帶式輸送機齒輪箱的振動、噪聲與對策

王典

摘 要：帶式輸送機是火力發(fā)電廠的常用燃料輸送設(shè)備，減速機齒輪箱的振動與噪音是影響減速機穩(wěn)定運行的主要因素。本文就減速機齒輪箱的振動與噪音的原因進行分析，探討解決辦法，對檢修維護工作提出一些建議，提高了帶式輸送機的安全穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：帶式輸送機；齒輪；振動；噪音

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.026

0 前言

在設(shè)備巡檢與維護工作中，對帶式輸送機齒輪箱的振動與噪聲進行檢查和分析是非常重要的手段，現(xiàn)場維護人員往往可以根據(jù)多年的維護經(jīng)驗，判斷齒輪箱的振動與噪聲是否正常，從而進一步推斷齒輪箱的工作狀態(tài)是否良好。在生產(chǎn)現(xiàn)場，較簡單而且常用的辦法是聽音檢查，此外還可以采用聲級計進行噪聲場的測定，或用振動計、加速度計等來進行振動相位和幅值的測定。無論用哪種方法，都是把齒輪裝置作為齒輪箱的主體聲源，分析其振動產(chǎn)生的原因和影響因素，為設(shè)計、制造及設(shè)備維護提供依據(jù)。

1 齒輪振動、噪聲的影響因素

齒輪振動、噪聲的影響因素很多，由于很少的能量（80分貝=10-4瓦）就能產(chǎn)生聲波，所以在極小的能量差別下噪聲強度也不同。上圖是齒輪振動和噪聲發(fā)生機理的說明圖。根據(jù)齒輪的結(jié)構(gòu)特點，將齒輪考慮為是以輪齒為彈簧、以齒輪本體作為質(zhì)量的振動系，在起振力作用下產(chǎn)生圓周方向的扭轉(zhuǎn)振動，這個圓周方向的振動經(jīng)過軸、軸承、軸承座的變形及齒向誤差的作用，產(chǎn)生了徑向和軸向振動，從而造成軸承座的撓曲振動，此振動在齒輪箱側(cè)壁成為固體聲并傳播，產(chǎn)生齒輪箱的振動。

齒輪裝置在運行過程中振動和噪聲的變化狀態(tài)按其性質(zhì)可分為隨機性的、周期性的和瞬時性的三種，按振動方向可分為圓周方向、徑向和軸向。齒輪振動一般具有以下特性：

（1）齒輪正常運轉(zhuǎn)時只受正常載荷作用，發(fā)生正常振動，此振動是載荷W、主動齒與從動齒間的相對位移量χ及時間t的函數(shù)。

（2）輪齒剛度變化和載荷變化對直齒輪振動影響很大，而斜齒輪具有一定的軸向重合度，輪齒剛度變化和載荷變化產(chǎn)生的振動小，對其振動起支配作用的是作為起振力的齒輪誤差。

（3）齒輪振動在圓周方向上與徑向、軸向振動有相同的基本頻率數(shù)，但斜齒輪與直齒輪相比軸向振動的高頻振動較大。

徑向、軸向振動是以圓周方向振動為起振力產(chǎn)生的，因為圓周振動以輪齒剛度變化和齒輪誤差為起振力，它同時反映為齒面動載荷變化，這個變化造成軸和軸承撓曲振動，從而引起齒輪徑向振動；同時，齒面動載荷作用于軸承時，因軸承的摩擦力而產(chǎn)生軸向振動。

為了減少齒輪徑向和軸向振動，可以考慮以下方法：

（1）減少支承齒輪的軸承間距離，同時適當?shù)剡x擇大軸頸，從而減少齒面動載荷所產(chǎn)生的軸變形。

（2）盡量避免采用懸臂軸，必須采用時，減少懸臂長，增大軸頸。

（3）檢修時使軸承間隙保持在允許范圍內(nèi)的較小值，減少軸承部分所產(chǎn)生的振動。

（4）軸承保持良好的潤滑，減少軸和軸承間的摩擦力，從而減少產(chǎn)生的軸向力。

（5）齒輪和軸裝配牢固，不能發(fā)生配合面剛度不足及松動現(xiàn)象。

2 影響齒輪噪聲的主要因素及維護工作中的注意事項

（1）轉(zhuǎn)速。齒輪箱振動加速度是形成聲壓的直接原因，其初始發(fā)生源是作用于齒輪副的齒面動載荷變化部分，此變化部分大致與圓周方向振動加速度成正比。當轉(zhuǎn)速增加時，嚙合沖擊更頻繁，嚙合頻率fz及倍聲率nfz增加，振動加速度增大，表現(xiàn)為高頻波增大。在同一齒輪箱中，高速軸的轉(zhuǎn)速較高，齒輪振動加速度較高，表現(xiàn)為明顯的高頻波振動，經(jīng)驗豐富的檢修人員可以通過聽音檢查區(qū)分和辨別齒輪箱各軸的振動及噪聲，并進一步推斷齒輪的工作情況是否正常。

（2）載荷。齒輪振動聲壓隨載荷增大而上升，但其上升的斜度平緩，其斜度因重合度和轉(zhuǎn)速而不同，聲壓大致與扭矩的0～2.0次方（平均1次方）成正比。載荷增大時，圓周方向振動加速度的振幅增大，但波形幾乎不變，也就是說當載荷增大時，聲音增大而不增高。

（3）精度。齒輪誤差對齒輪振動的影響非常大，因此齒輪誤差對聲壓也有很大的影響。齒輪誤差中，節(jié)距誤差和齒形誤差對振動影響較大，轉(zhuǎn)速較高時偏心誤差也不容忽視。根據(jù)檢修經(jīng)驗，節(jié)距誤差中即使只有一個節(jié)距存在很大的誤差，噪聲也會變得相當大。

（4）齒面粗糙度。齒面粗糙度增大將直接導致噪聲級的直線上升，經(jīng)磨齒處理的齒輪及滾齒和插齒制造的噪聲頻率明顯降低。檢修工作中，常用的辦法是對齒面用油石進行打磨拋光處理。對圓弧齒輪減速機而言，齒輪噪聲對齒面粗糙度尤為敏感，例如輸煤一期系統(tǒng)葉輪給煤機的SKH650減速機在更換新齒輪后，即使進行齒面修磨處理，也會存在一定的噪聲，直至達到磨合期后，嚙合齒面達到較好的接觸狀態(tài)，噪聲才逐漸降低。

（5）齒寬。齒寬增大時單位面積上的齒面載荷減小，同時慣性質(zhì)量增大，這都造成圓周方向振動的反比例減少，但實際經(jīng)驗表明，齒寬和噪聲并不成正確的反比例關(guān)系，這是因為齒寬增大后齒輪誤差變化不大，對起振力的影響也不大。

3 結(jié)束語

在設(shè)備維護工作中，不但齒輪箱可經(jīng)通過檢查振動和噪聲進行缺陷診斷，使設(shè)備在故障發(fā)生前就得到處理，而且各種傳動裝置都可以把振動和噪聲作為“晴雨表”，進行高質(zhì)量的維護工作。

參考文獻：

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