淺談清潔機械行星減速機噪音的改善

劉冀

摘 要：清潔機械行星減速機是一種常用的清潔設備，對運轉噪音和異響要求特別高。我司在長期的生產實踐中，摸索了改善行星減速機噪音的各項因素，并使用數學處理工具進行優化。通過實施改進措施，較大地提高了合格率，保證了產品質量。

關鍵詞：清潔機械；減速機；噪音

1 問題的提出

小型清潔機械的單刷式刷盤電機，使用的是行星式齒輪減速機。由于該行星式齒輪減速機多用于賓館、酒店等高檔消費場所，消費者對此類機械的噪音要求很高。實際使用中，客戶要求在1英寸（2.5cm）的距離上，噪音水平達到74dB以下，這就對減速機的制造和裝配精度提出了很高的要求。

我司在長期的生產實踐中，對齒輪箱的各組成部件精度與齒輪箱最終的噪音關系進行了摸索。經過長期地驗證，我們對中心軸的表面質量和精度情況、盤齒輪的精度情況以及內齒輪的精度情況對整機的質量水平的影響進行了相關驗證，并通過這些質量參數優化、固化加工參數，培養了現場生產人員的業務水平，提升了整體的市場競爭力。

2 齒輪箱的主要結構

FR66型行星減速機不同于典型的NGN型行星減速機，以中心齒輪軸（下稱：中心軸）作為輸入軸，將電機的功率和扭矩轉遞給行星輪，行星輪安裝在固定的行星架上，行星輪將轉矩傳遞給內齒圈，內齒圈外圓作為執行零件的安裝外圓。

3 齒輪箱的主要不良現象

齒輪箱的主要不良是指不能滿足客戶需求。對于清潔機械使用的齒輪箱而言，主要不良為噪音偏大和異響，其中異響主要分為磕碰聲、呼嚕聲等。

3.1 中心軸碰傷對齒輪箱噪音的影響

該款中心軸使用滾齒工藝，齒輪加工到位后，進行QPQ熱處理。該熱處理雖然能夠滿足齒輪需要的高硬度、長壽命和低變形量，但是工藝復雜，在不同工藝中間容易碰傷。

由于熱處理后齒輪的顏色為黑色，碰傷容易發現，對于同一批產品，由于供應商生產失誤，產生了碰傷中心軸497件，以及非碰傷中心軸582件。我司對其裝機結果驗證，如表1所示。

使用Minitab對結果進行卡方檢驗，對于OK和NG的數量，卡方期望計數和卡方貢獻，如表2所示。

從P值（P<0.05）可以看出，碰傷與非碰傷中心軸，與產品的異響表現有直接的關系。

為了改善熱處理碰傷，通過對于中心軸的熱處理流程進行檢驗發現，氮化后進行超聲波清洗時，如果沒有專用的工裝對中心軸進行擺放，產品很容易相互碰撞。此外，經過超聲波清洗后，供應商要將產品進行包裝后發運到我司，由于清洗區和包裝區處于工廠的兩端，運輸有跌落風險，亦會造成碰傷。通過設計使用專用夾具，將其從包裝區移到清洗區旁邊，產品的碰傷情況有較大改善。

3.2 中心軸精度對齒輪箱噪音的影響

中心軸與電機直接相連，其轉速是最高的。齒輪箱出現噪音問題，我們第一時間對中心軸的精度水平進行驗證。

齒輪公差組主要分為三類：一是影響傳遞的準確性；二是影響運動的平穩性；三是影響載荷分布的均勻性。由前文，客戶最在乎的是齒輪的異響和噪音水平，這和運動的平穩性直接相關，應重點關注以下參數：齒形公差ff，一齒徑向綜合公差fi"，一圈徑向綜合公差Fi"。

實際生產中，齒形、齒向公差都能達到 GB-7級要求，但是一齒、一圈徑向綜合公差，由于設備、產品齒坯精度有變化，會在一定范圍內變動。

設計圖紙要求：fi"<0.018mm，Fi"<0.038mm，使用此驗收標準生產的齒輪，合格率不高。對此，我們收嚴了公差，fi"<0.015mm，Fi"<0.025mm。兩組裝機情況如表3所示。

針對噪音水平，使用Minitab進行對于兩種跳動水平（A，B）進行單因數方差分差（ANOVA）分析，結果顯示：P=0.011<0.05，有統計學差異，顯示跳動減小對齒輪箱的噪音有明顯的改善作用，如表4所示。

通過改善機床在切削時的母線，選用合適的工藝參數，可以優化一齒一圈的跳動值，從而進一步改善產品的噪音水平。

3.3 內齒輪的精度情況對齒輪箱噪音的影響

內嚙合齒輪由于結構緊湊，其傳動根據傳動比和其他要求確定齒數后，還不能保證內齒輪的順利安裝和正常運行，還要考慮各種影響。在實際生產應用中，我們對加工內齒輪的刀具進行重新設計，采用減小齒根圓角、增大齒頂圓角的方式，改善嚙合時的傳動平穩性，從而大幅提升了整體振動。

4 結語

在此款齒輪箱的生產中，我司的技術人員對各方面因素進行驗證，最終通過改善中心軸熱處理碰傷、改善中心軸綜合誤差以及優化內齒輪刀具設計，最終使該產品長期生產合格率達99.5%以上，獲得了用戶的一致認可。

參考文獻

[1]賀繼杰，熊紅斌.關于行星減速機噪音的研究[J].黑龍江科技信息，2013，（14）：126.

[2]成大先.機械設計手冊（單行本）——彈簧·起重運輸件·五金件[M].化學工業出版社，2004.

（作者單位：佛山市順德區金泰德勝電機有限公司）