Las principales causas y contramedidas del ruido de la transmisión de engranajes.

Tradicionalmente, los dos factores principales para medir el rendimiento de la transmisión de engranajes son la capacidad de carga y la vida a fatiga, y el ruido y la precisión de la transmisión a menudo se ignoran. Con la promulgación de ISO14000 e ISO18000, la importancia de controlar el ruido de la transmisión de engranajes se ha vuelto cada vez más evidente, y el desarrollo industrial y la demanda tienen requisitos cada vez más estrictos para los errores de transmisión de equipos de alta precisión (juego de transmisión de engranajes). Los factores actualmente conocidos que causan el ruido de los engranajes se pueden analizar de manera aproximada desde varios aspectos, incluidos el diseño, la fabricación, la instalación, el uso y el mantenimiento.

La norma nacional estipula 13 niveles de precisión para los pares de engranajes. Están representados por números arábigos 0, 1, 2...12, entre los cuales el nivel 0 tiene la mayor precisión, y el resto de niveles son descendentes en secuencia, siendo el nivel 12 el que tiene la menor precisión. Los niveles de precisión de los dos engranajes de un par de engranajes son generalmente los mismos, pero también se permiten niveles diferentes. En este caso, el nivel de precisión del par de engranajes debe determinarse según el que tenga la precisión más baja.

Entre los 13 niveles de precisión, el nivel de tecnología de procesamiento actual y los métodos de medición para los niveles 0, 1 y 2 son difíciles de lograr y deben desarrollarse. Los niveles 3 a 5 son niveles de alta precisión, los niveles 6 a 8 son niveles de precisión media y los niveles 9 a 12 son niveles de baja precisión. Entre ellos, el nivel 6 es el nivel básico, que también es el nivel comúnmente utilizado en diseño. Es el nivel que se puede alcanzar mediante métodos de procesamiento comunes, como el tallado con fresado y la conformación de engranajes, en condiciones normales, y se puede medir con instrumentos de medición generales.

Razones de diseño y contramedidas.

1. Grado de precisión del engranaje

Al diseñar un sistema de transmisión de engranajes, los diseñadores a menudo consideran factores económicos y determinan el grado de precisión del engranaje de la manera más económica posible. Sin embargo, no saben que el grado de precisión es una señal del nivel de ruido y el juego generado por el engranaje. La Asociación Estadounidense de Fabricación de Engranajes ha realizado una gran cantidad de estudios sobre engranajes y ha determinado que los engranajes de alta precisión generan mucho menos ruido que los de baja precisión. Por lo tanto, si las condiciones lo permiten, el grado de precisión de los engranajes debe aumentarse tanto como sea posible para reducir el ruido de los engranajes y los errores de transmisión.

2. Ancho del engranaje

Cuando el sistema de transmisión de engranajes lo permite, aumentar el ancho del diente puede reducir la carga unitaria bajo par constante. La reducción de la deflexión de los dientes del engranaje reduce la excitación del ruido, reduciendo así el ruido de la transmisión. La investigación del alemán H Opats muestra que cuando el par es constante, el gradiente de la curva de ruido de un ancho de diente pequeño es mayor que el de un ancho de diente grande. Al mismo tiempo, aumentar el ancho de los dientes puede aumentar la capacidad de carga del engranaje.

3. Paso de dientes y ángulo de presión.

Un paso de diente pequeño puede garantizar que haya más dientes de engranaje en contacto al mismo tiempo, aumentar la superposición de los engranajes, reducir la desviación de un solo engranaje, reducir el ruido de la transmisión y mejorar la precisión de la transmisión. Los ángulos de presión más pequeños tienen ángulos de contacto de engranajes y relaciones de superposición lateral más grandes, por lo que tienen menor ruido de funcionamiento y mayor precisión.

4. Velocidad de funcionamiento

Según la investigación experimental de H. Opatz de Alemania, a medida que aumenta la velocidad de funcionamiento del engranaje, aumenta el nivel de ruido.

5. Estructura de la caja de cambios

Los estudios experimentales han demostrado que el uso de carcasas cilíndricas es beneficioso para la reducción de vibraciones. En las mismas condiciones, el nivel de ruido de las cajas de cambios normales es de media 6 dB superior al de las cajas cilíndricas. Las pruebas de resonancia de la caja de cambios, encontrar la posición de resonancia y agregar nervaduras (placas) apropiadas pueden reducir significativamente la vibración y el ruido. En la transmisión de engranajes de etapas múltiples, se requiere que el cambio en la relación de transmisión instantánea sea lo más pequeño posible para garantizar una transmisión suave, pequeños impactos y vibraciones y poco ruido.

