機器人用減速機噪聲的成因及解決辦法
傳統衡量減速機性能的三個主要因素是:負載能力、疲勞壽命和運轉精度往往忽略了傳動噪音。隨著ISO14000、ISO18000兩項標準的相繼頒布控制日本RV減速機傳動噪音這一因素的重要性日趨明顯工業發展與需求對日本RV減速機的傳動誤差要求更為嚴格對噪聲控制的要求也越來越高。目前日本RV減速機噪音形成因素大致可從內、外嚙合齒輪的設計、制造、安裝、使用維護等幾個方面進行分析。
設計原因及對策
1.日本RV減速機內部齒輪精度等級設計日本RV減速機時設計者往往從經濟因素考慮盡可能比較經濟的確定齒輪精度等級忽略精度等級是齒輪產生噪聲與側隙的標記。美國齒輪制造協會曾通過大量的齒輪研究確定高精度等級齒輪比低精度等級齒輪產生的噪聲要小的多。因此在條件允許的情況下應盡可能提高齒輪的精度等級既能減少傳動誤差又可減小噪聲。
2.日本RV減速機內部齒輪寬度在日本RV減速機傳動空間允許時增加齒輪寬度可以減少恒定扭矩下的單位負荷。降低輪齒撓曲減少噪聲激勵從而降低傳動噪聲。德國H奧帕茲的研究表明扭矩恒定時小齒寬比大齒寬噪聲曲線梯度高。同時增長齒輪寬度還能加大齒輪的承載能力提高日本RV減速機的承載力矩。
3.日本RV減速機內部齒輪的齒距和壓力角小齒距能保證有較多的輪齒同時接觸齒輪重疊增多減少單個齒輪撓曲降低傳動噪聲提高傳動精度。較小的壓力角由于齒輪接觸角和橫向重疊比都比較大因此運轉噪聲小、精度高。
4.日本RV減速機內部齒輪變位系數選擇正確合理選擇變位系數不但可以湊合中心距避免齒輪根切保證滿足同心條件改善齒輪的傳動性能和提高其承載能力及提高齒輪的使用壽命還可以有效控制側隙、溫升與噪聲。在閉式齒輪傳動中對與硬齒面硬度350HBS的齒輪其主要失效形式是齒根疲勞折斷這種齒輪傳動設計一般是按彎曲疲勞強度來進行的在選擇變位系數時應保證使相嚙合的輪齒具有相等的彎曲強度。對與軟齒面硬度350HBS的齒輪其主要失效形式是疲勞點蝕這種齒輪傳動設計一般是按接觸疲勞強度來進行的在選擇變位系數時應保證使盡可能大的接觸疲勞強度與疲勞壽命。合理選擇變位系數的限制條件有:①保證被切齒輪不發生根切②保證齒輪傳動的平穩性重合度必須大于1一般要求大于1.2③保證齒頂有一定厚度④一對齒輪嚙合傳動時如果一輪齒頂的漸開線與另一輪齒根的過渡曲線接觸由于過渡曲線不是漸開線故兩齒廓在接觸點的公法線不能通過固定的節點因而引起傳動比的變化還可能使兩輪卡住不動這種過渡曲線干涉在選擇變位系數時必須避免。
5.日本RV減速機內部齒輪齒形修整修緣和修根和齒頂倒角將齒頂的齒形切削成比正確的漸開曲線略呈凸形。當齒輪齒面受外力產生變形時可以避免對與之嚙合的齒輪產生干涉并且可以降低噪音延長齒輪壽命。要注意不能修整過量過量修整等于增加了齒形誤差將對嚙合產生不良影響。
6.齒輪聲輻射特征分析在選擇用不同結構形式的齒輪時對其特定結構建立聲輻射模型進行動力學分析對齒輪傳動系統噪聲進行預先評估。以便根據使用者的不同要求使用場所是否無人操作是否在城區內地上、地下建筑物有無特定要求是否有噪聲防護或無其他特定要求去滿足。
7.日本RV減速機動力源運轉速度根據在不同轉速條件下對日本RV減速機的試驗表明隨著日本RV減速機輸入轉速的增加噪聲也將增大。
8.日本RV減速機箱體結構形式試驗研究表明采用圓筒形箱體對減震有利在其他條件相同的情況下圓筒形箱體比其它類型箱體噪聲級平均低5dB。對日本RV減速機箱體進行共振測試找出共振位置增加適當的筋條板可以提高箱體的剛度減少箱體的振動實現降噪。多級傳動時要求瞬時傳動比的變化盡量小以保證傳動平穩沖擊及振動小噪聲低。
制造原因及對策
1.日本RV減速機內部齒輪誤差影響齒輪制造過程齒形誤差、基節偏差、齒向誤差和齒圈徑向跳動誤差是導致行星日本RV減速機傳動噪聲的主要誤差。也是控制行星日本RV減速機傳動效率的一個問題點。現以齒形誤差與齒向誤差做簡單說明。齒形誤差小、齒面粗糙度小的齒輪在相同試驗條件下其噪聲比普通齒輪要小10dB。齒距誤差小的齒輪在相同試驗條件下其噪聲級比普通齒輪要小612dB。但如果有齒距誤差存在負載對齒輪噪聲的影響將會減少。齒向誤差將導致傳動功率不是全齒寬傳遞接觸區轉向齒的這端面或那個端面因局部受力增大輪齒撓曲導致噪聲級提高。但在高負載時齒變形可以部分彌補齒向誤差。
