ВОЗМОЖНОСТИ СНИЖЕНИЯ ШУМА ЗУБЧАТЫХ РЕДУКТОРОВ И КОРОБОК СКОРОСТЕЙ

Терехова О.А., Марголит Р.Б. (РИ(ф) МГОУ, г. Рязань, РФ)

The decrease of noise level under open-circuit and under workload is considered. We suppose to decrease loads inside the reduction gear, to use contactless labyrinth gasket and support bearing regulation, to avoid several gears working on the same gearing frequency.

У многоступенчатых зубчатых редукторов, работающих при переменных режимах, к которым можно причислить коробки скоростей металлорежущих станков, редукторы лифтов, транспортных и многих других машин и механизмов, представляет интерес уровень шума на холостом ходу и под рабочей нагрузкой.

Не всегда конструкторы и изготовители этих механизмов уделяют должное внимание путям снижения шума. Предложим некоторые из них.

1. Уменьшение нагрузок внутри самого редуктора.

1.1. Ускоряющие передачи для вращения требуют увеличенного момента, тем самым создается нагрузка не только в данной зубчатой передаче, но и во всех предшествующих. Следует в конструкции избегать повышающих передач.

1.2. Нагрузка на конечном звене возникает в коробках скоростей станков при использовании контактных уплотнителей, защищающих подшипники шпинделя от вытекания смазки наружу из бабки и от попадания загрязнения и СОЖ вовнутрь. Предлагается отказаться от резиновых контактных уплотнителей в пользу бесконтактных лабиринтных. Замена контактного уплотнителя в задней опоре шпинделя универсального токарно-винторезного станка мод.16Р25П Рязанского станкостроительного завода привела к снижению уровня шума узла на 4 дБ.

1.3 Нагрузка в подшипниках зачастую зависит от качества сборки. Практика сборки узлов показывает, что качественная сборка с использованием регулировки подшипниковых опор приводит к снижению шума до 5 дБ.

2. Не следует допускать в конструкции работу нескольких зубчатых передач на одной частоте зацеплений. Частота зацепления f в Гц отражает удары при каждом входе зуба в зацепление и может быть подсчитана по формуле:

f = ,

где n – частота вращения в об/мин;

z – число зубьев вращающегося колеса.

С большой долей уверенности можно предполагать и практика подтверждает, что частота звукового давления от работающей передачи равна частоте его зацепления. Не желательно, чтобы в конструкции узлов имелись зубчатые передачи, которые работают:

- с равными частотами зацеплений;

- с высокими по значению частотами зацепления.

Рисунок 1 – Изменение конструкции промежуточного колеса

Для определения излучаемой несколькими источниками суммарной звуковой мощности L p узлов станков нужно воспользоваться формулой энергетического суммирования шума:

L p = ,

где L i (i = 1, 2,… n ) – уровень звуковой мощности, излучаемой отдельным источником; n – количество источников, в данном случае зацеплений с одинаковой частотой.

Следовательно, при совпадении значений нескольких частот зацеплений задача достижения малошумности значительно усложняется, а иногда становится на практике трудно разрешимой. Для избавления от совпадения равенства частот зацепления необходимо изменить для части колес величины модулей m и число зубьев z . При выборе нового числа зубьев можно сохранить прежнее передаточное отношение. При сохранении неизменным произведения mz не придется изменять межосевые расстояния в корпусах коробок. Лучше идти по пути уменьшения числа зубьев при увеличении модулей. В этом случае не возникнут проблемы с передачей максимальных нагрузок, а также уменьшится частота зацепления, что дополнительно благоприятно отразится на шумовой характеристике.

Возникновению больших частот зацепления также не всегда уделяется внимание при конструировании. Санитарные нормы шума устанавливают более жесткие требования к шуму на больших частотах. Самое верное решение – избегать в конструкции чрезмерно больших частот зацепления, что предотвратит возникновение шума на больших частотах.

3. Требования к точности зубчатых передач.

Эти требования должны назначаться в соответствии с необходимыми шумовыми характеристиками узлов и скоростями вращения передач. Из трех составляющих точности колес по ГОСТ1643-81 (кинематическая точность, плавность, контакт зубьев) для колес коробок скоростей станков и транспортных машин важнейшими показателями являются нормы плавности, на втором месте – контакт зубьев. Из экономических соображений целесообразно назначать комбинированные требования: например, при скоростях до 8 м/с 8-6-6, при более высоких скоростях 7-5-6.