6. Análisis de las características de la radiación sonora del engranaje.

Al seleccionar engranajes con diferentes formas estructurales, establezca un modelo de radiación sonora para su estructura específica, realice análisis dinámicos y evalúe previamente el ruido del sistema de transmisión de engranajes. Esto se puede hacer de acuerdo con los diferentes requisitos de los usuarios (lugar de uso, si no está tripulado, si está en el área urbana, si existen requisitos específicos para edificios elevados y subterráneos, si hay protección contra el ruido o no). otros requisitos específicos).

Causas de fabricación y contramedidas.

1. Influencia del error

El error del perfil del diente, el error de paso y el error de dirección del diente en el proceso de fabricación son los principales errores que causan el ruido de transmisión. También es un problema que la precisión de la transmisión de engranajes sea difícil de garantizar.

Los engranajes con un pequeño error en el perfil de los dientes y una pequeña rugosidad de la superficie de los dientes tienen un nivel de ruido 10 dB inferior que los engranajes normales en las mismas condiciones de prueba. Los engranajes con un pequeño error de paso tienen un nivel de ruido entre 6 y 12 dB inferior al de los engranajes normales en las mismas condiciones de prueba. Sin embargo, si hay un error de paso, se reducirá el impacto de la carga en el ruido del engranaje.

El error en la dirección del diente hará que la potencia de transmisión no se transmita a través de todo el ancho del diente, y la cara del extremo o del extremo del diente de dirección en el área de contacto aumentará la fuerza local y hará que el diente del engranaje se doble, lo que resultará en un aumento. en el nivel de ruido. Sin embargo, bajo cargas elevadas, la deformación del diente puede compensar parcialmente el error de dirección del diente. La generación de ruido en los engranajes está directamente relacionada con la precisión de la transmisión.

2. Concentricidad del montaje y equilibrio dinámico.

La concentricidad del ensamblaje provocará un funcionamiento desequilibrado del sistema de eje y, debido a que el engranaje del engranaje está medio flojo y medio apretado, provocará un aumento del ruido. El desequilibrio durante el montaje de la transmisión de engranajes de alta precisión afectará seriamente la precisión del sistema de transmisión.

3. Dureza de la superficie del diente

Con el desarrollo de la tecnología de endurecimiento de engranajes, su gran capacidad de carga, su pequeño tamaño, su peso ligero y su alta precisión de transmisión hacen que su campo de aplicación sea cada vez más amplio. Sin embargo, la cementación y el endurecimiento utilizados para obtener superficies duras de los dientes hacen que los engranajes se deformen, lo que provoca un aumento del ruido de la transmisión de engranajes y una vida útil más corta. Para reducir el ruido, es necesario mecanizar la superficie del diente. Además del método tradicional de rectificado de engranajes, se ha desarrollado un método de raspado de la superficie de los dientes duros. Modificando la parte superior y la raíz del diente, o reduciendo la forma de los dientes de las ruedas activas y pasivas, se puede reducir el impacto del engrane hacia adentro y hacia afuera del engranaje, reduciendo así el ruido de la transmisión de engranajes.

4. Verificación del índice del sistema

La precisión del mecanizado de piezas y componentes antes del ensamblaje y el método de selección de piezas y componentes (intercambiabilidad completa, selección de grupo, selección de pieza única, etc.) afectarán el nivel de precisión del sistema después del ensamblaje, y su nivel de ruido también está dentro del ámbito de influencia. Por lo tanto, la verificación (o calibración) de varios indicadores del sistema después del montaje es fundamental para controlar el ruido del sistema.

Razones y soluciones de instalación.

1. Medidas de reducción y bloqueo de vibraciones.

Durante la instalación del sistema de transmisión de engranajes, se debe evitar en la medida de lo posible la resonancia entre el cuerpo de la máquina y el soporte de la base y las piezas de conexión para evitar el ruido. En el sistema de transmisión de engranajes a menudo resuenan uno o varios engranajes dentro de determinados rangos de velocidad. Además de las razones de diseño, esto también está directamente relacionado con la imposibilidad de encontrar la posición de resonancia durante la instalación sin una prueba en vacío. Y tome las medidas correspondientes para reducir o bloquear las vibraciones. Para algunos sistemas de transmisión de engranajes (como instrumentos de prueba) que requieren bajo ruido y vibración de transmisión, se deben utilizar materiales básicos de alta tenacidad y alta amortiguación (como materiales básicos de mortero de resina epoxi desarrollados por el Instituto de Diseño Metalúrgico) para reducir la ocurrencia. de ruido y vibración.

