齿轮与齿轮箱振动噪声机理分析及控制
齿轮泵噪声的机理分析与控制
齿轮泵噪声的机理分析与控制齿轮泵是一种常见的液压传动元件，其主要通过齿轮间的啮合来实现液压油的输送和压力增减的功能。
随着其运转速度的增加，齿轮泵可能会产生噪音，给设备的工作环境和操作人员造成不良影响。
对齿轮泵噪声的机理进行深入分析，并针对噪声的产生原因提出有效控制措施，对于提高液压系统的工作效率和操作者的工作环境都具有重要的意义。
一、齿轮泵噪声的产生机理分析1. 齿轮运动引起的冲击噪声齿轮泵中的齿轮是主要的运动部件，其运动过程中会产生冲击力，这是齿轮泵产生噪声的主要原因之一。
当齿轮在齿隙中啮合时，由于受到载荷的影响，齿轮轮齿之间会产生冲击，导致噪音的产生。
齿轮在高速旋转时，还可能产生振动，从而引起更多的噪声。
2. 油液流动引起的液动噪声齿轮泵在工作过程中，液压油会不断地在泵体和齿轮之间流动，这种流动过程也会引起一定程度的噪音产生。
特别是在高速运转时，油液流动引起的湍流、涡流等现象会加剧噪声的产生，从而影响齿轮泵的使用效果。
3. 泵体结构和材质的限制齿轮泵的泵体结构和材料都对其噪声产生起着一定的影响。
泵体的设计结构不合理、材质刚度不足或者加工精度不高，都会加剧齿轮泵的噪声产生。
泵体的密封性差、内部结构设计不当等问题也会影响齿轮泵的噪声水平。
二、齿轮泵噪声的控制方法1. 优化齿轮结构和材料为了降低齿轮泵噪声的水平，可以从优化齿轮的结构和材料入手。
例如采用精密加工的齿轮，提高齿轮的耐磨性和耐久性，从而降低运动过程中产生的冲击和噪声。
在齿轮的设计上可以加入减震结构或减震材料，并注意齿轮的啮合准确性，以减小振动和噪声的产生。
2. 改善液压油的流动性能针对液动噪声问题，可以通过改善液压油的流动性能来降低齿轮泵噪声的水平。
选用粘度合适的液压油、优化液压系统的管路设计、采用隔音和消声装置等措施，都可以在一定程度上减小液动噪声。
3. 优化泵体结构和加强密封对于泵体结构和材质的限制问题，可以通过优化设计和加强密封来降低齿轮泵噪声的水平。
齿轮系统的噪声与振动控制
齿轮系统的噪声与振动控制齿轮系统作为一种常见的机械传动装置，在工业生产中得到了广泛应用。
然而，齿轮系统的运转往往伴随着噪声和振动问题，给工作环境带来一定的不适和安全隐患。
因此，对齿轮系统的噪声和振动进行控制，是一项重要的工程任务。
首先，我们来了解一下齿轮系统噪声和振动的产生原因。
齿轮系统的运转产生的主要噪声来自于以下几个方面：齿轮啮合时产生的冲击声，齿轮齿面的摩擦声以及齿轮系统内部部件的共振声。
其中，冲击声是最主要的噪声源，它由于齿轮齿面的不完全啮合而产生，会造成较大的噪声和振动。
齿轮系统的振动主要来自于齿轮自身的不平衡、摆动和振荡，以及齿轮系统内部结构的松动和失稳。
为了控制齿轮系统的噪声和振动，我们可以从以下几个方面入手。
首先，改善齿轮齿面的啮合状况。
齿轮齿面的不完全啮合是导致冲击声的主要原因，因此减小齿轮齿面的啮合间隙是一个有效的控制手段。
可以采用精密加工工艺，提高齿轮齿面的加工精度，从而减小啮合间隙，降低冲击声的产生。
此外，还可以采用齿轮模型优化设计的方法，在减小齿轮齿面啮合间隙的同时，保持足够的传动效率和承载能力。
其次，优化齿轮系统的结构和布局。
齿轮系统的结构和布局对噪声和振动的控制有着重要的影响。
