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降低主轴箱传动系统噪声的几点措施

2013-12-06

方鑫泉
（安徽拖拉机厂）

　　噪声不仅危害操作工人的身体健康，而且影响机床的加工精度、稳定性及使用寿命，从而影响到产品质量。
　　1　影响传动系统噪声的因素
　　影响组合机床主轴箱传动系统噪声的因素是多方面的，它不仅取决于齿轮的制造精度、装配技术和管理水平，还取决于其它零部件和传动系统设计的合理性。而后者是不可忽枧的重要因素。
　　（1）由于齿轮端面跳动误差和径向跳动误差较大产生的齿形干涉，将影响齿轮的正常啮合而导致噪声明显增大。
　　（2）当齿轮线速度高时，齿轮制造误差对运动平稳性的影响更加明显，噪声必然增大。
　　（3）主轴箱与动力头的安装误差也会加大噪声。
　　（4）齿轮处于升速传动状态会产生大的噪声。
　　（5）轴孔中心距误差影响轮齿的正常啮合会引起较大的噪声。
　　2　降低主轴箱齿轮传动系统噪声应采取的措施
　　2.1 传动系统设计
　　传动系统设计是主轴箱特别是大型标准主轴箱设计中Z关键的一环，一般来说，同一个主轴箱的传动系统可以设计出几种方案，因此设计时必须对各种传动方案进行分析比较从中选出Z佳方案。传动系统设计的是否合理将直接影响噪音的大小。
　　通常设计传动系统的方法是把所有主轴分成尽可能少的若干组同心圆，然后在各组同心圆圆心处设置一根传动轴来带动各自一组的主轴，接着再用尽可能少的传动轴把各组传动轴与动力部件驱动轴联接起来。
　　设计时应注意下列问题：
　　（1）在保证主轴的强度、刚度、转速和转向要求的前提下力求使传动轴和齿轮为Z小。尽量用一根传动轴带动多根主轴和传动轴。
　　（2）应避免通过主轴带动主轴。
　　（3）Z佳传动比为1-1.5。
　　（4）粗加工主轴上的齿轮应尽量靠近前支承，其它轴上的齿轮应尽量靠近各支承点，以减少轴的扭转变形，从面降低噪声。
　　（5）刚性镗削主轴上的齿轮的分度圆直径要尽可能大于被加工孔的直径，减轻振动，提高传动的平稳性，从而减少噪声。
　　（6）根据经验公式，齿轮噪声与线速度的关系可由下式表示：

　　式中
　　ΔLp——噪声声压级的衰减值
　　U₁——原来的齿轮线速度
　　U₂——降低后的齿轮线速度
　　按以上公式，传动齿轮的线速度降低1/2，噪声衰减6dBA或更多些，可以看出降低齿轮的线速度是控制齿轮传动系统噪声的Z有效措施。因此，要尽可能避免升速传动，如果确实需要升速应尽量放在传动链的Z末一、二级。
　　（7）在满足结构强度要求的基础上，减少每对齿轮副的齿数和，有利于降低噪声。
　　2.2 齿轮箱体设计
　　对于主轴箱体设计一般可参考文献5号进行，对于非标主轴箱体设计应考虑下列因素：
　　（1）提高主轴箱体的刚性，因为刚性越好振动就越小，从而噪声越小。
　　（2）适当加大壁厚能提高箱体的隔声能力，有利于噪声的衰减。
　　（3）对同轴孔的同轴度和平行轴孔的平行度等都应提出严格的技术要求。
　　（4）良好的密封不仅可以防止润滑油的泄漏，而且可以防止声音的外传。
　　2.3 齿轮设计
　　齿轮是传动系统中主要噪声源，以固有频率和啮合频率传播噪声。
　　提高齿轮的加工精度是降低齿轮噪声的重要手段。齿轮的各项误差以及表面粗糙度几乎都对传动噪声有重要影响。设计中必须根据传动系统的需要对齿轮精度提出严格要求。
　　2.4 轴系设计
　　轴的刚性与齿轮噪声有很大关系，若轴系刚性不足将由于弯曲和扭转振动使齿轮噪声明显增大，所以尽量不采甩悬臂结构，且齿轮应安装在靠近轴承处。
　　2.5 润滑方式
　　润滑油具有阻尼作用。一定厚度的油膜可防止齿面直接接触，使振动得到衰减。因此，良好的润滑对降低噪声是有利的，通常主轴箱采用稀油飞溅润滑。
　　2.6 轴承选择
　　在传动系统设计中，应根据轴的转速、受力情况及载荷性质合理选用轴承的类型。一般说来，经过适当预紧的圆锥滚子轴承不仅可以承受较大的径向和轴向负荷，而且减振效果好，并可提高系统刚性。对降低噪声有利。
　　5　结束语
　　以上认识是本人多年在从事组合机床尤其是主轴箱的设计、制造和使用过程中的一点初步体会，采取这些措施来降低传动系统的噪声也是粗浅的，有些观点可能不妥，欢迎指正。
　　参考文献
　　[1]机床噪声试验与分析.北京机床研究所.1981.
　　[2]周风仪.降低铣削头噪声的试验与低噪声齿轮传动系统结构的设计.组合机床与自动化加工技术，1992（3）.
　　[3]大连组合机床研究编.组合机床设计.北京:机械工业出版社，1976.

来源：《组合机床与自动化加工技术》1993年10期

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