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數(shù)控銑床主軸箱噪聲大是什么原因

作者: 發(fā)布時(shí)間:2017-09-29 17:26:30點(diǎn)擊:300次

信息摘要:

  故障現(xiàn)象:數(shù)控銑床主傳動(dòng)系統(tǒng),采用齒輪變速傳動(dòng)。工作中不可  避免地要產(chǎn)生振動(dòng)噪聲、摩擦噪聲和沖擊噪聲。數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)的 變速是在機(jī)床不停止工作的狀態(tài)下,由計(jì)算機(jī)控制完成的。因此它比普通機(jī)床產(chǎn)生的噪聲更為連續(xù),更具有代  表性。機(jī)床起初使用時(shí),噪聲就較大,并且噪聲聲源主要來自主傳動(dòng)系統(tǒng)。經(jīng)使用了多年后,噪聲越來越大。用聲級(jí)計(jì)在主軸4000r/min的最高轉(zhuǎn)速下,測(cè)得噪聲為85.2dB。

  分析及處理過程:我們知道,機(jī)械系統(tǒng)受到任何激發(fā)力,該系統(tǒng)就會(huì)  對(duì)此激發(fā)力產(chǎn)生響應(yīng)而出現(xiàn)振動(dòng)。這個(gè)振動(dòng)能量在整個(gè)系統(tǒng)中傳播,當(dāng)傳播到輻射表面,這個(gè)能量就轉(zhuǎn)換成壓力波經(jīng)空氣再傳播出去,即聲輻射。因此,這個(gè)激發(fā)響應(yīng)、系統(tǒng)內(nèi)部傳遞及輻射三步驟就是振動(dòng)噪聲、摩擦噪聲和沖擊噪聲的形成過程。

數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)在工作時(shí)正是由于齒輪、軸承等零部件經(jīng)過激發(fā)響應(yīng),并在系統(tǒng)內(nèi)部傳遞和輻射出現(xiàn)了噪聲,而這些部件又由于出現(xiàn)了異常情況,使激發(fā)力加大,從而使噪聲增大。

  (1)齒輪的噪聲分析數(shù)控銑床的主傳動(dòng)系統(tǒng)是由主電動(dòng)機(jī)和齒輪來完成變速傳動(dòng)的。因此,齒輪的嚙合傳動(dòng)是主要噪聲源之一。

  首先看一對(duì)齒輪的嚙合情況,根據(jù)齒輪的嚙合原理,任意瞬時(shí)t兩齒輪齒間的相對(duì)滑動(dòng)速度為:vs=vt1-vt2。齒輪副在嚙合區(qū)傳動(dòng)時(shí),嚙合點(diǎn)是沿嚙合線移動(dòng)的,當(dāng)嚙合點(diǎn)移向節(jié)點(diǎn)時(shí)相對(duì)滑動(dòng)速度逐漸減小,在節(jié)點(diǎn)處,相對(duì)滑動(dòng)速度在方向上發(fā)生了變化,造成了激振力。如果齒輪的各種誤差加大和外界負(fù)荷的波動(dòng)及其他零部件的影響,傳動(dòng)系統(tǒng)的共振,潤(rùn)滑條件的不好,就會(huì)加劇激振力的產(chǎn)生。當(dāng)嚙合點(diǎn)漸遠(yuǎn)節(jié)點(diǎn)時(shí),相對(duì)滑動(dòng)速度逐漸增大,齒面相對(duì)滑動(dòng)速度正比于齒輪的回轉(zhuǎn)速度。

  機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)中齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的噪聲主要有:

  1)齒輪在嚙合中,使齒與齒之間出現(xiàn)連續(xù)沖擊而使齒輪在嚙合頻率下產(chǎn)生受迫振動(dòng)并帶來沖擊噪聲。

  2)因齒輪受到外界激振力的作用而產(chǎn)生齒輪固有頻率的瞬態(tài)自由振動(dòng)并帶來噪聲。

  3)因齒輪與傳動(dòng)軸及軸承的裝配出現(xiàn)偏心引起的旋轉(zhuǎn)不平衡的慣性力,因此產(chǎn)生了與轉(zhuǎn)速相一致的低頻振動(dòng)。隨著軸的旋轉(zhuǎn),每轉(zhuǎn)發(fā)出一次共鳴噪聲。

