kitsaribaks (taset mõõdetakse dB-des). Lisaks jaguneb müra: õhus leviv, õhus leviv müra tekkeallikast vaatluspunktini ja struktuurne, kandub läbi konstruktsioonielementide ja eraldub nende pindade kaudu.
Kuigi akustiliste helivõngete sagedus jääb vahemikku 20...20000 Hz, toimub selle normaliseerimine dB-des oktaaviribades sagedusega 63...8000 Hz konstantse müra. Katkendliku ja lairibamüra iseloomulik tunnus on helitase dBA-des, mis vastab energiale ja inimkõrva tajumisele. Tabelis 4.1 on toodud standardiseeritud heliparameetrid traktorite ja muude iseliikuvate masinate kabiinides vastavalt standarditele GOST 12.2.120-88 ja GOST 12.1.003-83. Pange tähele, et vastavalt standardile GOST 12.2.019-86 ei tohiks masina välismüra ületada 85 dBA 7,5 m kaugusel selle teljest, mis on risti liikumissuunaga.
Tabel 5.1 – Standardiseeritud heliparameetrid traktorikabiinides
Tuleb märkida, et operaatori töökohal kehtestatakse müranormid sõltumata sellest, kas müraallikaid on üks või mitu. On ilmne, et kui ühe allika tekitatav helivõimsus rahuldab töökohas maksimaalset lubatud helirõhutaset, siis mitme sama allika paigaldamisel siia ületatakse nende lisandumise tõttu etteantud maksimaalne lubatud tase.
Detsibellides väljendatud mürataset ei saa aritmeetiliselt liita ja siin määratakse summaarne müratase energia summeerimise seaduse järgi.
Tabel 5.2 – allika taseme erinevuse funktsiooni lisamine
Taseme erinevus kahe allika vahel |
||||||
Eeltoodust järeldub, et kui ühe allika müratase on 8...10 dB (dBA) kõrgem teise allika tasemest, siis jääb ülekaaluks intensiivsema allika müra, s.t. lisandumine kogumüratasemele on tühine.
Erineva intensiivsusega allikate üldine müratase määratakse järgmise valemiga:
Erinevus olemasolevate päritoluallikate kõrgeima taseme ja muude müratasemete vahel.
Mürataseme muutuste arvutamine allika kauguse muutustega toimub järgmise valemi abil:
DB (dBA),
Kus L u on allika müratase; r on kaugus müraallikast selle tajutava objektini, m.
Lisaks sellistele tugevatele traktorite müraallikatele nagu mootor ja šassiisüsteem, on käigukast aktiivne müraallikas.
Mürakaitsevahendite ja -meetodite klassifikatsioon on kehtestatud standardiga GOST 12.1.029-80, mille kohaselt peab projekteerimisel ette nägema ja arvesse võtma:
Vahendid mehaanilise müra vähendamiseks selle tekkekohas;
vahendid õhus leviva ja struktuurse müra vähendamiseks selle levimisrajal;
akustilised mürakaitsevahendid (aiad, ekraanid, kajutid).
Kõigepealt märgime, et hammasrataste müra on põhjustatud võrega hammasrataste (hammasrataste) ja laagrite tööst.
Laagrimüra põhjuseks on kuulide (rullikute) löök puurile ja rõngastele. Sel juhul suureneb laagrimüra kuulide (rullikute) läbimõõdu ja pöörlemiskiiruse suurenedes. Selliste laagrite mürataset saab arvutada järgmise valemi abil:
DB (dBA),
n - laagri pöörlemissagedus, min;
L no - laagri müratase ilma koormuseta, võrdub 1...5 dB.
Kuna laagrid on standardsed valmistooted, tuleb nende müra vähendamiseks hammasrataste konstrueerimisel need paigaldada ilma sisemist rõngast moonutamata ning kasutada kvaliteetset määrimist, mis välistab veeremise kuivhõõrdumise ja on omamoodi põrutus. absorbeerija, kui kuulid (rullikud) suhtlevad teiste laagrielementidega . Sel juhul kasutatakse nii vedelaid kui ka määrdeaineid, mis annavad esimesega võrreldes veidi suurema efekti.
Hammasrataste hammaste omavahelisel suhtlemisel tekkiva müra osas tuleb meeles pidada järgmist.
Arvesta, et jutt on evolveprofiiliga hammastest, mis teoreetiliselt peaksid hammasrataste kokkupuutel tagama ühe hamba põrutus- ja libisemisvaba veeremise üle kõrvaloleva hamba pinna. Hamba pöördemomendi ja vajaliku tugevuse tagamiseks valitakse selle moodul ja laius. Eeldatakse, et kontakt toimub kogu hamba laiuses ja teoreetiliselt peaks "kontaktplaast" hõivama kogu hamba laiuse koos vastava kõrgusega. Ainult nii saab tagada arvutatud ülekandeefektiivsuse.
Reaalsetes tingimustes ei ole hammasrataste endi, nende kinnitusvõllide, laagrite paigaldamiseks mõeldud tasside ja puuride ning ka käigukastide valmistamisel võimalik tagada nende elementide ideaalset mõõtmete täpsust, kuna on olemas teatav tehnoloogiline tolerantsi vahemik. . See asjaolu toob kaasa järgmise.