Целесообразно разделить требования к профилю а) к форме поверхности, б) к расположению. Погрешность расположения – это отклонение от заданного угла зацепления. Для обеспечения малого шума важно обеспечить равенство углов зацепления обоих колес передачи. Назовем это основным правилом малошумности. Совершенно неважно сама величина отклонения, так как безразлично будет ли угол равным 20º или несколько большим, или меньшим. Погрешности формы также могут быть внесены преднамеренно для улучшения плавности: фланк на вершине и некоторый подрез в районе ножки зуба.

4. Повышение плавности работы нагруженных зубчатых передач.

Зубья под нагрузкой деформируются, причем ведущее колесо деформируется больше, чем ведомое. Основное правило малошумности нарушается В некоторой степени можно скомпенсировать разницу в величине деформации, придав ведомому колесу небольшое отрицательное отклонение профиля в сравнении с ведущим . Полностью скомпенсировать разницу деформаций не удается, так как в прямозубых передачах все время происходит переход от однопарного к двухпарному зацепления, в соответствии со значением коэффициента перекрытия. Чем больше коэффициент перекрытия, тем больше период двухпарного зацепления, тем меньше деформации зубьев.

Наиболее радикально это проявляется при переходе к косозубому зацеплению. Коэффициент перекрытия становится больше двух. Для увеличения несущей способности и ликвидации осевых нагрузок на подшипники от косозубых колес переходят к шевронным.

Повышение плавности и несущей способности эвольвентных передач обеспечивается переходом от прямозубых к косозубым, шевронным и арочным зубчатым передачам. Производительная технология зубонарезания высокоточных арочных колес с эвольвентным профилем разработана коллективом сотрудников Рязанского института (филиала) МГОУ.

Выводы

1. Необходимо снижать нагрузки внутри узла и избегать совпадения частот зацепления.

2. Плавность и малошумность зубчатых передач обеспечивается совпадением углов зацепления.

3. Уменьшение шума за счет уменьшения величин деформаций зубьев под нагрузкой происходит при переходе от прямозубых к косозубым, шевронным и арочным передачам.

Литература

1. Марголит Р.Б., Терехова О.А. Конструктивные предпосылки изготовления малошумных станков // Сборка в машиностроении, приборостроении - 2005. -№8.- С.3 -12.

2. Свидетельство на полезную модель №11117 Прямозубая эвольвентная цилиндрическая передача // Авт. изобрет. Р.Б. Марголит, Ю.С. Маркин, Е.Н. Моос, М.М. Слугин, В.И. Бойко. - действует на территории РФ с 9.03.99, зарегистрировано 16.09. 99.

3. Патент РФ №2404030 Способ изготовления цилиндрических колес с арочными зубьями // Авт. изобрет. В.Д. Плахтин, И.Г.Панков, А.П. Давыдов, Р.Б. Марголит, А.Н. Паршин, С.И. Липатов – Приоритет изобретения 16.04.2009 №2009114308.- Опубл. 20.11.2010. -Бюл. №32.

Всякая человеческая деятельность, так или иначе, сопровождается различными звуками. Промышленное производство не может обходиться, по крайней мере на нынешнем и обозримом в перспективе уровнях технологии без генерации всевозможных шумов. Источник звука в данном случае вибрация. Главным образом, шум появляется при обработке металла механическими приспособлениями, при пуске двигателей, при работе редукторов и так далее. Чем больше увеличивается передаваемая мощность редукторов и скорость (интенсивность вращения) их движущихся частей, тем больше становится шум. Так же на его уровень влияет конструкция редуктора и его габарит. Например, червячный двухступенчатый редуктор DRV 30/50 при работе практически беззвучен. Редуктор с шевронным зацепление Ц2-500 так же достаточно тихо работает за счёт большого угла наклона зуба и, как следствие, плавности зацепления. А вот редукторы РМ-1000 и РМ-350 достаточно шумны, так как зуб у них эвольвентный, а угол наклона зуба мал. С другой стороны, появление всё новых технологических устройств и процессов делает издаваемые ими звуки разнообразнее с каждым десятилетием.

Но звуки на производстве не только создают его своеобразную атмосферу и «выдают» место расположения многих индустриальных объектов порой за километры. Они снижают чувствительность слуха, негативно сказываются на нервной, сердечно-сосудистой системах человека (особенно, если учесть, что шум во многих случаях идёт рука об руку с вибрацией), уменьшают результативность труда, повышают риск травм и происшествий, портят концентрацию внимания.

Медико-санитарное отношение к шуму оперирует не физическими параметрами звука, а т.н. децибелами (то есть величинами, отталкивающимися от его субъективной оценки). Полное отсутствие звука это ноль децибел, а катастрофическая громкость (на грани разгрома барабанной перепонки) это 140 Дб. Громкий разговор находится строго посередине диапазона.

