齿轮噪音的分析与控制

齿轮噪音的分析与控制（精选3篇）

齿轮噪音的分析与控制 篇1

摘要：自从汽车进入人类生活以来, 如何控制并降低车内噪音一直是车辆设计、制造行业的热门话题。车内部噪音不但增加驾驶乘坐人员的疲劳, 而且影响车辆的行驶安全。近年来, 车内噪音已成为影响车辆品质的重要因素。车内低噪音设计成为车辆设计开发过程中的非常重要的工作。尤其对于轿车, 车内噪音是衡量轿车级别的标准之一。本文主要针对车内的噪音产生的原因及其相应的控制策略进行分析研究, 并基于某款车型进行实车验证控制策略的可行性。

关键词：车内噪音,分析,控制研究

随着汽车工业的不断向前提高, 人民生活水平不断发展, 人们对汽车的舒适程度的要求在逐渐提高。近年来, 汽车感知质量备受各大车企的关注和重视, 而汽车噪音属于感知质量的范畴, 是人们关注的焦点之一, 汽车是一个包含各种不同性质噪音的综合噪音源。在行驶过程中, 各部分相互作用, 通过空气和车架结构传入到车内, 形成噪音。

1.车内噪音的主要来源

车内噪音主要来源于发动机噪音和底盘噪音, 主要与发动机转速和车速有关。这些声源的噪音经由空气和结构两个途径传入车内。

发动机噪音又可分为空气动力性噪音、机械噪音和燃烧噪音。空气动力性噪音主要包括进、排气和风扇噪音。这是由于进气、排气和风扇旋转时引起了空气的振动而产生的噪音, 这部分噪音直接向周围的空气中辐射。在没有进排气消声器时, 排气噪音是发动机的最大噪音源, 进气噪音次之。风扇噪音特别在风冷内燃机上也往往是主要的噪音源之一。由于气缸内燃烧所形成的压力振动通过缸盖、活塞、连杆、曲轴、机体向外辐射的噪音叫燃烧噪音。将活塞对缸套的撞击、正时齿轮、配气机构、喷油系统等运动件机械撞击所产生的振动激发的噪音叫作机械噪音。

底盘噪音主要有胎噪、路噪。汽车在行驶的过程中, 轮胎会不断地与地面产生摩擦, 从而推动汽车前进, 且随车着汽车速度的提高, 轮胎噪音越来越大。其次, 汽车在不同的路况下行驶, 产生的胎噪也不同。路噪是引起汽车噪音的另一个重要的因素, 当汽车高速行驶的过程中, 外界空气快速流动形成切入风, 从而产生震动, 形式噪音。此外, 汽车行驶中底盘发生震动, 路面上的沙石飞溅, 与底盘发生碰撞等, 都会产生路噪。

2.车内噪音控制技术

车内噪音控制的基本流程为:识别噪音源→识别传递途径→分析车身板件声辐射贡献→分析汽车结构模态特性→分析车内空腔声学模态→分析与优化传声结构→确定改进措施并进行实施后评价。

2.1识别噪音源

识别噪音源是噪音控制的首要任务。只有正确找到振动源或噪音源的所在, 才能分析噪音发生的机理, 才能有效地解决噪音问题。

2.2识别噪音途径

从噪音源到车内外的传递过程中, 总是经过一定途径, 途径主要分为固体振动传递途径和空气传播通道。如果能确定固体振动如何从噪音源通过哪些固体构件结构, 由于哪些车内空腔的声学模态相互耦合导致车内产生噪音的情况, 就能有针对性地对传递通道中相应的环节进行改善, 从而达到减振降噪的良好效果。

2.3车身板件的噪音辐射

固体振动总是通过车身的板件与车内相互耦合振动, 激发车内的噪音。车内噪音受到车身板件的位置不同、汽车运行工况不同、激振频率不同的影响, 其声学辐射效率也不近相同, 其影响因素对车内噪音的影响程度是不同的。因此, 确定特定条件下的车身板件影响因素, 可以为改进和优化车身板件提供可靠的依据。

2.4分析车内空腔的声学模态

轿车内部的噪音是车内空腔内部声压分布情况的反映, 合理进行车内座椅的布置以及车身造型, 可以优化车内内部空腔的声学模态, 从而有效地控制车内的噪音。

2.5分析与优化传声结构

通过在计算机上实现虚拟分析, 经过仿真模型的验证后, 就可以通过灵敏度分析确定车内噪音诸多影响因素的影响情况, 并在此基础上进行关键因素的优化设计, 取得车内优良的声学特性。

