Влияние конструктивно-технологических факторов зубчатых колес на их акустические характеристики

Объект исследования: акустические характеристики зубчатых зацеплений.

Результаты, полученные лично автором: расчетным путем установлено влияние конструктивно-технологических параметров зубчатых передач на уровень звукового давления.

Эксплуатация зубчатых зацеплений различных конструктивных и технологических исполнений позволила накопить большой статистический материал, который представлен в различной справочной литературе.

Наше исследование посвящено анализу влияния исходных параметров зубчатых зацеплений на уровень звукового давления.

Так, жесткость несущих валов зубчатых пар может изменить шумность на 4-8 дБ, точность изготовления (чем точнее, тем шумность ниже) на 8-10 дБ, термическая обработка на 4-6 дБ, характер зацепления (прямозубое, косозубое, шевронное) на 2-6 дБ, шероховатость рабочих поверхностей зубьев на 4-10 дБ, смазка на 10-12 дБ.

Расчет суммарного уровня звукового давления в производственном помещении с многочисленными источниками шума (например, редукторов) может быть рассчитан на зависимости

L = 10lg (10^L1/10+10^L2/10+…+10^Ln/10), (1)

где L₁, L₂, Ln – уровни звукового давления каждого из источников, дБ.

Суммарный шум от нескольких одинаковых источников с уровнем L₁ (дБ) можно определить из выражения

L = L₁+10lg n, (2)

где n – число источников шума.

Рассмотрим пример работы в производственном помещении 10 зубчатых механизмов различных конструктивно-технологических вариантов исполнения.

1-й вариант: зубчатый двухступенчатый редуктор 9-й степени точности исполнения эвольвентных зацеплений, материал – закаленная сталь 40х, характер зацепления – прямозубое, шероховатость рабочих поверхностей зубьев Ra 2.5, смазка – масло индустриальное 20, отношение длины к диаметру несущих валов 7:1.

2-й вариант: зубчатый двухступенчатый редуктор 7-й степени точности, материал тот же, характер зацепления – косозубое, шероховатость поверхностей зубьев Ra 0.63, смазка – масло И-20 с антифрикционными присадками, отношение длины к диаметру несущих валов 4:1.

Очевидно, что предложенные варианты отличаются пятью факторами: степенью точности, характером зацепления, шероховатостью рабочих поверхностей, качеством смазки и жесткостью несущих валов.

Полагая, что шум в данном помещении с 1-м вариантом исполнения равнялся 100 дБ, рассчитаем уровень звукового давления во втором варианте, предположив, что изменения по каждому фактору касались 2-х редукторов.

Для расчета суммарного уровня звукового давления воспользуемся зависимостью (1). Предложенный вариант усовершенствования конструктивно-технологических факторов зубчатых механизмов обеспечивает снижение уровня звукового давления не более чем на 2 дБ, что не может считаться удовлетворительным. Поэтому, мы приходим к выводу, что максимальное снижение шума на данном участке может быть обеспечено за счет реализации всех возможных мероприятий по данным механизмам. Вполне приемлемым может считаться снижение уровня звукового давления на 10 дБ, для чего необходимо реализовать все доступные варианты модернизации конструкции и применение прогрессивных технологий, а именно:

- максимальное увеличение жесткости несущих валов;

- применение шевронных зубчатых защемлений;

- повышение степени точности колес как минимум до 6-й;

- использование для финишной обработки рабочих поверхностей зубьев алмазно-доводочных операций;

- применение современных машинных масел с антифрикционными присадками.

Материал поступил в редколлегию 29.03.2017

УДК 331.45

А.В. Толочко

Научный руководитель: доцент кафедры «Безопасность жизнедеятельности и химия», к.т.н., Кареев Р.В.

gromvoln@rambler.ru