合理设计齿轮系统的布局，减小相邻齿轮的传动误差和相位差，可以有效降低齿轮系统的振动。
此外，还可以采用隔振和降噪材料对齿轮箱进行包裹，从而吸收和隔离噪声和振动的传播。
再次，加强齿轮系统的润滑和降噪措施。
良好的润滑能够减小齿轮齿面的摩擦和磨损，降低噪声的产生。
可以采用高性能的润滑油，选择适当的润滑方式，如油浸润滑、喷射润滑和油雾润滑等，提高齿轮系统的润滑效果。
另外，通过加装降噪设备，如降噪罩、降噪挂钩等，可以有效降低齿轮系统的噪声和振动。
最后，进行齿轮系统的动态监测和故障诊断。
齿轮系统的噪声和振动问题常常与部件的损坏和故障相关。
通过采集齿轮系统的振动信号和声音信号，结合合适的信号处理和诊断算法，可以实现对齿轮系统的动态监测和故障诊断。
齿轮泵噪声的机理分析与控制
齿轮泵噪声的机理分析与控制
齿轮泵噪声的产生机理可以从以下几个方面进行分析。
1. 齿轮传动引起的振动噪声：在齿轮传动中，由于齿轮之间存在间隙和摩擦，因此在齿轮接触区域会形成冲击和振动。
这些振动会通过机壳和其他机械和液压元件传播，并转化为噪声。
2. 液体振动引起的噪声：齿轮泵中液体的流动速度较高，会产生较大的液体振动。
这些液体振动也会通过机壳传播，并产生噪声。
3. 液压脉动引起的噪声：齿轮泵的工作原理是通过传动齿轮的运动来改变液体的容积。
由于齿轮传动装置的几何配合不完美和液体的粘性等原因，液体在流动过程中会产生脉动。
这些液压脉动会转化为噪声。
针对以上的噪声产生机理，可以采取一些控制措施来降低齿轮泵的噪声。
1. 改善齿轮的加工质量和几何配合：提高齿轮的加工精度和齿轮配合的质量，减小齿轮接触时的冲击和摩擦，从而减少振动和噪声的产生。
2. 减小液体流动速度：通过合理设计液体流道，降低液体的流动速度，减少液体振动和噪声的产生。
可以采用增大管径、设置消声器等方法来实现。
3. 减小液压脉动：通过采用设计合理的液压系统和优化液压元件的结构，减小液压脉动的幅值，从而降低噪声的产生。
4. 加装隔振措施：在齿轮泵和机壳之间加装隔振垫片、隔振垫块等隔振措施，阻断振动传播路径，减少振动和噪声的传播。
对齿轮泵噪声的机理进行分析并采取相应的控制措施，对于减少噪声的产生具有重要的意义。
通过改善齿轮的加工质量和几何配合、减小液体流动速度、减小液压脉动、加装隔振措施等方法，可以有效地降低齿轮泵的噪声水平，保证设备的正常运行和工作环境的安静舒适。
带式输送机齿轮箱的振动噪声与对策
带式输送机齿轮箱的振动噪声与对策带式输送机齿轮箱作为输送机的核心部件之一，其正常运转对输送机的稳定运行起着至关重要的作用。
在齿轮箱运转过程中，会产生一定的振动和噪声，影响工作环境和齿轮箱的使用寿命。
对带式输送机齿轮箱的振动噪声进行控制，对设备的性能、使用寿命和工作环境的改善有着重要意义。
本文将从带式输送机齿轮箱振动噪声的来源分析、影响因素及对策等方面进行探讨。
1. 齿轮啮合带式输送机齿轮箱中齿轮的正常啮合会产生一定的振动。
齿轮在传动过程中，由于齿轮副啮合不完美、装配误差、加工不精等原因，都会引起齿轮传动系统的振动，并且这种振动会转化成噪声，影响齿轮箱的运行稳定性。
2. 轴承振动轴承是带式输送机齿轮箱中的重要零部件，其正常运转对于齿轮箱的稳定性有着重要的作用。
轴承在工作中由于安装不良、润滑不当、磨损过度等原因，会引起轴承的振动，从而产生一定的噪声。