Külgnevate hammasrataste sammuringide tegelik kaugus keskpunktist on suurem kui lubatud hälbe piires olev nimikaugus. Selle tulemusena häirub hammasrataste ideaalne haardumine ning esmalt tekib hammaste kokkupuutel löök (millega kaasneb koputus) ning seejärel libiseb üks hammas mööda kõrvaloleva hammasratta hambapinda. Kuna hammaste puhtus pole ideaalne, siis kaasneb sellega "lihvimismüra".
Neid nähtusi süvendab veelgi asjaolu, et hammasrataste endi valmistamisel on lubatud hälbed: sammuringi läbimine pöörlemistelje suhtes, hammaste paksuse kõikumine, hammasrataste ühisnormaali pikkuse kõikumine. , hammasrataste siledate ja splindiliste kinnitusavade mõõtmete jms jaoks. Kui võtta arvesse, et kui Laagrite paigaldamiseks mõeldud puuraukude või laagrite tihvtide puurimisel ei ole hammasratta võllid paralleelsed, siis sellest tulenevalt ei ole laagrite võllid paralleelsed. võllide korral moondub hammasratta hammaste teoreetiline kontaktlaik, pindala väheneb ja nihkub mööda hammaste pinda. See toob kaasa kontaktpingete suurenemise hammaste pinnal, mille tulemusena suureneb müra.
Märgitud nähtus avaldub veelgi enam, kui jõuülekande korpuse seinad ei ole piisavalt jäigad ja koormuse all töötades korpus deformeerub. Hammasülekande moonutuste tagajärjel tekib hammasrataste ühe pöörde ajal külgnevate hammaste pulseeriv konvergents ja lahknemine, mis põhjustab käigukasti koormuse all töötamise ajal "ulgumist".
Hammasrataste müra vähendamise seisukohalt on ilmne, et nende täpsust ja hammaste pinnatöötluse puhtust on vaja tõsta. Hammasrataste valmistamise täpsuse suurendamine toob kaasa ülekande mürataseme vähenemise 3...3,5 dBA võrra kogu koormuste ja kiiruste töövahemikus. Arvestades traktoristi töökoha passiivse mürakaitse meetmete kõrget hinda, on traktori käigukasti hammasrataste valmistamise ja paigaldamise täpsuse suurendamine vajalik ja majanduslikult kõige otstarbekam.
Käikude müratase avatud, kuivades (ilma määrimiseta) käigukastides arvutatakse järgmise valemi abil:
kus Lbn on koormuseta hammasrataste müratase (võetuna 75...80 dBA, olenevalt valmistamise täpsusest ja hambapinna puhtusest);
P - ümbermõõdu jõud, kg.
Nagu valemist näha, peaks perifeerse kiiruse vähendamine vähendama käigu mürataset. Selleks tuleks hammaste tugevuse säilitamiseks kasutada võimalikult väikese läbimõõduga hammasrattaid, muutes hammaste arvu ja moodulit, suurendades samal ajal nende laiust.
Arvatakse, et käigukasti piisava määrimise kasutamine vähendab käigukasti mürataset mitte vähem kui DL oc = 6 dBA. Mehhanismi sisemise õõnsuse isoleerimine katte olemasoluga (koos omamoodi korpuse moodustamisega) annab täiendava müravähenduse DL n = 5...7 dBA võrra.
Seega saab käigukasti korpuse tekitatava mürataseme leida:
Müra ülekande arvutamine
Käigukasti tekitatava müra mõju hindamine salongi akustilisele keskkonnale.
kus on koormuseta hammasrataste müratase (võetuna 75...80 dBA, olenevalt valmistamise täpsusest ja hambapinna puhtusest);
V - hammasrataste perifeerne kiirus, m/s;
P - ümbermõõdu jõud, kN.
Käigumüra:
Käigu kogumüra:
Müra laagrite arvutamine
kus d on kuulide (rullikute) läbimõõt, mm;
d r.st = 10 mm - rull-laagri jaoks;
d r.s. = 16,5 mm - kuullaagri puhul n - laagri pöörlemiskiirus, min -1;
L on laagri müratase ilma koormuseta, võetuna 1...5 dB (dBA).
Kuullaagrite jaoks:
Rull-laagri jaoks:
Erineva intensiivsusega allikate üldine müratase määratakse järgmise valemiga:
kus on ühe allika kõrgeim tase;
Erinevus kõrgeima taseme ja teiste vahel
Saadaolevate allikate müratasemed
esinemine.
Käigukasti korpuse müratase on leitav:
Arvutame müratase, mis on tingitud selle vähenemisest, mis on tingitud käigukasti korpuse eemaldamisest juhi kõrvast vahemaa Y võrra, välja arvatud kabiin:
Kaasaegne helikindel kabiin vähendab mürataset 20...30 dBA, selle väärtuse määrame töökohal salongis:
dBA<дБА на 17,6 дБА.
kuna L k on oluliselt väiksem kui standardväärtus L kn = 80 dBA, siis käigukasti müra ei halvenda salongi akustilist keskkonda.