Но значение имеет не просто сила шума. Важно процентное распределение его частот. До 400 герц низкие частоты, до тысячи средние. Принято выделять ещё непрерывный и импульсный шум.

Результаты наблюдений свидетельствуют, что не только исполнение обязанностей, но и обучение профессии в условиях сильных отвлекающих звуков оказывается практически невозможным. Через сравнительно короткое время даже у здоровых людей развивается ярко выраженное утомление.
Всё это обуславливает необходимость борьбы с индустриальным шумом. Она предусматривает, главным образом, такие действия, как:

• Изоляция шумящей техники от работающих за плотными перегородками, причём управление данными механизмами ведётся дистанционно. Если это сделать «в лоб» невозможно, прямо рядом с оборудованием устраиваются кабины, оборудованные звукоизоляцией.
• Монтаж сотрясающихся агрегатов на особые фундаменты или звукопоглощающие подложки.
• Уход от шумных технологий к бесшумным.
• Вынос части цехов на некоторое расстояние от жилья; концентрация их в одном месте с покрытием зданий акустическими плитами и созданием зелёных зон.
• Применение индивидуальных средств по защите слуха.
• Использование материалов и конструкций, мешающих звуку распространяться в ближайшие комнаты (залы, цеха, отделы, кабинеты, мастерские, лаборатории) и в соседние корпуса (здания). Отделение территорий с шумным оборудованием от территорий и площадей, не имеющих источников шумов.
• Обязательные перерывы на громких производствах и корректировка длительности непрерывной работы с учётом интенсивности звуков.

«Шестёрка» - старенький автомобиль. Поэтому неисправности в нем возникают часто. Сегодня мы поговорим о редукторе ВАЗ 2106. А именно с какими проблемами может столкнуться владелец, как их определить и исправить.

Редуктор только одним способом показывает, что с ним что-то не в порядке – он гудит. Гул может появиться по четырем причинам. Рассмотрим каждую подробно.

Износилась главная пара

1. Характеристики гула:

• Звук мелодичный, поющий и завывающий;
• Когда разгоняешь автомобиль, гул появляется, а когда отпускаешь газ (торможение двигателем) - пропадает.
• Также может быть, что в момент, когда вы жмете на газ или отпускаете его, гул усиливается. А когда вы уже давите на педаль или давно ее отпустили, то гул пропадает вообще. Обычно так происходит, когда неисправность только появляется.
• Если главная пара только начала изнашиваться, но еще не дошла до кондиции, то гул будет появляться на скорости 70-80 км/ч. Чем больше износ, тем на меньшей скорости начинает гудеть редуктор.

2. Что делать?

Заменить главную пару. Если это невозможно, то заменить редуктор.

3. Вас обманывают…

… если говорят, что можно отрегулировать редуктор и гул пропадет. Нельзя.

Износ подшипников

а) Подшипники хвостовика

1. Характеристики гула:

• Как будто бы что-то жужжит. Причем, жужжит постоянно, в каком режиме не двигайся. Во время старта и на малой скорости жужжание почти не слышно. Но чем больше скорость, тем отчетливее гул.
• Если вы долго не обращаете внимания на такие звуки, то со временем, когда вы будете двигаться на маленькой скорости, звук станет более грубым, напоминающим хруст. А когда будете тормозить, услышит треск и хруст.

Только подождите винить в этом подшипники хвостовика.

• Подвесной подшипник карданного вала;
• Подшипник задней или передней ступицы.

3. Что сделать, чтобы точно понять, откуда идет гул?

Поставить машину на смотровую яму, залезть под нее и послушать.

4. Что делать с изношенными подшипниками?

Только заменить.

б) Подшипники дифференциала

1. Характеристики гула:

Но опять такие звуки могут происходить не по вине подшипников дифференциала.

2. Что еще может гудеть также:

• Подшипники полуосей ведущего моста.

Определить точно, что гудит, можно так же, как в случае с подшипниками хвостовика. Если вина в подшипниках, только замена спасет положение.

Открутилась гайка хвостовика

• быстро изнашивается главная пара;
• хвостовик может ударяться о дифференциал, и мост заклинит или сломаются зубья на хвостовике.

1. Характеристики гула:

• Вы помните, какой звук исходит от троллейбуса, когда он подъезжает к остановке? Точно такой же звук слышен, когда гайка откручена.
• Когда давишь на газ, гула нет, а когда отпускаешь (торможение двигателем) – появляется.
• Когда движешься накатом, гул появляется, но он еле слышен.

2. Что делать?

• Самое малое – затянуть гайку, но не перестараться.
• Идеальный вариант – заменить сальник и распорную втулку.

Главное, устранить неисправность сразу, как только вы ее обнаружили, потому что последствия, описанные выше, могут произойти быстро.