3. 齿轮箱本体振动齿轮箱本体振动是指齿轮箱整体在运转过程中产生的振动。
齿轮箱的结构设计、制造工艺、装配工艺等都会影响齿轮箱本体的振动特性，一旦出现过大的振动就会产生相应的噪音。
二、带式输送机齿轮箱振动噪声的影响因素1. 设备运行速度带式输送机齿轮箱的振动噪声受设备运行速度的影响。
当设备运行速度增大时，齿轮和轴承的啮合频率也会增大，从而引起更大的振动和噪音。
3. 设备工作环境带式输送机齿轮箱的工作环境对其振动噪声也有一定的影响。
例如在高温、高湿、灰尘较多的环境下，会加剧齿轮箱的磨损，增加齿轮箱的振动和噪音。
4. 设备结构设计带式输送机齿轮箱的结构设计也会影响其振动噪声。
合理的结构设计可以减少齿轮箱内部零部件的相互干扰，降低振动和噪音的产生。
1. 优化齿轮啮合设计通过优化齿轮的啮合设计，包括模数、齿数、压力角等参数的合理选择，可以减少齿轮啮合时的振动和噪音。
采用精密加工工艺和合理的装配工艺也可以改善齿轮的啮合性能，减少振动和噪音的产生。
2. 优化轴承设计及选用合理设计轴承结构，选择合适的轴承材料和润滑方式，可以改善轴承的工作状态，减少轴承的振动和噪音。
齿轮泵噪声的机理分析与控制
齿轮泵噪声的机理分析与控制齿轮泵是一种常见的液压传动元件，其具有结构简单、可靠性高、使用寿命长等优点，因此在工程领域应用广泛。
随着用户对机械设备噪声环境的要求越来越高，齿轮泵噪声问题也日益引起人们的关注。
齿轮泵的噪声主要来自于齿轮的啮合和流体振动等，其机理相对复杂。
本文将从齿轮泵噪声的机理分析入手，探讨其产生原因，并提出相应的控制方法，以期为相关研究和工程应用提供一定的参考。
1.1 齿轮的啮合噪声齿轮泵的主要工作部件是齿轮副，其啮合运动会产生较大的噪声。
齿轮啮合噪声的产生主要受到齿轮啮合面的动态载荷、啮合面间隙、齿轮表面质量等因素的影响。
当齿轮在啮合过程中，由于载荷大小的变化、啮合面间隙的存在以及齿轮表面质量不佳等原因，会导致啮合面的不规则变形，从而引起啮合齿面的振动与撞击，产生啮合噪声。
1.2 流体振动噪声齿轮泵在工作时，由于液体的流动和压力脉动，会引起泵壳以及管路的振动，产生流体振动噪声。
由于齿轮间隙的存在以及齿轮与泵体之间的间隙，流体在通过这些间隙时会加速流动，并产生湍流噪声。
这些都会增加齿轮泵的整体噪声水平。
1.3 其他因素除齿轮的啮合和流体振动外，齿轮泵的噪声还受到齿轮的传动误差、轴承的振动、泵壳的共振等问题的影响。
这些因素都会对齿轮泵的噪声产生一定的影响。
二、齿轮泵噪声控制方法2.1 结构设计对于齿轮泵的结构设计来说，可以通过合理设置齿轮参数、减小啮合面间隙、提高齿轮表面质量等方式来降低啮合噪声。
对泵壳结构进行合理设计，采用隔振措施，也有助于减少流体振动等因素对噪声产生的影响。
2.2 材料选用齿轮泵的材料选用对噪声控制也有重要作用。
在选材上可选择高韧性、高硬度、低摩擦系数的工程塑料，同时对齿轮表面进行特殊处理，以减少表面粗糙度，降低齿轮的啮合噪声。
2.3 加工工艺对于齿轮泵的加工工艺，可以通过提高加工精度，减小齿轮传动误差，以及采用精密的组装技术等方式，来减小啮合噪声的产生。
2.4 润滑和密封合适的润滑和密封对齿轮泵的噪声控制也十分重要。
某型齿轮箱传动系统的噪声与振动分析
某型齿轮箱传动系统的噪声与振动分析随着科技的进步和人们对质量要求的提高，噪声和振动问题已经成为工业界面临的一个重要挑战。