Arvutan auto välismüra selle liikumissuunaga risti olevast teljest 7,5 m kaugusel:
L r = L u - 20 lg r - 8 = 93,9 - 20 lg 7,5 - 8 = 68,4 dBA
Järeldus lõikude kaupa
Käsitletakse töökaitsega seotud küsimusi: müra, inimmõju, regulatsioon, ülekandes esinemise põhjused, meetmed selle vähendamiseks, ülekandemüra mõju hindamine salongi akustilisele keskkonnale ja masina välismürale.
Masina välismüra ei tohiks ületada 85 dBA, meie puhul 68,4 dBA, seega on tingimus täidetud.
Arutatud jaotis näitab, et see konstruktsioon vastab ohutusnõuetele.
Miks hammasrattad ikka ragisevad? Ilmne vastus: "sest need on kõverad." Ilmselge, kuid mitte piisav. Käigukast on üsna keeruline osa ja selle geomeetriat kirjeldavad paljud parameetrid, mis kõik mõjutavad ülekandemüra erinevalt. Olenevalt asjaoludest võivad igal konkreetsel juhul mõned vead mõjutada müra rohkem, teised vähem.
Põhikontseptsioon selles küsimuses on kinemaatiline ülekandeviga või käik. Vastavalt GOST 1643-81 (lisa 1 punkt 1).
Kinemaatiline ülekandeviga F i on ajami jõuülekande tegeliku ja nominaalse (arvutatud) pöördenurga vahe.
Oletame, et jõuülekanne koosneb käigust z 1 =20 ja rattast z 2 =40, st. ülekandearv u = 2. Kui hammasrattad on valmistatud täiusliku täpsusega, siis kui hammasratast pöörata ühe nurksammu võrra 360° / 20 = 18°, siis pöörleb ratas 18° / 2 = 9° nurga all. Kui hammasratast pöörata kahe 36° nurga võrra, siis ratas pöörleb 18° jne. Need on nominaalsed (arvutatud) pöördenurgad ja ideaalsete käikude jaoks on need ühendatud ülekandearvuga. Käigu mis tahes pöördenurga korral pöördub ratas 2 korda väiksema nurga all.
ratta nurk = käigu nurk / u
Kuid tegelikkuses pole miski täiuslik. Kõikidel detailidel on mõned vead. Seetõttu pöörleb vedav ratas nominaalsest (arvutatud) nurgast erineva nurga all ja viga saab väljendada järgmiselt:
Fi= ratta pöörlemisnurk - hammasratta pöörlemisnurk / u
Need. Tegelikkuses ei ole ülekandearv konstantne, mis tähendab, et veoratta pöörlemiskiirus kõikub. Ja nende vibratsioonide spektris võivad olla üsna kõrge amplituudiga sagedused. Need vibratsioonid võivad põhjustada müra.
Väga täpsete hammasrataste tootmine. Turetski I.Yu., Ljubimkov L.N., Tšernov B.V.
Miks tekib kinemaatiline viga?
Põhjused võivad olla väga erinevad:
- võrgu geomeetria: esineb häireid või mitteoptimaalset kattumist. Need vead võivad ilmneda nii käigu arvutamise etapis kui ka valmistamise ajal (näiteks vale tööriista kasutamisel).
- Ratta valmistamise vead, mis moonutavad hambaprofiili (evolutsioon) ja hammaste ühtlust (kaldevead)
- vead kokkupanekul ja sellega seotud osadel (korpus, võllid, laagrid)
- termilised deformatsioonid ja hammaste deformatsioonid koormuse all, mis moonutavad hamba profiili
vertikaaltelg - kinemaatiline viga, võttes arvesse hammaste jäikust erinevatel koormustel.
horisontaaltelg - ratta pöördenurk
Akustiliste meetoditega mõõdetud müratase sõltub kogu konstruktsioonist tervikuna - mitte ainult hammasratastest, vaid ka laagritest, korpusest, käigukasti korpuse kinnitusest, koormuse iseloomust jne.
Skemaatiliselt saab nähtuse füüsilist olemust väljendada järgmiselt:
rataste geomeetrilised vead
kinemaatiline ülekandeviga
mass, inertsimoment, jäikus ja summutus
Vibratsioonid hammasülekandes
Laagritele mõjuvad jõud
Kehaosade mass, jäikus ja summutus
Keha vibratsioonid
Käigukasti korpuse kinnitamine
Kogu masina vibratsioon
Praegu ei ole ühtset üldtunnustatud arvutusmeetodit, mis võtaks arvesse kõigi vigade mõju mürale. Arvutused põhinevad kas empiirilistel sõltuvustel või mõnedel eeldustega mudelitel.
Miks hammasratas teeb müra, aga spiraalülekanne mitte?
Sageli esinev põhimõte: "Kui käik on mürarikas, tuleb see asendada spiraalsega". See on tingitud ennekõike asjaolust, et kattumise nurk spiraalülekandes rohkem kui hammasülekandes.
Kattumisnurk- käigukasti pöördenurk alates hammaste haardumise asendist kuni lahtiühendamiseni.
Kattuvust hinnatakse kattuvuse koefitsiendiga – kattumisnurga ja ratta nurga kalde suhe.
