摆线针轮减速机噪声评价参量的探讨

一、前言
        摆线针轮减速机是一种应用行星传动原理,采用摆线针较啮合的减速机。它比一般齿轮减速器具有较多的优点,因此,在国民经济各部门中得到广泛应用。
       噪声是机电产品验收标准中的重要指标之一摆线针轮减速机是一个通用传动部件,是一台机械设备的重要组成部分和主要噪声源之一,因此,制订它的噪声评价准则将可促进产品质量的提高,同时也为我国机电产品在国际市场上打开销路创造条件。
       国际上普遍采用声功率级作为评价值。国内尚未进行过噪声评价参量的研究,仅有行业规定的声级评定值,且限于三个中等尺寸规格的产品。另外也未查到有关国外的资料。
        本研究依据《齿轮装置噪声声功率级的$Jl定方法》国家标准,重点探讨了该产品的各参量与噪声的关系,寻求合理的参量来评价噪声,为制订该产品的噪声评价标准提供依据。
          
二、评价参量的分析
     1 从结构设计方面分析各参量的关系表征摆线针轮减速机的参量很多,但从设计和使用角度来看,其基本参量可归纳为下列三类:
       l)尺寸参量:针齿中心圆、偏心距、齿
数等;
       2)运动参量:输入转速、传动比等;
       3)动力参量:输入功率、许用转矩等。摆线针软减速机是系列化产品,因此,在上述三类参量之间存在一定的相关性,如尺寸参童中的针齿中心圆砂与动力参量的输入功率N有如下的相关关系:
                    
      其相关系数R=。.997,怀准差T=1.63,可见,二者之间相关很密切。
     2   从噪声辐射特性方面分析参量关系
          摆线针轮减速机的主要集声源是摆线轮、物承、销轴、销套、以及风扇皮置在针齿中心圆功22。毫米以上的产品上装有冷却风扇)等。
        众所周知,机件受到冲击、摩擦、交变力作用时产生振动和噪声.作为一个封闭式的摆线针软减速机,声源向外辐射噪声的主要途径如下:
                         
       据资料介绍,固体传声一般可达总噪声能量的95肠,而空气传声只占5肠,可见壳体本身是辐射噪声的主要振源。另外,针齿是直接固定在针齿壳体上的,因此,由摆线轮与针齿啮合而产生的噪声,传递到壳体上途径很短,即固体传声更强。
        若以声波的能量表示,振动物体的表面辐射平均声功率为:
                       
           式中p。一空气密度;c一空气中声速:s一辐射表面积;u。一表百振动速度幅值。
        从式(2)知,耘射声功率的大小,与表面振动速度幅值的平方和辐射表面积乘积成正比。由此可见,摆线针转减速机辐射噪声的声功率与充体有关。壳体的表面积决定于针齿中心圆的直径,而振动速度幅值则与壳体质t、刚度、阻尼以及激振能量、频率诸因素有关.因此尺寸参量中的针齿中心圆较好地表征出减速机壳体辐射噪声的特性。
        制造质量寸减速机噪声有很大影响,主要因素是摆线:_的齿形、节矩误差、针齿的节矩、不平行等误差引起振动而产生噪声,其它如偏心套、拍销、销套、前、后盖与针齿壳的止口配台精度,轴承的质量等均对噪声有影啊.目前国内各工厂生产的摆线轮均按了级精度制造,杯生产比它精度的摆线几,因此,若有差别汉各厂生产技术水平不同而已.
         对一般齿抢装置来讲,速度、载符、传动功率等参量均对噪声有影响.图1、图2分别为转速、载荷对噪声的影响曲线,从图中可看出,随转速、载荷的增大声级随之增大,因此,可得出下列一些数学关系:
                   
          即转速或节圆线速度增加一倍,齿轮平均声级增加6dB(A)。
        式中。.n。一齿轮转速,刀一齿终节圆直径;认v。一齿扑节圆线速度.
           载荷与噪声的关系:
          
          以上介绍的速度,载荷和传动功率与噪声的关系是针对齿轮传动而言,但结合摆线针轮传动来讲,上述关系有很大出入,特别是速度关系表现得很待殊(详情见现场测试数据分析)。因此,若以摆线轮的线速度作为评价参量是不合适的。同理,由于传动功率是速度与载荷的乘积,故传动功率也不宜作为评价参量.
            
            
3、 现场测试数据的分析
        测试了4个工厂59台产品,其结构型式均为双轴型,其规格尺寸从针齿中心圆106到450毫米一七个规格,传动比从9到87共11种。所测试的产品绝大部分是部优和一等品,因此,噪声较低。针齿中心圆价簇270的在我校半消声室内测试;必>270的则在天津减速机厂装配车间测试.由于没有专用试验台,故所有侧试均在空载条件下进行的。为了提高测试精确性,减速机在加润滑油空运转半小时后进行测试.测试方法按《击轮装置噪声声功率级测定方法》国家标准进行`。
          从测试数据知,针齿中心圆从106增大到450毫米时,其声功率级邮4.1增大到81.2dB(A),刁L,=17.ldB(A)。通过回归分析,得到下列关系:
                       
         
                  式中价一针齿中心圆直径(毫米).

        传动比变化对噪声的影响。考虑到各厂的技术水平和管理水平的差异,避免数据分散,以天津减速机厂的功=270毫米的减速机为样本进行分析,下面是回归结果:
                          
                       
        从回归结果可看出,传动比与声功率级不相关,但标准差很好,仅为l,7以下.这不仅说明声功率级与传动比(从9“87)的变化保持水平关系,而且不存在击轮传动那样的速度变化一倍,声功率级平均变化6dB(A)的关系.测试中也发现,如天津减速机厂的功~270毫米的减速机,传动比从11增大到87,变化近8倍,声功率级仅变化。.4dB(A)。产生边种原因,可能是摆线针抢传动康理和结构特点所决定的,因为摆线针轮传动从啮合理论上讲,应二分之一的齿数参与啮合,故传动平稳,噪声小.另外在传动比小时,摆线轮节圆线速度小,针齿上无套,故啮合时为滑动,这也是传动比从小变化到大而噪声变化不大的原因之一。
         
三、建议
       1、以针齿中心圆作为噪声评价参量。摆线针轮传动在原理上和结构上有其特殊性,因此,在噪声辐射能量上与齿轮装置不同.针齿中心圆能比较正确和较全面地反映减速机辐射噪声的特注,同时也与部领设计标准和行业各项质量分级规定取得一致.
    2、噪声评价以按A、B、C、D、E五个等级,级差以sdB(A)较为适宜.而质量等级应根据具体情况确定,如国内销售的产品可以C级为优等品,D级为一等品,而国外销售的产品则可提高到B级。评价和质量分级分开,有利于促进国内生产和国际贸易.