2.6确定改进措施并进行评价

最终对轿车噪音情况的改进必须在特定工况下, 对实车进行测试与检测。依据专业人士的主观评价和相关标准的客观评价, 可以确定噪音改进的实际效果。

3.车内噪音的控制研究

3.1降低发动机噪音的方法

随着发动机转速的不同, 发动机噪音通过前翼子板、发动机仓盖、挡火墙、排气管传入驾驶室内的。若要有效地控制并降低发动机舱的噪音, 可以对这些相关部位进行止振和密封。

由发动机产生的噪音, 可在发动机仓盖下粘贴高级吸音泡沫材料。这种方式不仅能抑制发动机仓盖的振动, 还可以吸收和消耗大量发动机的噪音, 从而达到降噪的目的。

3.2降低风噪的方法

汽车在行进过程中, 空气与车体之间产生快速相对流动与摩擦, 由此产生的噪音称为风噪。产生风噪的主要部位是车体外观有些突起或是死角处, 在这些部位处, 空气容易产生回旋, 因而产生噪音。风噪传入车内主要是通过车门缝隙, 因此加强车辆的严密性和隔音性是降低风噪的最有效的措施。

在汽车上安装车门密封条音的降噪措施能很好地降低风噪和关门的碰撞力度。原车行驶到时速120km时听到的风噪, 只相当于时速80km时的噪音。与此同时, 关门音质也得到改善, 如图1所示。

3..3降低路噪和胎噪的方法

胎噪和路噪的产生原因主要有3点。一是轮胎四周空气扰动和轮胎花纹间隙的空气流动所产生的空气震动噪音;二是胎体和花纹部分震动所产生的轮胎震动噪音。这种噪音与轮胎橡胶的硬度有关系, 对于一些材质偏硬的轮胎, 路噪尤其明显;三是路面不平所产生的路面震动噪音。当轿车在颠簸不平的路面上行驶时, 轮胎与地面之间产生磨擦、冲击, 由此产生的震动与挡泥板、翼子板部件的震动产生共振, 传入车内, 噪音十分明显。因此降低路噪和胎噪的策略主要是控制噪音源、阻隔噪音传播路径。

3.3.1控制噪音源

路噪和胎噪来源于轮胎与地面的摩擦运动, 采用静音性设计的舒适型轮胎可以有效地降低路噪和胎噪。如图2所示, 舒适型轮胎在设计花纹时, 考虑到静音性, 轮胎胎面中央静音筋的横截面沟槽宽度保持固定不变, 这样可使轮胎在旋转进入接地面时, 橡胶花块的刚性大致相当, 花纹块的振幅趋于一致, 噪音波趋于平稳, 有效地降低了噪音。

3.3.2阻隔噪音传播路径

主要采用通过隔绝噪音与震动以及抑制车身钣金的共振等来阻隔上述传播路径, 降低噪音传播到车内。

(1) 隔绝噪音与震动传播

在地毯、顶棚、行李舱隔板、车顶盖等位置上增加隔音垫, 能有效地降低车外噪音传递至车内。在车身空腔内填充吸音材料, 降低噪音的传播, 车身中立柱位置填充海绵块, 减少振动的传递。

(2) 阻尼减振降噪技术

目前车企抑制车身钣金的振动的采用的是阻尼减振降噪技术。一般常见的金属材料有钢、铝、铜等, 其固有阻尼都非常小, 因此, 常用外加阻尼材料的方式来增大其阻尼, 衰减其振动能量。阻尼材料根据衰减能量方式不同可分为内损耗和内摩擦的材料, 应用较多的为弹性材料, 如, PVC胶、沥青阻尼板。

在底盘和轮罩内涂抹一层较厚的防石击胶 (PVC胶) , 俗称的底盘装甲, 可以有效地抵御路面飞溅起的沙石, 同时对路噪也有一定的抑制效果。

结语

本文通过汽车噪音的种类进行区分, 识别车内噪音的主要来源, 提出相应的控制和改善噪音的措施, 基于某款小型车的实车装配验证了改善控制策略的可行性, 并得出以下结论:

(1) 根据噪音的来源进行合理地分析, 降低车内噪音的方式主要为根源降低噪音和阻隔噪音传播路径。例如胎噪, 可以采用更换静音降噪轮胎, 从根源上改善控制噪音, 而发动机噪音, 更直接的方式为通过阻隔噪音的传播路径。

(2) 针对通过空气传播的噪音, 可采用隔音吸音材料将噪音源进行封闭处理, 能有效地降低噪音的扩散。

(3) 针对通过振动传播的噪音, 可利用阻尼减振降噪技术, 采用阻尼材料来衰减削弱振动能量。

参考文献

[1]党川.阻尼减振降噪技术原理及其应用[J].四川环境, 1992 (3) :47-50.