2.裝配同心度和動平衡裝配不同心將導致軸系運轉的不平衡且由于齒論嚙合半邊松半邊緊共同導致噪聲加劇。高精度齒輪傳動裝配時的不平衡將嚴重影響傳動系統精度。
3.日本RV減速機內部齒面硬度隨著齒輪硬齒面技術的發展其承載能力大、體積小、重量輕、傳動精度高等特點使其應用領域日趨廣泛。但為獲得硬齒面采用的滲碳淬硬使齒輪產生變形導致齒輪傳動噪聲增大壽命縮短。為減少噪聲需對齒面進行精加工。目前除采用傳統的磨齒方法外又發展出一種硬齒面刮削方法通過修正齒頂和齒根或把主被動輪的齒形都調小來減少齒輪嚙入與嚙出沖擊從而減少齒輪傳動噪音。
4.日本RV減速機系統指標檢定在裝配前零部件的加工精度及對零部件的選配方法*互換分組選配單件選配等將會影響到系統裝配后的精度等級其噪聲等級也在影響范圍之內因此裝配后對系統各項指標進行檢定或標定對控制系統噪聲是很關鍵的。
安裝原因及對策
1.減振和阻斷措施日本RV減速機在安裝時應盡量避免機身與基礎支撐及連接件之間發生共振產生噪聲。日本RV減速機內部常常會發生一只或幾只齒輪在某些速度范圍內產生共振除設計原因外與安裝時未經空試揪出共振位置。并采取相應減振或阻斷措施有直接關系。某些要求低傳動噪聲和振動的日本RV減速機應選用高韌性高阻尼的基礎材料來減少噪聲和振動的發生。
2.零部件幾何精度調整由于安裝時幾何精度未達到標準規定的要求導致日本RV減速機零部件發生共振從而產生噪聲這就應該在改善安裝工藝增加工裝保證裝配人員的整體素質有直接關系。
3.零部件松動在安裝時由于個別零部件的松動如軸承預緊機構軸系定位機構等導致系統定位不準非正常位置嚙合軸系移動產生振動和噪聲。這一系列需從設計結構出發盡量保證各機構的聯接穩定采用多種聯接方式。
4.傳動部件損壞在安裝時由于不當操作損傷傳動部件導致系統運動不準確或運動失穩高速運動部件由于受損導致油膜振動人為造成運動件動不平衡都產生振動和噪聲。這些原因在安裝過程中都是必須注意和盡量避免的。對無法修復的損傷零部件必須予以更換以保證系統獲得穩定的噪聲等級。
使用維護原因及對策
日本RV減速機的正確使用維護雖不能降低系統噪聲等級保證傳遞精度但卻能防止其指標劣化增大使用壽命。
1.內部清潔日本RV減速機內部零件的清潔是保證其正常運轉的基本條件任何雜質污物的進入都將影響并損傷傳動系統導致噪聲的產生。
2.工作溫度保證日本RV減速機正常的工作溫度避免零部件因過大的溫升產生變形確保齒輪正常嚙合從而防止噪聲的增大。
3.及時的潤滑和正確使用油品不合理的潤滑和錯誤的使用潤滑油脂都將對日本RV減速機產生不可估量的損害。高轉速時齒輪齒面摩擦會產生大量的熱能潤滑不當將會導致輪齒的損傷影響精度噪聲亦會增大。設計時要求齒輪副有適當的間隙嚙合輪齒的非工作面間的間隙以補償熱變形與貯存潤滑油脂。潤滑油脂的正確使用和選擇可保證系統安全有效運行延緩劣化趨勢穩定噪聲等級。
4.日本RV減速機的正確使用正確使用日本RV減速機可以大限度地避免零部件的損傷及損壞保證穩定的噪聲等級。日本RV減速機噪聲會隨負載的增加而增大所以應在正常負載范圍內使用。
5.定期維護與保養定期的維護保養換油更換已磨損零部件緊固件松動部件清除內部雜物調整各部件間隙至標準規定值檢定各項幾何精度等。可以提高日本RV減速機抵抗噪聲等級劣化能力維持穩定的使用狀態。
結論
日本RV減速機傳動噪聲控制是一個系統工程它涉及了傳動系統齒輪、箱體、聯接件、軸承等設計制造安裝使用維護直至更新的全過程它不僅對設計者生產制造者也對安裝使用維護保養者提出了諸多要求上述任何環節未受到有效控制齒輪傳動噪聲控制都將歸于失效。
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