- Kui kattuvuse suhe = 1, siis eraldub iga hammas täpselt järgmise hamba haardumise hetkel.
- Kui kattumise suhe< 1, то между выходом из зацепления одного зуба и входом в зацепления следующего зуба контакт между колёсам разрывается.
- Kui ülekattekoefitsient on > 1, siis on igal ajahetkel kaks või enam hammast võrgus. Mida rohkem hambaid on korraga võrgus, seda väiksem on võrgu pinge ja hammaste deformatsioon ning profiilivigade mõju tasandatakse ja keskmistatakse.
Sirgete hammastega rataste asendamine spiraalsete ratastega ei ole imerohi. Reaalsetes tingimustes on vaja hinnata erinevaid võimalusi. Üldiselt võib müra vähendamine hammasrataste täpsuse suurendamise või mõne muu meetme abil olla tõhusam kui lihtsalt nende asendamine spiraalsete hammasratastega.
Kuidas kinemaatilist viga mõõta?
Alguses kirjeldatud kujul on kinemaatilise vea mõõtmine üsna kallis asi. Selleks on vaja käigule ja rattale paigaldada sobiva täpsusega nurgaandurid. Või vajate spetsiaalset seadet ja võrdlusseadet. Need meetodid sobivad hästi mass- või suuremahuliseks tootmiseks. Samal ajal annab kinemaatilise vea mõõtmine ise vähe teavet selle allika kohta. Kinemaatiline viga on keeruline näitaja ja koosneb erinevatest vigadest, mis tekivad erinevatel operatsioonidel.
Väikeste partiide ja ühekordse tootmise puhul on sageli soovitatav teostada kontrolli mitme üksiku parameetri abil, mis koos võimaldavad hinnata kinemaatilist täpsust:
- Radiaalne väljavool F r
- Ühisnormaali F vw pikkuse kõikumine
- sammuviga fpt ja akumuleeritud sammuviga F p
- profiili viga f f
Lykov A.V., Lakhin A.M.Ettekandes vaadeldakse müra vähendamise küsimusi hammasrataste töös. Läbi on viidud hammasrataste töös tekkiva müra ja vibratsiooni põhjuste analüüs ning välja selgitatud peamised projekteerimis- ja tehnoloogilised meetodid selle vähendamiseks.
Märksõnad:
käigukast, müra, kulumine.
Sissejuhatus
Käikude üks olulisemaid töönäitajaid on nende töömüra. Suurel määral on suurenenud käikude müra omane kiiretele ja tugevalt koormatud käikudele ning see näitaja iseloomustab enamasti ka hammasratastega mehhanismi töökindlust ja vastupidavust.
Töö põhisisu ja tulemused
Hammasrataste müratase sõltub paljudest teguritest, millest peamised on ülekande täpsus, aga ka süsteemi inertsiaal- ja jäikusparameetrid. Võrdlusvead on sundvibratsiooni põhjustajad ning inertsiaal- ja jäikusparameetrid määravad süsteemi loomulikud vibratsioonid.
Veo- ja veorataste tegelike sammude erinevuse tõttu tekivad paaritushammaste löögid nende haardumise hetkel. See põhjustab võnkeprotsessi. Löögijõud sõltub otseselt haardumisastmete ja perifeerse kiiruse erinevusest. Seega, kui hammasratastega võllide pöörlemiskiirus suureneb, suureneb ka müra intensiivsus.
Teine hammasrataste vibratsiooni ja müra põhjus on ülekande jäikuse hetkeline muutumine üleminekul kahepaarist hammaste haardumiselt ühepaarilisele, samuti tööprofiilide vahel mõjuva hõõrdejõu hetkeline muutus. hammastest kihluspostis. See põhjustab vibratsiooni levikut hammasratastelt käigumehhanismi kõikidesse osadesse ja tekitab helilaineid.
Hamba kontaktplaastri erinevaid kujusid arvesse võttes saab tuvastada järgmised iseloomulikud juhtumid (joonis 1).
Joonis 1 – hambapaaride kontaktplaastri kujud
Joonisel fig 1, a näidatud kontaktplaastri kujuga käigukast tekitab vaikset kahinat ja madalat suminat, mis perifeerse kiiruse suurenedes praktiliselt suureneb. Sel juhul jaotub koormus hammastele ühtlaselt ja jõuülekannet peetakse sobivaks. Kontaktpleki kujuga (joonis 1, b) kostub ilma koormuseta kahinat ja koormuse all ulgumist, mis suureneb perifeerse kiiruse suurenedes. Hammasrattad, millel on joonisel fig. 1,c, ilma koormuseta töötades annavad nad väikese koputuse, mis areneb ulgumiseks ja sagedaseks katkendlikuks koputamiseks. Juhul (joon. 1, d) annab käigukast sagedast katkendlikku koputust, mis areneb ulgumiseks.
Nagu kontaktplaastri kujust nähtub, tekitavad müra ka vead käigukasti aluse avade töötlemisel, mis põhjustab võllide ja laagrite moonutusi hammasratta paigaldamisel. See põhjustab tulemusi, mis on sarnased ümbermõõdu ja hammaste suuna vigadega.