  4)因齒與齒之間的摩擦導(dǎo)致齒輪產(chǎn)生的自激振動(dòng)并帶來摩擦噪聲。如果齒面凸凹不平,會(huì)引起快速、周期性的沖擊噪聲。

  (2)軸承的噪聲分析數(shù)控銑床的主軸變速系統(tǒng)中共有滾動(dòng)軸承12個(gè),最大的軸承外徑為125mm。軸承與軸徑及支承孔的裝配、預(yù)緊力、同心度、潤(rùn)滑條件以及作用在軸承上負(fù)荷的大小,徑向間隙等都對(duì)噪聲有很大影響。另外一個(gè)重要原因是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)滾動(dòng)軸承零件都有相應(yīng)的公差范圍,因此軸承本身的制造偏差,在很大程度上就決定了軸承的噪聲??梢哉f滾動(dòng)軸承的噪聲是該機(jī)床主軸變速系統(tǒng)的另一個(gè)主要噪聲源,特別在高轉(zhuǎn)速下表現(xiàn)更為強(qiáng)烈。滾動(dòng)軸承最易產(chǎn)生變形的部位就是其內(nèi)外環(huán)。內(nèi)外環(huán)在外部因素和自身精度的影響下,有可能產(chǎn)生搖擺振動(dòng)、軸向振動(dòng)、徑向振動(dòng)、軸承環(huán)本身的徑向振動(dòng)和軸向彎曲振動(dòng)。

  綜上所述,大致可以從以下幾個(gè)方面對(duì)噪聲進(jìn)行控制:

  (1)齒輪的噪聲控制由于齒輪噪聲的產(chǎn)生是多因素引起的,其中有些因素是齒輪的設(shè)計(jì)參數(shù)所決定的。針對(duì)該機(jī)床出現(xiàn)的主軸傳動(dòng)系統(tǒng)的齒輪噪聲的特點(diǎn),在不改變?cè)O(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,有下列在原有齒輪上進(jìn)行修整和改進(jìn)的一些做法。

  1)齒形修緣。由于齒形誤差和法向齒距的影響,在輪齒承載產(chǎn)生了彈性變形后,會(huì)使齒輪嚙合時(shí)造成瞬時(shí)頂撞和沖擊。因此,為了減小齒輪在嚙合時(shí)由于齒頂凸出而造成的嚙合沖擊,可進(jìn)行齒頂修緣。齒頂修緣的目的就是校正齒的彎曲變形和補(bǔ)償齒輪誤差,從而降低齒輪噪聲。修緣量取決于法向齒距誤差和承載后齒輪的彎曲變形量,以及彎曲方向等。齒形修緣時(shí),可根據(jù)這幾對(duì)齒輪的具體情況只修齒頂,或只修齒根,只有在修齒頂或修齒根達(dá)不到良好效果時(shí),才將齒頂和齒根一塊修。

  2)控制齒形誤差。齒形誤差是由多種因素造成的,觀察該機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)中齒輪的齒形誤差主要是加工過程中出現(xiàn)的,以及長(zhǎng)期運(yùn)行條件不好所致。因齒形誤差而在齒輪嚙合時(shí)產(chǎn)生的噪聲在該機(jī)床中是比較明顯的。一般情況下,齒形誤差越大,產(chǎn)生的噪聲也就越大。

  3)控制嚙合齒輪的中心距。嚙合齒輪的實(shí)際中心距的變化將引起壓力角的改變,如果嚙合齒輪的中心距出現(xiàn)周期性變化,那么也將使壓力角發(fā)生周期性變化,噪聲也會(huì)周期性增大。對(duì)嚙合中心距的分析表明,當(dāng)中心距偏大時(shí),噪聲影響并不明顯;而中心距偏小時(shí),噪聲就明顯增大。在控制嚙合齒輪的中心距時(shí),將齒輪的外徑,傳動(dòng)軸的彎曲變形及傳動(dòng)軸與齒輪、軸承的配合都控制在理想狀態(tài),這樣可盡量消除由于嚙合中心距的改變而產(chǎn)生的噪聲。

  4)潤(rùn)滑油對(duì)控制噪聲的作用。潤(rùn)滑油在潤(rùn)滑和冷卻的同時(shí),還起一定的阻尼作用,噪聲隨油的數(shù)量和粘度的增加而變小。若能在齒面上維持一定的油膜厚度,就能防止嚙合齒面直接接觸,就能衰減振動(dòng)能量,從而降低噪聲。實(shí)際上,齒輪潤(rùn)滑需油量很少,而大量給油是為了冷卻作用。實(shí)驗(yàn)證明,齒輪潤(rùn)滑以嚙出側(cè)給油最佳,這樣既起到了冷卻作用,又在進(jìn)入嚙合區(qū)前,在齒面上形成了油膜


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