滾輪傳動系統(tǒng)振動噪聲控制方法探討

周德宇

（江蘇亞威機床股份有限公司，揚州 225200）

滾輪傳動系統(tǒng)振動噪聲控制方法探討

周德宇

（江蘇亞威機床股份有限公司，揚州 225200）

本文在闡述滾動傳動系統(tǒng)的基本結構后，對滾輪系統(tǒng)輻射噪聲的影響因素進行研究，并針對滾輪傳動系統(tǒng)振動噪聲采取了一定的降低噪聲措施。

滾輪傳動 系統(tǒng)振動 噪聲控制

引言

隨著時代的發(fā)展，勞動力市場的一線生產工人異常缺乏。因而，工業(yè)與勞動力市場存在著一定的矛盾。很多工人不愿意去生產企業(yè)工作的原因之一，是因為很多生產企業(yè)環(huán)境惡劣，特別是噪聲污染嚴重，這無疑阻礙了社會經濟的發(fā)展。鑒于目前對滾輪傳動系統(tǒng)的振動與噪聲問題的研究很少，本文的研究具有一定的學術價值。例如，滾輪傳動系統(tǒng)在開卷線產品上的應用可以達到很好的降噪效果，其人性化的設計不但一定程度上改善了工人的工作環(huán)境，還能提升工作效率。

1 滾輪傳動系統(tǒng)的基本結構

滾輪傳動系統(tǒng)往往在機器設備和動力傳動部件中使用。滾輪傳動系統(tǒng)的基本結構一般包括被動件和基座部件兩部分?；考闹饕獦嫵捎兄鲃訚L輪、從動滾輪、軸承座、傳動軸及底座。例如，有一種實用發(fā)明摩擦滾輪傳動裝置，主要部件是型材支架、多個摩擦滾輪及鏈條。它的型材支架形狀為長條形。將摩擦滾輪傳動裝置安裝在生產流水線，在型材支架下面設置有鏈條雙腔道以及型材支架一側有滾輪腔道。這個結構中，每個摩擦滾輪具有一致的結構。此摩擦滾輪的構成部件包括三部分，即鏈輪、滾輪和摩擦彈簧。鏈輪的構成部件是齒輪體以及柱形筒體。鏈輪的齒輪體處于型材支架鏈條雙腔道的上腔位置，鏈輪的連接方式是由輪軸活動連接，鏈輪的柱形簡體上通過摩擦彈簧與滾輪相互連接起來。

摩擦滾輪傳動裝置的傳動方式比較先進，采用了一種新型的生產線傳動裝置。這種傳動裝置跟以往的生產線比較，具有很多優(yōu)點。比如，該傳動裝置噪音小、傳動速率較大，便于維修，工作效率較高，使用壽命較長。

2 滾輪系統(tǒng)輻射噪聲的影響因素研究

2.1 輪對尺寸偏差對滾輪系統(tǒng)轄射噪聲的影響

滾輪傳動系統(tǒng)在尺寸偏差方面的噪音源一般有兩種。一種是因為滾輪表面加工精度不高而導致滾輪尺寸偏差，從而在滾輪滾動過程中產生振動而產生噪音。另一種是在滾輪傳動系統(tǒng)中，滾輪安裝位置的偏差而導致的振動外輻射噪音。

2.2 滾輪摩擦對滾輪系統(tǒng)輻射噪聲的影響

滾輪傳動系統(tǒng)輻射噪聲的主要來源是主從動滾輪跟支撐滾輪這些機構之間的相互作用導致的輻射噪聲。滾輪之間接觸點相互作用力可分為兩部分：一部分是法向力，另一部分是切向分力。法向作用力一般的表現形式是滾輪與滾輪之間的撞擊而致使?jié)L輪傳動系統(tǒng)中的被動件發(fā)生彎曲振動。切向作用力一般的表現是滾輪與滾輪相互之間的摩擦，這種摩擦導致滾輪傳動系統(tǒng)中的被動件因扭轉振動而產生輻射噪聲。

2.3 增加阻尼層對滾輪系統(tǒng)轄射噪聲的影響

有關實驗表明，如果在振動物體表面增加一些阻尼材料層，那么就可以起到較好的降低噪音的效果。阻尼材料減低噪音的原理，是振動物體表面的阻尼材料會隨振動物體表面振動而振動。在阻尼材料振動的過程中，材料內部發(fā)生錯位摩擦，振動能量被大量消耗，所以會產生較多的熱能散發(fā)，從而實現減小振動和減低噪音的目的。