Lähtudes hammasrataste töös tekkiva müra põhjustest, on võimalik määrata peamised viisid selle vähendamiseks, mille hulgast toome välja konstruktiivsed ja tehnoloogilised meetodid.
Konstruktiivsed meetodid hõlmavad hammasrataste konstruktsiooni täiustamisega seotud meetodeid, mis võimaldavad kõrvaldada lööki ja vibratsiooni hambapaaride haardumisel.
Hammasratta tõrgeteta töö parandamiseks on soovitatav kasutada sirgete hammaste asemel spiraalseid, kõveraid ja kõveraid hammasrattaid. Sellised hammasrattad võimaldavad igal hambal haarduda mitte kohe kogu pikkuses, tavaliselt löögiga, vaid järk-järgult, sujuvalt, põhjustades hambaosa elastseid mikrodeformatsioone, kompenseerides hamba ümbermõõdu ja suuna vead. Üleminek sirgelt hambalt spiraalsele või kumerale hambakujule võib mürataset vähendada 10-12 dB võrra.
Kui hammasratta konstruktsioon mingil põhjusel ei võimalda kasutada kaldu või kõverat hambakuju, saab müra vähendada hamba kuju muutmisega. Siin saab eristada kahte meetodit: pikisuunaline muutmine ja hambaprofiili kuju muutmine. Pikisuunaline modifikatsioon seisneb hamba ristlõike mõõtmete sujuvas muutumises kogu pikkuses ja enamasti taandub see tünnikujuliste hammaste kasutamisele. Selliste hammasrataste puhul väheneb hammaste laius hammasratta keskelt servadeni. See võimaldab vähendada võlli telgede mitteparalleelsusest ja hammaste suunavigadest tingitud hammaste nihke mõju, samas kui hammasratta müra väheneb 3-4 dB võrra.
Involveeritud hambaprofiili kuju muutmine taandub kõige sagedamini hamba pea ja varre külgnemisele - osa hambaprofiili sihipärasele eemaldamisele, et hambad oleks rattal ühtlasemalt paigutatud ja põhisammus vigu vähendaks. See võimaldab lihtsustada hammasrataste paigaldamist käigukasti ja vähendada hammaste deformatsiooni mõju koormuse all töötades. Flankeerimise tulemusena asendub hammaste kontakt väljaspool haardejoont teoreetiliselt õige kontaktiga piki haardejoont, mille tulemusena suureneb hamba kontaktlaik ja väheneb hammasratta müratase.
Samuti on teada, et üks tegureid, mis määrab käigu vibratsiooni summutamise võime, on ratta materjal. Asendades vähemalt ühe käigukasti plastrattaga, saab mürataset oluliselt vähendada, mis saavutatakse enim kiirete ülekannete puhul, resonantstöörežiimides ja ka suurenenud koormuste korral. Mittejõuülekannete müra saab oluliselt vähendada madala pinnakõvadusega teraste, metallipulbrite jms kasutamisega. Hammasülekandes on hea kombinatsioon suure kõvadusega terasest hammasratta ja lihvitud hammaste kasutamine koos rattaga. pehmemast terasest ja habemeajamishammastest.
Käiguülekande vaiksemaks ja sujuvamaks tööks pideva koormuse tingimustes tuleks määrata minimaalne käigumoodul. See suurendab aksiaalset ja aksiaalset kattumise suhet, parandades sujuvat tööd ja vähendades vibratsiooni võrgus. Samal ajal väheneb haarduva hamba aluse ristlõike vähenemise tõttu hamba lubatud koormuste tase. Selle puuduse kompenseerimiseks on vaja suurendada sammu läbimõõtu, hammasratta laiust, kasutada mitmepaarilist hammasülekannet jne.
Hammasratta müra saab vähendada ka täisarvu hammaste kattumise suhtega. Testid on näidanud, et ülekatte suhe 2,0 tagab kõige vaiksema jõuülekande.
Käigumüra mõjutab hammaste koormus. Koormusteguri suurenedes väheneb dünaamiline koormus võrgus. Samal ajal suurenevad elastsed deformatsioonid haardumises, kompenseerides vältimatuid hambavahevigu, ülekande sujuvus suureneb ja müratase väheneb.
Lisaks mõjutab müra käigukasti konstruktsioon ja materjal, mis peaks takistama heli levikut keskkonda. Valatud korpused summutavad vibratsiooni reeglina paremini kui keevitatud. Määrdeaine kvaliteedi määrab ka selle võime summutada vibratsiooni. Viskoossemad määrdeained tagavad vaiksema töö, kuid vähendavad samal ajal käigukasti efektiivsust. Käigukasti laagrite tüüp mõjutab ka ülekande mürataset. Suurtel pööretel õlikilega töötavad veerelaagrid tagavad käigukasti vaiksema töö, omades samas veerelaagritega võrreldes oluliselt suuremaid hõõrdekaod. Seetõttu soovitatakse veerelaagreid kasutada kiirkäigukastides.
