帶式輸送機(jī)齒輪箱的振動(dòng)、噪聲與對(duì)策

王典

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

關(guān)鍵詞：帶式輸送機(jī)；齒輪；振動(dòng)；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(hù)工作中，對(duì)帶式輸送機(jī)齒輪箱的振動(dòng)與噪聲進(jìn)行檢查和分析是非常重要的手段，現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員往往可以根據(jù)多年的維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，判斷齒輪箱的振動(dòng)與噪聲是否正常，從而進(jìn)一步推斷齒輪箱的工作狀態(tài)是否良好。在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，較簡單而且常用的辦法是聽音檢查，此外還可以采用聲級(jí)計(jì)進(jìn)行噪聲場(chǎng)的測(cè)定，或用振動(dòng)計(jì)、加速度計(jì)等來進(jìn)行振動(dòng)相位和幅值的測(cè)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(dòng)產(chǎn)生的原因和影響因素，為設(shè)計(jì)、制造及設(shè)備維護(hù)提供依據(jù)。

1 齒輪振動(dòng)、噪聲的影響因素

齒輪振動(dòng)、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(qiáng)度也不同。上圖是齒輪振動(dòng)和噪聲發(fā)生機(jī)理的說明圖。根據(jù)齒輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，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(dòng)系，在起振力作用下產(chǎn)生圓周方向的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，這個(gè)圓周方向的振動(dòng)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(dòng)，從而造成軸承座的撓曲振動(dòng)，此振動(dòng)在齒輪箱側(cè)壁成為固體聲并傳播，產(chǎn)生齒輪箱的振動(dòng)。

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

（1）齒輪正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)只受正常載荷作用，發(fā)生正常振動(dòng)，此振動(dòng)是載荷W、主動(dòng)齒與從動(dòng)齒間的相對(duì)位移量χ及時(shí)間t的函數(shù)。

（2）輪齒剛度變化和載荷變化對(duì)直齒輪振動(dòng)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(dòng)小，對(duì)其振動(dòng)起支配作用的是作為起振力的齒輪誤差。

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

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

為了減少齒輪徑向和軸向振動(dòng)，可以考慮以下方法：

（1）減少支承齒輪的軸承間距離，同時(shí)適當(dāng)?shù)剡x擇大軸頸，從而減少齒面動(dòng)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(shí)，減少懸臂長，增大軸頸。

（3）檢修時(shí)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(dòng)。

（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(dòng)現(xiàn)象。

2 影響齒輪噪聲的主要因素及維護(hù)工作中的注意事項(xiàng)

（1）轉(zhuǎn)速。齒輪箱振動(dòng)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(dòng)載荷變化部分，此變化部分大致與圓周方向振動(dòng)加速度成正比。當(dāng)轉(zhuǎn)速增加時(shí)，嚙合沖擊更頻繁，嚙合頻率fz及倍聲率nfz增加，振動(dòng)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(dòng)加速度較高，表現(xiàn)為明顯的高頻波振動(dòng)，經(jīng)驗(yàn)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(dòng)及噪聲，并進(jìn)一步推斷齒輪的工作情況是否正常。

（2）載荷。齒輪振動(dòng)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(shí)，圓周方向振動(dòng)加速度的振幅增大，但波形幾乎不變，也就是說當(dāng)載荷增大時(shí)，聲音增大而不增高。

（3）精度。齒輪誤差對(duì)齒輪振動(dòng)的影響非常大，因此齒輪誤差對(duì)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(duì)振動(dòng)影響較大，轉(zhuǎn)速較高時(shí)偏心誤差也不容忽視。根據(jù)檢修經(jīng)驗(yàn)，節(jié)距誤差中即使只有一個(gè)節(jié)距存在很大的誤差，噪聲也會(huì)變得相當(dāng)大。

（4）齒面粗糙度。齒面粗糙度增大將直接導(dǎo)致噪聲級(jí)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(duì)齒面用油石進(jìn)行打磨拋光處理。對(duì)圓弧齒輪減速機(jī)而言，齒輪噪聲對(duì)齒面粗糙度尤為敏感，例如輸煤一期系統(tǒng)葉輪給煤機(jī)的SKH650減速機(jī)在更換新齒輪后，即使進(jìn)行齒面修磨處理，也會(huì)存在一定的噪聲，直至達(dá)到磨合期后，嚙合齒面達(dá)到較好的接觸狀態(tài)，噪聲才逐漸降低。

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

3 結(jié)束語

在設(shè)備維護(hù)工作中，不但齒輪箱可經(jīng)通過檢查振動(dòng)和噪聲進(jìn)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(dòng)裝置都可以把振動(dòng)和噪聲作為“晴雨表”，進(jìn)行高質(zhì)量的維護(hù)工作。

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