[2]张荣伟.汽车噪音产生原因及解决对策探讨[J].黑龙江交通科技, 2013 (3) :147-148.

齿轮噪音的分析与控制 篇2

随着人们生活质量的日益提高, 噪音污染问题越来越得到人们的重视。调查显示, 在很多工业及民用产品中使用带塑料注塑和粉末冶金金属压铸齿轮的直流减速电机的数量相当惊人, 该类电机的特点是转速高、负载大, 其减速齿轮机构在传动中产生的齿轮噪音对人们的工作、生活环境产生了比较严重的影响。因此, 很多用户把直流减速电机的噪音等级大小作为一个重要指标来考核, 对电机生产厂家提出了进一步改善直流减速电机噪音的强烈要求[1,2]。本文以常州宝来电器有限公司生产的NEX6-F00-1-01型直流永磁减速电机为整改实例, 详细分析直流永磁减速电机减速齿轮机构产生较大噪音的原因, 研究降低减速齿轮机构噪音的方法, 并通过实践验证方法的有效性。

1 NEX6-F00-1-01型直流永磁减速电机噪音原始情况分析[2]

1.1 用Mode l8925数位式噪音计测量库存的NEX6-F00-1-01型直流永磁减速电机的实际噪音, 寻找正反转噪音差2 dB以内的电机。通过噪音测试, 在1000台库存电机中找出了3台符合该要求的电机。这三台电机的实测噪音数据如下表1所示。

1.2 分析以上3台电机的零部件质量状况

(1) 测量电机的正反转转速并计算转差率, 测量数据见表2。

(2) 测量电机的0号、1号、2号齿轮公法线变动、齿形误差、齿距误差、齿向误差, 齿面粗糙度, 单位:um。测量数据见表3。

(3) 测量电机的齿轮端面与齿轮箱端面粗糙度Ra, 实测数据见表4。

(4) 测量电机的齿轮轴中心距, 数据见表5

由以上测试可知:直流电机的减速齿轮箱正反转噪音要控制在2dB以内, 电机的正反转速转差必须在5%以内、同时控制好齿轮精度, 对照国家标准需达到GB2363-90的7级精度要求、齿轮箱轴中心距偏离理论中心距在0.02mm以内, 齿轮端面的表面粗糙在1.6um以内, 机壳端面与齿轮接触的表面粗糙度在2.0um以内。

1.3 在噪音良好的3台直流减速电机中任取一台在HSS660X型噪音振动测量分析系统中做频谱分析, 找出齿轮减速箱噪音最大频率点并分析原因[3]。频谱分析测试结果见表6、表7及图2和图3。

由以上测试可知:2号齿轮的大齿轮用非金属材料聚甲醛代替原来的金属齿轮, 有效降低了齿轮箱的整体噪音 (在50dB以下) 。

2 降低直流减速电机噪音的方法

通过对噪音指标符合要求的3台电机进行的测试数据结果分析来看, 要降低NEX6-F00-1-01直流永磁减速电机负载时的噪音, 须做好以下几方面的工作:

(1) 提高齿轮箱齿轮精度, 按GB2363-90的7级精度要求设计、加工、制造0号、1号、2号齿轮和齿轮端面粗糙度。

(2) 控制好电机额定负载下的转速。

(3) 控制好齿轮箱体齿轮轴孔中心距和与齿轮配合的齿轮箱体端面的粗糙度。

(4) 用非金属齿轮代替金属齿轮并验证其强度和寿命。

下面就控制齿轮变形和提高齿轮模具精度作详细分析。

2.1 计算机模拟成型

对于注塑和压铸齿轮来说, 模具的设计、制造与装配以及注塑、压铸过程都会影响齿轮制品的精度, 其中模具的设计精度起到了奠基的作用。现在产品上用的齿轮设计方法原理是进行等距放大得到模具的型腔尺寸, 所以外齿轮廓误差较大, 为了改变热变形引起的齿廓形状误差的影响, 在齿轮改进中采用了反向工程的方法, 以常温下 (30℃) 标准渐开线齿轮形状为基础, 逆向求取到注塑、压铸齿轮材料达到固化临界点时的齿廓曲线, 并在此基础上进行注塑、压铸齿轮模具的设计精度分析, 使齿轮成型后符合理论渐开线。首先在SOLIDWORKS中准确建立注塑齿轮的模型, 然后将其导入ANSYS软件, 进行注塑齿轮的热变形分析, 得出齿轮廓面在特定温度时的形状变化结果, 按此开模, 齿轮渐开线精度高。