Hammasrataste töös müra vähendamise tehnoloogiliste meetodite hulgas käsitleme hammaste viimistluse peamisi tehnoloogilisi toiminguid. Nagu eelnevalt mainitud, on hammasrataste müra peamine mõju hambapindade täpsus ja kvaliteet. Karastamata hammasrataste käigumüra saab kõige tõhusamalt vähendada raseerimisega. Samal ajal vähenevad oluliselt vead ümbermõõdu sammus, hammaste suunas ja hammaste profiili hälbed. Karastatud hammasrataste puhul on kõige tõhusam ja tõhusam müratõrjemeetod hammasrataste lihvimine, mis vähendab ülekandemüra 2-4 dB võrra. Hammasrataste lihvimine tagab hammasratta parameetrite suurima täpsuse ja madalaima ülekandemürataseme. See meetod on aga kõige vähem tootlik.
järeldused
Üldiselt tuvastas uuring, et peamiseks müraallikaks käigukasti töös on löök ja vibratsioon, mis tulenevad käigukasti elementide ebatäpsusest. Selgitasime välja peamised konstruktsiooni- ja tehnoloogilised meetodid käigukasti töö müra vähendamiseks.
Kasutatud kirjanduse loetelu
1. Kudrjavtsev V. N. Hammasülekanded. - M.: Mashgis, 1957. - 263 s.
2. Kosarev O.I. Meetodid ergastuse ja vibratsiooni vähendamiseks hammasülekandes. / O. I. Kosarev // Masinaehituse bülletään. - 2001. - nr 4. lk 8-14.
3. Rudnitski V. N. Hammasrataste geomeetriliste parameetrite mõju käikude mürale / V. N. Rudnitski. laup. Art. Teadlaste ja spetsialistide panus rahvamajandusse / BGITA - Brjansk, 2001. - lk 125-128.
Käigumüra põhjustab rataste ja nendega seotud konstruktsioonielementide vibratsioon. Nende vibratsioonide põhjuseks on hammaste vastastikune kokkupõrge võrku sisenemisel, hammaste muutuv deformatsioon, mis on põhjustatud neile mõjuvate jõudude ebastabiilsusest, hammasrataste kinemaatilised vead ja muutuvad hõõrdejõud.
Müraspekter hõivab laia sagedusriba, eriti oluline on see vahemikus 2000-5000 Hz. Pideva spektri taustal on diskreetsed komponendid, millest peamised on hammaste vastastikusest kokkupõrkest põhjustatud sagedused, haardumise vigade mõju ja nende harmoonilised. Hammaste deformatsioonist koormuse all tekkiva vibratsiooni ja müra komponendid on oma olemuselt diskreetsed, põhisagedusega, mis on võrdne hammaste uuesti sidumise sagedusega. Kogunenud käiguvea toimesagedus on pöörlemiskiiruse kordne. Siiski on juhtumeid, kus kogunenud ringikujuline sammuviga ei ühti pöörlemiskiirusega; sel juhul on selle vea sagedusega võrdne teine diskreetne sagedus.
Samuti ergastatakse võnkumisi sagedustel, mis on määratud käigupaari vigadest (telgede ebaühtlus, kõrvalekalle tsentritevahelisest kaugusest jne). Gearing on hajutatud parameetritega süsteem, millel on suur hulk loomulikke vibratsioonisagedusi. See toob kaasa asjaolu, et peaaegu kõigis režiimides kaasneb ülekandega võnkumiste esinemine resonantssagedustel. Mürataseme alandamine on saavutatav mõjuvate muutuvate jõudude suuruse vähendamisega, mehaanilise impedantsi suurendamisega muutuvatest jõududest mõjutatud kohtades, helivibratsiooni ülekandeteguri vähendamisega tekkekohtadest kiirguse kohtadesse, võnkekiiruste vähendamisega. parandades võnkuva keha konstruktsiooni, vähendades kiirguspinda, suurendades materjalirataste sisehõõrdumist Süsinik- ja legeerteraseid kasutatakse peamiselt hammasrataste valmistamiseks. Juhtudel, kui on vaja tagada vähem mürarikas ülekande töö, kasutatakse hammasrataste jaoks mittemetallist materjale. Varem olid hammasrattad selleks otstarbeks valmistatud puidust ja nahast; Praegu on need valmistatud tekstiliidist, puitplastist ja polüamiidplastist (sh nailonist).
Plastist hammasratastel on metallist hammasratastega võrreldes mitmeid eeliseid: kulumiskindlus, vaikne töö, võime taastada kuju pärast deformatsiooni (madala koormuse korral), lihtsam tootmistehnoloogia jne. Lisaks on neil olulisi puudusi, mis piiravad pindala. nende rakendus, suhteliselt madal hammaste tugevus, madal soojusjuhtivus ja kõrge lineaarse soojuspaisumise koefitsient. Hammasrataste valmistamisel kasutatakse kõige laialdasemalt termoreaktiivset fenoolformaldehüüdvaigul põhinevat plastikut. Nendest valmistatud vastupidavad tooted saadakse materjali orgaanilise täiteaine lisamisega. Täiteainena kasutatakse puuvillast kangast 40-50% valmis plastist või puidust 75-80% massist, samuti klaaskiudu, asbesti ja kiude.