2. Ajuste de precisión geométrica

Dado que la precisión geométrica durante la instalación no cumple con los requisitos de la norma, el sistema de transmisión resonará y generará ruido. Esto debe estar directamente relacionado con mejorar el proceso de instalación, agregar herramientas y garantizar la calidad general del personal de ensamblaje.

3. Piezas sueltas

Durante la instalación, debido a la holgura de las piezas individuales (como el mecanismo de precarga del rodamiento, el mecanismo de posicionamiento del eje, el mecanismo de limitación de la horquilla, etc.), el posicionamiento del sistema es inexacto, se genera un acoplamiento de posición anormal, movimiento del eje, vibración y ruido. Esta serie debe comenzar desde la estructura de diseño, intentar garantizar la estabilidad de la conexión de cada mecanismo y adoptar múltiples métodos de conexión.

4. Daño a los componentes de la transmisión.

Durante la instalación, una operación incorrecta puede dañar los componentes de la transmisión, lo que resulta en un movimiento impreciso o inestable del sistema; los daños a los componentes que se mueven a alta velocidad pueden provocar vibraciones en la película de aceite; desequilibrio dinámico causado artificialmente de las partes móviles; todo lo cual puede generar vibraciones y ruidos. Se debe prestar atención a estas razones y evitarlas en la medida de lo posible durante la instalación. Los componentes dañados que no puedan repararse deben reemplazarse para garantizar que el sistema obtenga un nivel de ruido estable.

Razones y contramedidas de uso y mantenimiento.

Aunque el uso y mantenimiento correctos del sistema de transmisión de engranajes no pueden reducir el nivel de ruido del sistema ni garantizar la precisión de la transmisión, pueden prevenir el deterioro de sus indicadores y aumentar su vida útil.

1. Limpieza del interior del sistema de transmisión.

La limpieza del interior del sistema de transmisión es la condición básica para asegurar el normal funcionamiento de los engranajes. Cualquier impureza y suciedad que entre afectará y dañará el sistema de transmisión de engranajes, provocando eventualmente ruido y daños al sistema de transmisión.

2. Temperatura de funcionamiento normal del sistema.

Garantizar la temperatura de funcionamiento normal del sistema de transmisión puede evitar que el sistema se deforme debido a un aumento excesivo de temperatura, lo que provocará un engrane anormal y evitará el aumento del ruido.

3. Lubricación oportuna y uso correcto de productos derivados del petróleo.

La lubricación inadecuada y el uso incorrecto de lubricantes causarán daños inconmensurables al sistema. Garantizar que el sistema esté lubricado de manera oportuna y correcta puede mantenerlo dentro de un cierto rango de nivel de ruido y retrasar la tendencia al deterioro. Los engranajes de alta velocidad generarán mucha energía térmica debido a la fricción de la superficie de los dientes. Una lubricación inadecuada dañará los dientes del engranaje, afectará la precisión y aumentará el ruido. El diseño requiere que el par de engranajes tenga un espacio adecuado (el espacio entre las superficies que no funcionan de los dientes del engranaje engranado para compensar la deformación térmica y almacenar lubricantes). El uso y selección correctos de lubricantes pueden garantizar el funcionamiento seguro y eficaz del sistema y estabilizar el nivel de ruido.

4. Uso correcto del sistema de movimiento de engranajes

Usar el sistema en su secuencia operativa normal puede minimizar el daño al sistema y garantizar un nivel de ruido estable. Utilice el sistema dentro del rango de carga normal del sistema, porque el ruido de transmisión del sistema de transmisión de engranajes aumenta con el aumento de la carga.

5. Mantenimiento y cuidado regulares

El mantenimiento y cuidado regulares (cambio de aceite, reemplazo de piezas desgastadas, aflojamiento de sujetadores, limpieza de residuos dentro del sistema, ajuste de las holguras de varias piezas a los valores especificados, verificación de la precisión geométrica de varios elementos, etc.) pueden mejorar la capacidad del sistema para resistir. degradación del nivel de ruido y mantener la estabilidad del sistema.

Conclusión

El control del ruido de la transmisión de engranajes es un proyecto sistemático, que involucra todo el proceso de diseño, fabricación, instalación, uso y mantenimiento de la transmisión de engranajes para actualizarlo. No sólo plantea numerosos requisitos a los diseñadores y fabricantes, sino también a los instaladores, usuarios y mantenedores. Si alguno de los enlaces anteriores no se controla eficazmente, el control del ruido de la transmisión de engranajes será ineficaz.

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