2.2 线切割模具齿片外圆和齿廓面全部采用慢走丝 (精度0.005mm) 图, 以前普通线切割 (精度0.025mm) , 齿廓面保证镜面, 保证成型齿轮的中心和外圆的同轴度。

2.3 塑料齿轮模具浇口的设定, 以前一个, 齿轮冷却变形较大, 现在增至三个, 齿轮冷却均匀、变形较小。

为了进一步降低齿轮箱噪音, 同时还进行了以下改进:

(1) 增加齿轮轴的刚度。齿轮轴由原来的2mm改为2.3 m m, 因为齿轮轴在传动负载下的变形会使轮齿面在齿宽方向上接触长度缩短, 造成啮合刚性下降, 由此产生的传动误差也会产生噪音。

(2) 润滑油的选用。用E356油脂 (油脂混合均匀, 齿轮润滑较均匀) 代替原来的白色特种润滑脂 (油脂分离大, 黏附性较差) , 以稳定噪声等级。

3 整改后的直流减速电机噪音性能测试

为了验证上述改进方法的有效性, 常州宝来电器有限公司按照上述整改方法新生产了1000台直流减速电机, 并进行了相关指标的测试, 具体情况如下:

3.1 从1000台直流减速电机生产线上随机抽取3台进行噪音测试, 测试数据见表7。

3.2 从1000台直流减速电机生产线上随机抽取1台进行噪音频谱分析, 测试结果见表8、表9和图4、图5。

从以上测试数据可以看出, 整改后的直流减速电机噪音得到了明显改善, 噪音指标达到了更高的要求。同时, 考虑到2号齿轮改成塑料齿轮后, 齿轮机械强度的降低, 可能会影响到电机的使用寿命, 于是对整改后的电机的2号塑料大齿轮进行了寿命试验考核。即在额定电压12V, 额定负载40N.cm, 额定转速7600rpm下, 连续运转了800小时, 试验结果证明, 齿轮变形和磨损较小, 其寿命达到了设计技术要求。

4 结论

直流减速电机的齿轮传动噪音与齿轮的精度息息相关, 要提高齿轮精度, 首先必须从齿轮的设计与齿轮模具的设计和齿轮的加工工艺入手, 同时, 在齿轮强度允许的条件下大胆采用非金属材料制造齿轮也是降低齿轮整体噪音很有效的手段。其次, 直流电机本身的正反转差异, 齿轮中心距的严格控制, 齿轮轴的刚度强弱, 齿轮润滑油的质量等也是影响齿轮噪音好坏的因素。另外, 齿轮传动噪音有30%以上的原因来自毛刺、磕碰伤等, 因此, 在齿轮箱的装配过程中一定要做好质量控制, 轻拿轻放。

摘要：本文针对直流永磁减速电机减速齿轮机构产生较大噪音的原因, 以常州宝来电器有限公司生产的直流永磁减速电机为试验研究对象, 分析并研究了直流永磁减速电机的齿轮结构、制造材料、加工工艺、刚度强弱等影响齿轮噪音的因素, 提出了降低直流永磁电机减速齿轮机构噪音的有效方法, 通过生产实践验证, 效果良好。

关键词：直流减速电机,噪音,减速齿轮机构

参考文献

[1]陈世坤.电机设计[M].北京:机械工业出版社.1990.

[2]陈永校, 诸自强, 应善成.电机噪音的分析与控制[M].杭州:浙江大学出版社, 1987.

浅谈高炉鼓风机噪音的危害与控制 篇3

一、高炉鼓风机的噪音分析

高炉鼓风机通过将一部分空气汇集起来, 在电动机的作用下, 使空气形成具有一定流量和压力的高炉鼓风, 可以对产生的风量和风压进行调节、控制, 并且可以通过管道输送至高炉内, 以保证高炉内冶炼所需的氧气为主要目的。高炉鼓风机在形成和输送风流的过程中会产生比较大的噪音, 其噪音产生的来源主要有以下几种:

1.电动机噪音。电动机噪音是指电动机在运转过程中因机械运动、摩擦等原因所引起的噪音。电动机噪音主要包括:电动机轴承摩擦噪音、冷却风扇转动引起的空气动力性噪音、转子因动平衡不良产生的旋转噪音以及转子旋转运动中切割磁感线所产生的电磁噪音等。