Lamineeritud plasti valmistatakse kahte tüüpi: tekstoliit ja puitlamineeritud plastik (puitlaastplaat). Nendest plastidest valmistatud tooted saadakse enamikul juhtudel mehaanilise töötlemise teel. Termoplastsete vaikude hulgas kasutatakse laialdaselt polüamiidvaikusid. Nendes on ühendatud head valuomadused, üsna kõrge mehaaniline tugevus ja madal hõõrdetegur. Hammasrattad on valmistatud kas täielikult polüamiididest või kombineerituna metalliga. Polüamiidide kasutamine metallrummudega velgedel võimaldab vähendada polüamiidvaikude suure lineaarse soojuspaisumise koefitsiendi kahjulikku mõju käiguülekande täpsusele. Polüamiidmaterjalidest hammasrattad ei saa pikka aega töötada temperatuuril üle 100 °C ja alla 0 °C, kuna kaotavad mehaanilise tugevuse. Mehaanilise tugevuse suurendamiseks tugevdatakse plastikust hammasrattaid spetsiaalsete metallist, klaaskiust või muust plastikust tugevama materjalist osade sisseviimisega. Tugevdusosa on valmistatud 0,1-0,5 mm paksusest lehest, mis jäljendab hammasratta kuju, kuid on välismõõtmetelt oluliselt väiksem. Osa on varustatud aukude ja soontega plastikust läbipääsuks ning paigaldatakse vormi nii, et see on üleni plastikuga kaetud. Sõltuvalt ratta paksusest võetakse kasutusele üks või mitu sellist osa. Nii saab tugevdada mitte ainult tiibhammasrattaid, vaid ka globoidseid hammasrattaid, aga ka usse ja nukke.
TsNIITMASHi läbiviidud plast- ja terasratastega hammasrataste võrdluskatsed kinnitasid plastide kasutamise tõhusust müra vähendamiseks. Seega langes teras-nailonpaaride helirõhutase 18 dB võrreldes terashammasrattapaaride helirõhutasemega. Plasthammasrataste koormuse suurendamine põhjustab väiksemat müratõusu kui terashammasratastel. Teras-nailon ja nailon-nailon hammasrattapaaride müra võrdlev hinnang kõigis töörežiimides näitab, et käigumüra vähendamiseks piisab praktiliselt ühe käigu asendamisest plastikuga.
Plastist rataste kasutamisest tingitud müra vähendamise efektiivsus on kõrgetel sagedustel suurem kui madalatel sagedustel. Kummist on saanud materjal, mis leiab kaasaegses tehnoloogias üha uusi kasutusvaldkondi. Kummist osade tugevuse, töökindluse ja vastupidavuse määravad õige disaini valik, optimaalsed mõõtmed, kummimark ja osade valmistamise ratsionaalne tehnoloogia. Praktika on näidanud elastsete hammasrataste, aga ka sisemise vibratsiooniisolatsiooniga rataste kasutamise tõhusust. Selliste toodete elementidena kasutatakse painduvaid kummiliideid. Hammasratta elastsus saavutatakse rummu ja rattakrooni vahel olevate kummist sisestuste tugevdamisega. See aitab pehmendada ja vähendada põrutuskoormust rattahambale.
Hammasrataste valmistamise tehnoloogia, hammaste moodustumise põhimõte, lõikeriista tüüp, töötlemisvarud ja tööpinkide täpsus ei määra mitte ainult kvaliteeti üksikute ühenduselementide kõrvalekallete järgi, vaid määravad ette ka sideelementide kinemaatilise vastasmõju. Kogunenud vead hammasrataste ümbermõõdu sammus ja nende vigade kombinatsioon põhjustavad tavaliselt madalsageduslikke võnkeid.
Süsteemide madalsagedusergastusi põhjustavad ka lokaalsed akumuleerunud ja üksikud vead hambaprofiilil, mille paiknemine piki ratta pööret on juhuslik. Defektid hammasrataste lõikemasina tiguülekande töös (tiguratta sammu ebatäpsus, ussi väljajooksmine) põhjustavad hammaste pinnale tõusude ehk üleminekualade (lainete) teket. Ebakorrapärasuste joonte vaheline kaugus vastab masina indeksratta hammaste sammule ja seetõttu sõltub seda tüüpi vibratsiooni sagedus hammasrataste lõikemasina indeksratta hammaste arvust. Intensiivne müra kõrgsageduspiirkonnas on põhjustatud kõrvalekalletest hammaste telje, suuruse, kuju ja sammuga. Nendel juhtudel hammastele rakendatavate jõudude toimesuund; võib ideaalses kaasamises erineda jõudude teoreetilise toime suunast. See viib muude vibratsioonivormide tekkeni. väänduv, põiki, mille sagedused erinevad vaadeldavast.
Lisaks vaadeldavatele akumulatsioonivigadele, mis on oma olemuselt tsüklilised, esineb nn sissejooksuvigu. Üks viis hammasrataste vibratsiooni ja müra vähendamiseks on parandada nende valmistamise täpsust.