对于某型齿轮箱传动系统来说，噪声和振动不仅会对设备的正常运行产生负面影响，还会对操作人员的健康和环境造成潜在风险。
因此，对齿轮箱传动系统的噪声与振动特性进行深入分析和优化是十分必要的。
首先，要了解齿轮箱传动系统中噪声和振动的产生机制。
齿轮箱主要由齿轮、轴、轴承等组成，当这些部件在工作过程中发生相对运动时，就会产生振动。
而由于材料、摩擦、结构等因素的限制，这种振动会以声波的形式传播出来，产生噪声。
齿轮、轴、轴承等部件的质量、结构、加工精度等都会对振动和噪声产生影响，因此，在设计和制造过程中应该注重提高部件的质量和加工精度，减少不必要的振动和噪声。
其次，齿轮箱传动系统噪声和振动的分析方法主要由试验和数值模拟两部分组成。
试验方法通常使用振动传感器和声学传感器来测量实际工作状态下的振动和噪声数据。
通过对实测数据的分析，可以了解不同工况下齿轮箱振动和噪声的变化规律，找出可能存在的问题和改进措施。
数值模拟方法则通过建立齿轮、轴、轴承等部件的有限元模型，并结合运动学和动力学分析方法，计算出齿轮箱在不同工况下的振动和噪声情况。
通过数值模拟可以在设计阶段就预测和评估齿轮箱的性能，提前采取相应的改进措施。
齿轮箱传动系统的噪声和振动问题涉及到多个方面的因素。
首先，振动和噪声的源头主要包括齿轮啮合、轴承摩擦、轴向不稳定等。
齿轮啮合时会产生周期性的振动和噪声，当齿轮啮合配合不良或齿轮质量不合格时，啮合过程中会产生不规则的振动和噪声。
轴承摩擦和轴向不稳定则会导致齿轮箱产生高频振动和噪声。
其次，传动系统的结构和材料也会对振动和噪声产生影响。
合理设计传动系统的结构和加强件的连结，选择合适的材料和表面处理方法，可以有效地减少振动和噪声的产生。
再次，传动系统的工作工况也会对噪声和振动产生不同程度的影响。
根据传动系统的工况，合理调整传动比、转速和负载等参数，可以减少振动和噪声的幅度和频率。
机械齿轮传动系统的噪声与振动控制
机械齿轮传动系统的噪声与振动控制在现代工业中，机械齿轮传动系统广泛应用于各种机械设备中，包括汽车、飞机、船舶等。
然而，机械齿轮传动系统在运行过程中会产生噪声和振动问题，给设备的工作环境和使用者的舒适度带来了一定的影响。
因此，如何有效地控制机械齿轮传动系统的噪声和振动成为了一个重要的课题。
首先，我们来了解一下机械齿轮传动系统噪声和振动的产生机理。
齿轮传动系统的噪声主要源于两个方面：一是齿间间隙的变化引起的冲击噪声，二是齿轮齿面的滑移摩擦引起的连续噪声。
而齿轮传动系统的振动则是由不平衡、偏心、齿形误差等因素引起的。
这些噪声和振动问题都会给设备的运行效果和使用者的工作环境带来很大的不利影响。
那么如何控制机械齿轮传动系统的噪声和振动呢？一种常见的方法就是通过改进齿轮的设计和加工工艺来减小齿轮的齿面误差和滑移摩擦，从而降低噪声和振动的产生。
例如，在齿轮设计中使用更加精确的齿形参数，采用高精度的加工设备来制造齿轮；在齿轮的安装过程中，采用精准的定位和装配手段，确保齿轮的同心度和平行度达到要求。
这些措施都能够有效地减小噪声和振动的产生。
另外，对于机械齿轮传动系统的噪声和振动问题，还可以通过采用各种降噪和减振措施来进行控制。
例如，在设备的外壳上加装噪声吸音材料，能够有效地吸收传动系统产生的噪声；在机械齿轮传动系统的支撑结构上加装减振垫或减振器，能够有效地减小振动的传递和扩散。