2.4 滾輪系統(tǒng)轉動慣量對轄射噪聲的影響

滾輪系統(tǒng)的工藝階段有多個。各階段，輻射的噪音各不相同。在滾輪系統(tǒng)的工藝階段中，主要階段是高度段。這個階段的輻射噪音最大。顆粒粉末狀是滾輪系統(tǒng)的負載，隨著該系統(tǒng)的轉速逐漸提升而成型。當該系統(tǒng)達到高速段后，負載逐漸定型。但實際情況往往是因為初始狀態(tài)差異大，使得定型狀態(tài)進一步產生誤差。此外，被動件軸線也會導致分布不均勻的問題發(fā)生。當負載分布不均勻時，將會改變被動件的轉動慣量。

3 滾輪傳動系統(tǒng)振動噪聲降低措施

滾輪系統(tǒng)主要的構成部件是滾輪、軸承座、被動件及底座等。這些滾輪系統(tǒng)產生的振動噪聲來源主要是滾輪之間的互相作用?？梢葬槍ι鲜霾考?，進行以下幾個方面的改進。

3.1 使用新型陶瓷軸承的結構設計

經過一定的試驗測試，可知軸承座近場噪聲較大。所以，如果能對軸承結構進行改進，那么就能在很大程度上減小軸承座的輻射噪聲。這對于減小滾輪系統(tǒng)的整體噪聲意義較大。

3.2 采用低噪聲滾輪結構

由于原滾輪結構是純鋼結構，剛度大，容易產生很大的沖擊振動，進而導致輻射噪音。因此，如果能對滾輪結構進行改變，如增加阻尼材料，從而對滾輪振動產生一定的吸收作用，以降低滾輪在運轉過程中互相作用而產生的沖擊力。

3.3 使用低噪聲滾輪系統(tǒng)

3.3.1 阻尼材料的選擇

針對車間滾輪系統(tǒng)的實際狀況，可進行現場測試，如在滾輪表面添加一層阻尼材料做測試。選擇阻尼材料時前提，是將材料的基本使用強度考慮在內。

3.3.2 加工制作工藝

進口阻尼材料作為一種聚氨酷復合材料，具有高強度的特性。這種材料處于交變應力作用時，較易發(fā)生內熱。如果這種內熱不能在短時間內散發(fā)，就會使材料融化或者變成液態(tài)。所以，滾輪表面的聚氨酷復合材料層應選擇合適的厚度，以方便內熱外散。

3.4 滾輪系統(tǒng)增加阻尼層后對系統(tǒng)的降噪效果研究

為對滾輪系統(tǒng)增加阻尼層后的降噪效果進行研究，下面設計了一個跟輪傳動系統(tǒng)相似的微小模型。

在兩種情況下對模型進行比較，即對加入阻尼和不加入阻尼的輻射噪聲進行比較。

如圖1所示，質量m為被動件，是主動滾輪和支撐滾輪的軸心。k表示被動件與滾輪之間的相互作用和變形。途中的夾角是滾輪與被動件之間的幾何位置夾角。

圖1 類似滾輪模型

根據有阻尼和無阻尼兩種情況下的振幅和相位對比表和頻率對照表可知，結構改造后，滾輪模型在固有頻率附近頻域內，輻射噪聲比原噪聲低。可見，在滾輪傳動系統(tǒng)中加入阻尼材料可降低噪聲。

4 小結

本文系統(tǒng)對滾輪傳動系統(tǒng)振動噪聲原理進行分析和研究，提出了減振降噪的具體措施，并取得了積極的研究成果。在以后的工作中，針對滾輪振動噪聲問題，也能較為熟練地運用這些基本原理、方法及途徑去分析和研究。

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Discussion on Control Method of Vibration and Noise of Rolling Wheel Drive System

ZHOU Deyu
(Jiangsu Yawei machine tool Limited by Share Ltd, Yangzhou 225200)

In this paper, after the basic structure of rolling transmission system, the influence factors on the radiation noise of the roller system are studied, and the noise reduction measures are taken for the vibration and noise of the rolling wheel drive system.

roller drive, system vibration, noise control