2.空气动力噪音。空气动力噪音主要是由风机转动引起空气的高速流动而产生的噪音。空气动力噪音主要分为湍流噪音和旋转噪音, 湍流噪音主要是由于风机叶片高速旋转而使一定范围内产生的空气强对流和空气漩涡而产生的噪音;旋转噪音是由于风机叶片旋转打击空气或与空气摩擦而产生的噪音。

3.管道噪音。管道噪音是指高压空气气流通过管道时产生的噪音。空气在通过管道时与管道内部管壁、阀门等部位以及管道拐弯处发生撞击和摩擦, 管道在噪音作用下受迫振动从而产生噪音, 并且管道管体本身也利于振动和声音的传播, 噪音在通过管道传播的过程中衰减较小。因此, 管道噪音传播更远, 污染范围更大, 尤其是在风机进气、排气口的噪音更大, 管道中噪音的产生和扩散使噪音的污染更加严重。

二、高炉鼓风机噪声的危害

噪音污染是现代最具危害性的污染方式之一, 它对人、仪器仪表及建筑物等都有较大、较广泛的危害性, 噪音的强度越大、影响时间越长, 其危害程度越大。一般情况下, 85分贝以上的噪音即可对人造成危害, 而高炉鼓风机噪音最高可达到133.1 d B, 属于高分贝的噪音, 且伴随着高炉的生产必须不间断地工作, 因此, 高炉鼓风机产生的噪音对周边工作人员和环境都有着比较大的影响和危害, 其危害主要有以下几个方面:

1.对人的危害。噪音对人身的危害是最大的, 也是最直接的。首先, 长时间、较高分贝的噪音可对人的听力造成伤害, 使人听觉疲劳、听力下降, 引起耳鸣和造成听力损伤, 甚至耳聋等职业病。噪音还有可能引起心脏病和高血压等急病, 直接危害人员的身体健康。

2.对安全生产的影响。噪音容易使人心情烦躁、反应迟钝、注意力下降, 从而使人的工作效率下降, 并且容易导致出现一些人为操作的失误, 造成生产事故, 甚至是一些人身伤害事故。可以说噪音是诱发事故、影响企业安全生产的重要因素之一。

3.对仪器仪表的影响。研究证明, 比较强烈的噪声引起较大的振动还有可能对周边建筑物和仪表、仪器、设备等产生影响和破坏, 会损坏仪表仪器内的电容、电阻、晶体管等电子元件, 影响其正常使用, 减少使用寿命。当噪音达到140 d B左右时, 可对一些轻型建筑物产生破坏作用, 使其受到不同程度的损坏, 如玻璃破碎、抹灰震落等现象。

三、控制高炉鼓风机噪音污染的措施和办法

根据高炉鼓风机噪音产生的原因, 以及噪音传播途径, 我们对噪音的控制和处理主要应从消音、隔音、吸音三个方面入手。

1.消音减噪。消音减噪即从噪音产生的源头采取措施, 实现噪音的降低和控制。消音器是降低鼓风机空气动力性噪音最有效的手段, 其降噪效果与安装位置、结构等因素有关, 消声器安装在气流通道上能够在允许气流通过的情况下, 阻挡声波的扩散和传播, 消声器通过对声音的摩擦作用, 达到使声音能量转换, 减弱声波的作用。由于鼓风机排气压力较高, 而消声器则需要安装在排气管路通道上, 需承受较大的气体压力, 因此风机消声器应采用阻抗复合式消音器, 并使用钢架进行支撑和固定, 才能确保其正常、有效地使用。除此以外, 还可以通过改造离心风机原有进风小室的办法消除噪音, 进风小室本身对低频气流噪音有一定的消声作用, 在进风小室处加装消声片, 可增加对中高频气流噪声的消声控制, 达到消声降噪的目的。

2.隔音减噪。隔音减噪所采取的方式则比较多样, 例如为风机设置隔音罩、采用橡胶地板隔热、设置隔声间等等。为风机加装隔声罩可以有效地降低风机房内的噪音, 并减少噪音对周边环境的污染, 隔声罩设置的尺寸、方式可以根据实际情况灵活掌握, 在隔音的同时, 方便罩内的通风散热, 以及罩内电机的拆装检修;在室内地板设计橡胶隔声垫, 可以起到隔绝噪声、阻止噪声传播的作用;可以利用风机下支撑的钢筋混凝土柱来设置隔声间, 将管道阀门、油泵等封闭在隔声间内, 也可以阻隔噪声的传播。