这些措施都能够有效地改善机械设备的工作环境和使用者的舒适度。
此外，还可以通过运用一些高级技术手段对机械齿轮传动系统的噪声和振动进行控制。
例如，在齿轮传动系统中引入一些新型的材料，如纳米复合材料或金属陶瓷材料，能够提高齿轮的耐磨性和抗疲劳性，从而减小噪声和振动的产生；利用现代的传感器和信号处理技术，监测和控制齿轮传动系统的运行状态，能够及时发现和排除引起噪声和振动的故障。
这些高级技术手段能够更加精确地控制机械齿轮传动系统的噪声和振动。
综上所述，机械齿轮传动系统的噪声和振动控制是一个复杂而重要的问题。
风电齿轮箱噪声产生机理与控制方法
风电齿轮箱噪声产生机理与控制方法随着清洁能源技术的快速发展，风能发电作为一种环保且可持续的能源来源，得到了广泛应用。
然而，风能发电设备中的齿轮箱噪声问题却引起了人们的关注。
本文旨在探讨风电齿轮箱噪声的产生机理以及控制方法，以期为风能发电设备的噪声问题提供有效的解决方案。
风电齿轮箱噪声产生机理主要涉及以下几个方面。
首先，齿轮的运动和相互啮合会产生噪声。
当齿轮啮合时，由于啮合点处存在一定的间隙和不均匀性，会引起冲击和摩擦，从而产生振动和噪声。
其次，齿轮箱内的润滑油也是噪声产生的重要因素。
油膜的破裂和撞击会产生噪声，同时润滑油本身的振动和流体动力学效应也会对噪声的产生起到一定的影响。
此外，齿轮箱周围的结构振动和空气流动也会导致噪声的辐射和放大。
为了降低风电齿轮箱噪声，可以采取以下几种控制方法。
首先，优化齿轮的设计和制造工艺是降低噪声的重要途径。
通过合理选择齿轮的材料、减小齿面误差、提高齿面硬度等措施，可以减少齿轮的冲击和摩擦，从而降低噪声的产生。
其次，合理选择润滑油和改善润滑系统也是降低噪声的关键。
使用高质量的润滑油可以减少油膜的破裂和摩擦，从而降低噪声的产生。
此外，采用减振和隔音措施也是有效的控制方法。
通过在齿轮箱周围安装减振器和隔音材料，可以有效地吸收和隔离噪声的辐射和传播，从而降低噪声的级别。
除了上述控制方法之外，还可以使用声学优化技术进行噪声控制。
声学优化技术包括主动控制和被动控制两种方法。
主动控制方法主要利用反馈控制和信号处理等技术，通过对齿轮箱的振动信号进行实时监测和分析，然后通过控制振动源或调节系统参数等方式，实现噪声的主动抑制。
被动控制方法则是通过在齿轮箱内部或外部安装吸声材料、隔音屏和消声器等装置，以减少噪声的传播和辐射。
这些声学优化技术不仅可以降低风电齿轮箱噪声，还有助于提高整个风能发电系统的性能和可靠性。
最后，风电齿轮箱噪声的控制还需要从系统层面进行考虑。
在风能发电系统的设计和布局中，可以采取一些合理的措施，以降低噪声的产生和传播。
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齿轮与齿轮箱振动噪声机理分析及控制Ξ何韫如 宋福堂(华东船舶工业学院二系 镇江,212003)摘要 在振动噪声特性分析的基础上,揭示了振动与噪声发生的机理,并以试验为基础,指出了轴转频对啮合频率的调制影响,同时提出了噪声的控制措施。
关键词 振动噪声 振动控制 传动齿轮 齿轮箱 调制 隔振中图分类号 U 661.4引 言发动机传递动力通常使用齿轮装置,特别是在使动力组件增速或减速情况下,使用齿轮系统。
