擺線針輪減速機噪聲評價參量的探討

一、前言
        擺線針輪減速機是一種應用行星傳動原理,采用擺線針較嚙合的減速機。它比一般齒輪減速器具有較多的優點,因此,在國民經濟各部門中得到廣泛應用。
       噪聲是機電產品驗收標準中的重要指標之一擺線針輪減速機是一個通用傳動部件,是一臺機械設備的重要組成部分和主要噪聲源之一,因此,制訂它的噪聲評價準則將可促進產品質量的提高,同時也為我國機電產品在國際市場上打開銷路創造條件。
       國際上普遍采用聲功率級作為評價值。國內尚未進行過噪聲評價參量的研究,僅有行業規定的聲級評定值,且限于三個中等尺寸規格的產品。另外也未查到有關國外的資料。
        本研究依據《齒輪裝置噪聲聲功率級的$Jl定方法》國家標準,重點探討了該產品的各參量與噪聲的關系,尋求合理的參量來評價噪聲,為制訂該產品的噪聲評價標準提供依據。
          
二、評價參量的分析
     1 從結構設計方面分析各參量的關系表征擺線針輪減速機的參量很多,但從設計和使用角度來看,其基本參量可歸納為下列三類:
       l)尺寸參量:針齒中心圓、偏心距、齒
數等;
       2)運動參量:輸入轉速、傳動比等;
       3)動力參量:輸入功率、許用轉矩等。擺線針軟減速機是系列化產品,因此,在上述三類參量之間存在一定的相關性,如尺寸參童中的針齒中心圓砂與動力參量的輸入功率N有如下的相關關系:
                    
      其相關系數R=。.997,懷準差T=1.63,可見,二者之間相關很密切。
     2   從噪聲輻射特性方面分析參量關系
          擺線針輪減速機的主要集聲源是擺線輪、物承、銷軸、銷套、以及風扇皮置在針齒中心圓功22。毫米以上的產品上裝有冷卻風扇)等。
        ,機件受到沖擊、摩擦、交變力作用時產生振動和噪聲.作為一個封閉式的擺線針軟減速機,聲源向外輻射噪聲的主要途徑如下:
                         
       據資料介紹,固體傳聲一般可達總噪聲能量的95腸,而空氣傳聲只占5腸,可見殼體本身是輻射噪聲的主要振源。另外,針齒是直接固定在針齒殼體上的,因此,由擺線輪與針齒嚙合而產生的噪聲,傳遞到殼體上途徑很短,即固體傳聲更強。
        若以聲波的能量表示,振動物體的表面輻射平均聲功率為:
                       
           式中p。一空氣密度;c一空氣中聲速:s一輻射表面積;u。一表百振動速度幅值。
        從式(2)知,耘射聲功率的大小,與表面振動速度幅值的平方和輻射表面積乘積成正比。由此可見,擺線針轉減速機輻射噪聲的聲功率與充體有關。殼體的表面積決定于針齒中心圓的直徑,而振動速度幅值則與殼體質t、剛度、阻尼以及激振能量、頻率諸因素有關.因此尺寸參量中的針齒中心圓較好地表征出減速機殼體輻射噪聲的特性。
        制造質量寸減速機噪聲有很大影響,主要因素是擺線:_的齒形、節矩誤差、針齒的節矩、不平行等誤差引起振動而產生噪聲,其它如偏心套、拍銷、銷套、前、后蓋與針齒殼的止口配臺精度,軸承的質量等均對噪聲有影啊.目前國內各工廠生產的擺線輪均按了級精度制造,杯生產比它精度的擺線幾,因此,若有差別漢各廠生產技術水平不同而已.
         對一般齒搶裝置來講,速度、載符、傳動功率等參量均對噪聲有影響.圖1、圖2分別為轉速、載荷對噪聲的影響曲線,從圖中可看出,隨轉速、載荷的增大聲級隨之增大,因此,可得出下列一些數學關系:
                   
          即轉速或節圓線速度增加一倍,齒輪平均聲級增加6dB(A)。
        式中。.n。一齒輪轉速,刀一齒終節圓直徑;認v。一齒撲節圓線速度.
           載荷與噪聲的關系:
          
          以上介紹的速度,載荷和傳動功率與噪聲的關系是針對齒輪傳動而言,但結合擺線針輪傳動來講,上述關系有很大出入,特別是速度關系表現得很待殊(詳情見現場測試數據分析)。因此,若以擺線輪的線速度作為評價參量是不合適的。同理,由于傳動功率是速度與載荷的乘積,故傳動功率也不宜作為評價參量.
            
            
3、 現場測試數據的分析
        測試了4個工廠59臺產品,其結構型式均為雙軸型,其規格尺寸從針齒中心圓106到450毫米一七個規格,傳動比從9到87共11種。所測試的產品絕大部分是部優和一等品,因此,噪聲較低。針齒中心圓價簇270的在我校半消聲室內測試;必>270的則在天津減速機廠裝配車間測試.由于沒有專用試驗臺,故所有側試均在空載條件下進行的。為了提高測試精確性,減速機在加潤滑油空運轉半小時后進行測試.測試方法按《擊輪裝置噪聲聲功率級測定方法》國家標準進行`。
          從測試數據知,針齒中心圓從106增大到450毫米時,其聲功率級郵4.1增大到81.2dB(A),刁L,=17.ldB(A)。通過回歸分析,得到下列關系:
                       
         
                  式中價一針齒中心圓直徑(毫米).

        傳動比變化對噪聲的影響。考慮到各廠的技術水平和管理水平的差異,避免數據分散,以天津減速機廠的功=270毫米的減速機為樣本進行分析,下面是回歸結果:
                          
                       
        從回歸結果可看出,傳動比與聲功率級不相關,但標準差很好,僅為l,7以下.這不僅說明聲功率級與傳動比(從9“87)的變化保持水平關系,而且不存在擊輪傳動那樣的速度變化一倍,聲功率級平均變化6dB(A)的關系.測試中也發現,如天津減速機廠的功~270毫米的減速機,傳動比從11增大到87,變化近8倍,聲功率級僅變化。.4dB(A)。產生邊種原因,可能是擺線針搶傳動康理和結構特點所決定的,因為擺線針輪傳動從嚙合理論上講,應二分之一的齒數參與嚙合,故傳動平穩,噪聲小.另外在傳動比小時,擺線輪節圓線速度小,針齒上無套,故嚙合時為滑動,這也是傳動比從小變化到大而噪聲變化不大的原因之一。
         
三、建議
       1、以針齒中心圓作為噪聲評價參量。擺線針輪傳動在原理上和結構上有其特殊性,因此,在噪聲輻射能量上與齒輪裝置不同.針齒中心圓能比較正確和較全面地反映減速機輻射噪聲的特注,同時也與部領設計標準和行業各項質量分級規定取得一致.
    2、噪聲評價以按A、B、C、D、E五個等級,級差以sdB(A)較為適宜.而質量等級應根據具體情況確定,如國內銷售的產品可以C級為優等品,D級為一等品,而國外銷售的產品則可提高到B級。評價和質量分級分開,有利于促進國內生產和國際貿易.