Nende toimingute kasutamise tulemusena väheneb tsükliliselt mõjuvate vigade suurus ja seeläbi väheneb oluliselt müra teke (5-10 dB võrra). Hammaste pikaajaline krigistamine ei ole soovitatav, kuna see põhjustab nende profiili lubamatuid moonutusi. Hammasrataste ühenduselementide tsükliliste vigade kõrvaldamine ja vähendamine saavutatakse hambaprofiili valmistamise täpsuse ja põhisammu täpsuse suurendamisega. Põhiline kaldeviga peab olema väiksem kui koormuse deformatsioon või termiline deformatsioon ja seetõttu ei põhjusta see märkimisväärset täiendavat dünaamilist koormust. Mõnel juhul saab tsükliliste vigade kahjulikku mõju vähendada ka katsetamise ajal kontaktpunktide peenhäälestusega ja õlivarustuse suurendamisega. Müratase väheneb, kui rattahambad on suure korrektsiooni tõttu võimalikult elastseks muuta või neid vastavalt profiili kõrgusele modifitseerida. Märkimisväärne tegur hammasrataste kvaliteedi parandamisel on hammasrataste hoobimismasinate täppis- ja kinemaatilise käiguahela ja etteandeahela suurendamine, samuti pideva temperatuuri tagamine hammasrataste lõikamise protsessis.
Lõigatava ratta tsüklilise vea suurus väheneb kiiresti, kui masina indeksratta hammaste arv suureneb. Seetõttu kasutatakse suure hulga indeksrattahammastega masinaid. Kui käigumehhanism töötab madalatel pöörlemiskiirustel ilma avade ja löökideta, vastab müra sagedusspekter käiguülekande kinemaatilise vea spektrile. Spektrikomponentide amplituudid määravad lubatud vigade suurus ja helilainete keskkonda kiirgumise tingimused. Kui hammasülekanne töötab avanemisega, mis toimub suurtel kiirustel ja muutuvatel koormustel, tekivad lühiajalised laia sagedusspektriga impulsid, mis aitavad kaasa mürataseme tõusule mõnel juhul 10-15 dB võrra. Nende impulsside tugevus ja nendevahelised intervallid võivad olla erinevad. Konstantsel pöörlemiskiirusel kahekordistades edastatavat pöördemomenti, kahekordistatakse lineaarseid deformatsioone ja võnkumiste amplituudi. Väljastatud helivõimsus on võrdeline koormuse ruuduga. Seetõttu sõltuvad müra ja vibratsioon koormusest samamoodi kui pöörlemiskiirusest. Käigukasti müra vähendamine on saavutatav hammasrataste pöörlemiskiiruse vähendamisega. Paigaldus- ja töövead mõjutavad oluliselt ka käikude mürataseme tõusu. Paigaldusvigade hulka kuuluvad suurenenud lõtkud laagrites, telgede ebaühtlus, omavahel ühendatud hammasrataste tsentrite vahekauguste mittejärgimine, nende ebatäpne tsentreerimine, siduride väljajooksmine Käikude müra mõjutavate töötegurite hulka kuuluvad muutused edastatavas pöördemomendis (eelkõige , selle kõikumised), kulumis- ja määrimisrežiimid ning määrdeaine kogus. Ülekantava pöördemomendi muutumine põhjustab hammaste vastastikuse mõju mõju võrgus.
Metallhammasrataste määrdeainete puudumine või ebapiisav kogus põhjustab hõõrdumise suurenemist ja selle tulemusena helirõhutaseme tõusu 10-15 dB võrra. Madalsageduslike mürakomponentide intensiivsuse vähendamine saavutatakse koostekvaliteedi tõstmisega ja pöörlevate osade dünaamilise tasakaalustamisega, samuti käigukasti ja mootori, käigukasti ja täiturmehhanismi vahel elastsete sidurite kasutuselevõtuga. Elastsete elementide sisestamine süsteemi vähendab hammasrataste hammaste dünaamilisi koormusi. Hammasrataste paigutus tugede lähedusse topeltlaagritel võllidel, võimaluse korral fikseeritult ilma tugede tühikuteta, toob kaasa ka müra vähenemise.
Spetsiaalsete amortisaatorite kasutamine nii käikudes endas kui ka kogu mehhanismis tervikuna nihutab maksimaalse helienergia keskmiste sageduste suunas. Hammaste vahede vähendamine vähendab oluliselt hammasrataste välistest põhjustest põhjustatud vibratsiooni amplituudi, kuid vahe vähendamine standardites lubatust väiksematele väärtustele põhjustab käigukasti töö märgatava halvenemise.
Müra- ja vibratsioonitaseme vähendamiseks on vajalik hammasrataste õigeaegne ja kvaliteetne remont, mille käigus on kõikide liigendite vahed viidud ettenähtud tolerantside piiresse. Korpused on väikeste mõõtmetega ning käigukastide sisemine õhuõõnsus kuulub “väikeste” akustiliste mahtude klassi, mille mõõtmed on madalatel ja keskmistel sagedustel väiksemad kui lainepikkus. Piirdekonstruktsioonid on jäigalt ühendatud metallist kandekonstruktsioonidega; ülekandesüsteemide tekitatava müra üldise taseme määrab õhukeseseinaliste aiakatete tekitatav müratase; tavaliselt on kiirgusaedade mõõtmed proportsionaalsed kaugustega piirkondadest, kus hoolduspersonal asub.