由于齿轮、齿轮轴承、轴系及其齿轮在啮合过程中产生振动,对于船用齿轮系统来说能量大部分由齿轮箱传递到隔板和壳体上,再由壳体振动辐射到水中,而且伴随着螺旋桨产生的轴承力的激励,从而对自身仪器设备,如制导系统产生很大影响。
较大的振动和噪声有可能导致制导系统某些环节的失灵或损坏,有时也会导致齿轮系统本身的破坏和故障,因此对水中兵器的战斗性能有较大影响。
所以,研究与控制齿轮的振动与噪声是很有必要的。
本文以实际观测数据为依据,进一步研究了齿轮振动噪声产生的机理。
1 齿轮振动的实例1.1 齿轮轮毂的振动 齿轮传递扭矩首先从轴传至轮毂,由轮毂传递到轮齿,再由主动轮轮齿传递到被动轮轮毂和轴系。
在传递过程中,由于受到轴向激励力的作用,齿轮轮毂产生轴向振动。
另外,由于啮合力的作用,轮毂也会产生横向和沿周向的振动。
1.2 轴承及轴承座的振动齿轮系统通过轴系安置于轴承及其轴承座上,由于齿轮本体的轴向和周向振动必引起轴承支承系统的振动,相反,外界干扰力(如螺旋桨的轴承力)也可能通过轴承传递给齿轮系统。
第18卷第3期1998年9月 振动、测试与诊断Jou rnal of V ib rati on,M easu rem en t &D iagno sis V o l .18N o.3Sep.1998Ξ1.3 齿轮箱的振动齿轮的振动由轴系传到齿轮箱,激励箱体振动,从而辐射出噪声。
另外,齿轮在箱内振动的图1 齿轮啮合振动及噪声传播辐射声激励箱体,使箱体形成二次辐射噪声,这类噪声大部在中低频范围内。
齿轮箱体本身的振动也直接产生辐射声。
1.4 齿轮的振动在啮合过程中,轮齿先由一点接触而扩展到线接触,或一次实现线接触,使得接触力大小、方向改变,产生机械冲击振动,从而辐射出噪声。
这类噪声呈现高频冲击的形式,其典型的齿轮振动时程曲线示于图2。
轮齿啮合时不断变化的啮合力,既激发齿轮的强烈振动,即各个轮齿的响应很大,也激发了齿轮箱箱体较弱的振图2 齿轮振动时程曲线动。
通常认为齿轮产生噪声的主要原因是轮齿之间的相对位移。
这类噪声源产生的噪声可以用付氏变换法把噪声表示为稳定频率的分量的集合。
2 齿轮振动噪声产生的机理2.1 齿轮啮合激励产生的噪声齿轮的轮齿在啮合时因传动误差产生交变力,在交变力作用下产生线性及扭转响应,使齿轮产生振动辐射出噪声。
这是一种主要的噪声源,接触力变化越大,则齿轮相应的振动响应越大。
另外,齿轮的周节差产生的由复杂的或调制频率及其倍频组成的噪声,含有重复的基频(轴频),频率很低。
由于周节差产生了不规则的脉冲序列。
这种脉冲序列包括了众多的频率成份,但还不能认为是宽带随机噪声。
在众多频率成份中,由于脱啮后轮齿重新啮合时的冲击,所产生的噪声是明显的。
在一般情况下,啮合振动能够产生轴频的任何一个倍频上的激励,这种激励传递到齿轮箱引发箱体共振时产生明显的噪声,尤其当箱体的固有频率较低,而啮合频率很高时,很可能在某倍频下产生箱体共振。
键槽或花键槽在啮合力作用下,使得齿轮和花键之间间隙产生无规则的变化,从而产生与周节差引发的相似的噪声。
2.2 滑油喷注产生的噪声一种齿宽较大的直齿齿轮,在啮入端吸入过多的滑油,这些滑油滞留于齿根间隙中而无法迅速从端部排出形成“困油现象”。
困油现象发生在两个啮合齿的接触部位形成的一个封闭容积内。
这种封闭容积在齿轮转动时会产生容积变化。
由于滑油是不可压缩液体(压缩性极小,体积模量为114×109),即使很小的容积变化都会使齿轮轴上的附加载荷发生周期性的剧烈变化,使齿轮激励振动而产生噪声。
另外,在容积增大时,压力即迅速减少,从而使得轮齿间迅速222振 动、测 试 与 诊 断 第18卷减压造成“空蚀”,使齿轮激发出强烈的高频振动,同时辐射出噪声。
与此同时,高压油从齿端部高速喷射,射流冲击齿轮箱箱体也会引发啮合频率激励而产生齿频噪声及其倍频噪声。
2.3 轴承力激励如果齿轮传递扭矩为船用螺旋桨推力(作用在推力轴承上)与扭矩,则螺旋桨在不均匀流场中产生的非定常轴向力或扭矩通过轴系传递到轴承,由轴承传递给齿轮,对齿轮产生不稳定的激励,此即为轴承力激励。
由此种激励使齿轮产生振动辐射出噪声,这种噪声与轴承力的激励密切相关。
另外,由于齿轮轮齿的弹性原因,齿轮在传递动力时,后两对轮齿啮合时的齿对数只有一对齿啮合的1 2～2 3。
因此,当主动轴旋转时,对应于齿对数的变化,从动齿轮发生与旋转转速变化相同的振动,从而辐射出噪声,这也是主要噪声源之一。
2.4 高次谐波的产生齿轮在稳定旋转过程中受到重合系数等许多因素影响,在轮齿上所传递的力是随时间变化的周期性函数。
由于机械加工或磨损引起轮齿偏离实际情况的偏差,如均匀分布的磨损产生啮合振动及其高阶啮合频率,但不引起边带。
但非均匀分布的缺陷,在周期性脉冲力作用下产生低阶谐波频率,并由于调幅或调频作用而产生边带。
节圆相对于旋转中心存在偏差,产生调幅。
不均匀齿距或转速变化产生调频,即引起啮合频率的变化。
若以f s 表示轴频,f N 表示啮合频率,则实际频率f =nf N ±m f s (H z ),其中n ,m 为任意整数。
n 表示啮合频率的高阶谐波频率;m 表示以轴频f s 为调制频率的边带簇数。
3 齿轮振动噪声特性3.1 调制特性 调制特性在齿轮振动噪声中广泛存在。
当齿轮存在局部缺陷时,或在轮齿上产生疤痕、蚀坑等缺陷,此时会在频谱图上给出一个由周期性脉冲激励引起的调幅,出现众多的低频边带。
由故障与缺陷而引起振动能量增大,大多数反映在边带分量上。
如果缺陷向领近轮齿扩展会引起更大的、更密集的以啮合频率为中心频率的边带(见图3)。
调频是由某一个纯单频激励对以啮合频率为中心频率的调制,这将会产生具有等时距(在频域上某频率)的边带族。
令齿合激励的振动信号为X N C ,受到轴转频激励信号为X r 1和X r 2的调制,若其振动形式以简谐周期形式描述,则X N C (t )=A sin (ΞN C +P ); X r 1(t )=B 1co s Ξ1t ; X r 2(t )=B 2co s Ξt其中:ΞN C 为啮合振动频率,可作载波频率;Ξ1和Ξ2为调制频率,因调制特性存在振幅调制与频率调制。
3.1.1 振幅调制令m 1,m 2为调制因子,它的大小取决于缺陷的状态,振幅调制y (t )为322第1期 何韫如等:齿轮与齿轮箱振动噪声机理分析及控制图3 轴频对齿轮啮合频率的调制y (t )=A [1+m 1co s (Ξ1t )+m 2co s (Ξ2t )]sin (ΞN C t +Υ)其中:A 为振幅矢量;Ξ1,Ξ2为调制频率;ΞN C 为载波频率;Υ为初相位。
上述的调制作用可以表示为对原啮合频率A sin (ΞN C t +Υ)分量,叠加上两对振幅015m 1A 和0.5m 2A ,其频率相应为ΞN C ±Ξ1和ΞN C ±Ξ2。
它是由于调制作用而多出的频率分量,相当于以啮合频率ΞN C 为频率的量,被称之为“边带簇”。
经振幅调制后,调制后的信号总能量增加了015(m 1A )2与015(m 2A )2之和,从而是可以反应出齿轮缺陷的状态特性。
3.1.2 频率调制令调制信号中的频率偏差为∃Ξ,则信号的频率调制y (t )为y (t )=A sin [ΞN C t +∃Ξ1Ξ1sin Ξ1t +∃Ξ2Ξ2sin Ξ2t +Υ] 上式表示了信号的频率调制,调制波的大小从未调制的一个单位下降为A (∃Ξ Ξ),并产生了无穷多个边带,边带频率f m (Ξ 2Π)与啮合频率f N C 之间的间隔是调制频率的整数倍。
边带能量与(∃Ξ Ξ)2正比。
因全部啮合振动的能量正好等于载波啮合频率的分量与边带能量之和,与未调制时的总能量是相同的,边带的产生使啮合振动的能量有一部分分散到边带上,有利于减振。
图3为齿轮啮合频率的调制谱。
由图3可以看出,在啮合频率为中心频率的两侧出现了明显的边带簇,调制频率的频距为轴频f s ,其边带宽度为2m f s (+m f s -m f s )。
由于以频谱为依据很难区分调制与调频,为此只研究调频就足够了。
轴转频对啮轮啮合频率的调制,使得啮合频率处的振动能量向两侧较宽的边带内扩展,从而降低了齿轮振动的量级。
图3a 所示为1#齿轮的振动谱,它的一阶啮合频率为4150H z ,两侧的边带频率为轴频对啮合频率的调制频率。
图3b 为轴转频对啮合频率调制的另一例。
图中1265H z 为2#齿轮系统48齿齿轮的啮合频率,其调制频率的边带为m (25±3)H z 。
2#齿轮的边带振动级较高,说明调制频率的边带能量相对大一些。
从图3c 齿轮噪声谱也可以看出轴频对齿轮啮合频率的调制现象,分别表示了1114H z 和16H z 轴频对齿轮啮合频率741H z 和448H z 的调制影响。
在741H z 中心频率处的边带簇较宽,在448H z 中心频率处边带族较窄,表明啮合422振 动、测 试 与 诊 断 第18卷频率高时,调制频率边带分布的能量较多;而在较低啮合频率处,调制频率的边带族较窄,因而分布的能量较少。
但啮合频率的振动级很高是主要的振动噪声能量携带区域。
齿轮轴频对啮合频率的影响列于表1中。
表1 4种传动齿轮轴频对啮合频率调制型号轴频啮合副啮合频率基频一阶下边带一阶上边带二阶倍频二阶下边带二阶上边带备注1#齿轮25±3Z 45 Z 21265124012902530250525552#齿轮33±5Z 25 Z 104150411741813830082678333二倍频为计算值3#齿轮1114Z 15 Z4124004248248128364#齿轮1610Z 18 Z 4484324648968809123.2 总声级随转速的变化根据众多试验观测表明,转速与总声级存在明显关系。
表2 三类齿轮测试总声级与转速的关系dB (A )序号转速(r m in )主机水泵侧燃料泵侧测点距离(m )11440(冷车)90107189801122000(冷车) 10819101110.133380(热车)1201101120011由表2可以看出,转速从1440升到3380时,各个测点上所测齿轮振动的总声级大多数呈明显上升趋势。