影响船用齿轮箱噪声的因素及其控制方法

影响船用齿轮箱噪声的因素及其控制方法
本文论述了船用齿轮箱噪声的产生及其危害，提出了設计和制造等方面对齿轮箱噪声的影响。

分析了传动件和油路系统产生噪声的原因，并根据不同噪声的产生机理提出了控制措施。

对船用齿轮箱的降噪提出了展望。

标签：齿轮箱噪声；传动件；控制措施
第一章齿轮箱传动件产生的噪声分析
1.1 齿轮
一对渐开线齿轮在传动过程中，各对齿轮的接触点所走的轨迹始终在啮合线上连续地依次运转，因此，齿轮的传递功率越大，转速越高，齿轮表面粗糙度越差，则节点脉动冲击也就越大，这种脉动冲击使齿轮产生震动并伴有摩擦声，所以对一对“理想”的齿轮来说，在啮合过程中产生的脉动冲击是难以避免的，这使齿轮传动产生震动与噪声。

一对齿轮在啮合过程中，由于轮齿受力后必将产生一定程度的弹性变形，因此，每当一个轮齿啮合上时，原来啮合的轮齿的载荷就会相对减少，它们就会立即向着载荷位置恢复变形，从而给齿轮体一个切向加速度，再加上原有啮合轮齿在受载下的弯曲变形，使新啮合的轮齿不能得到设计齿廓的平滑接触而发生碰撞，形成所谓“啮合冲击力”，齿轮在这种激振力作用下，也将激发起齿轮的周向振动、径向振动、轴向振动，从而产生出噪声并通过空气及固体媒介传播出去。

因此齿轮啮合过程中所产生的脉动冲力和啮合冲力使一对传动齿轮产生振动，从而辐射出噪声。

1.2 轴及轴系
高速回转的不平衡轴运转时会产生周期性的强迫振动。

轴不平衡振动的基频就是轴的回转频率。

轴的回转频率通常是很低的（一般在100Hz以下），在低频时噪声对人耳并不敏感，但轴的强烈振动会引起轴系及箱体等的振动。

另外，一般轴上多装有齿轮、轴承及其它传动件，当轴振动时，会使齿轮及轴承等在运转时发生振动撞击，这样又会发射出较大的噪声。

有些传动轴虽经过精确的平衡，但由于轴或轴系的刚度不足，容易产生弯曲和扭转振动，所以装在轴上的键、销、齿轮及轴承会发出噪声。

轴的振摆越严重，轴及轴系的刚度越差，则轴的回转噪声就越大。

1.3 轴承
由于我公司船用齿轮箱内同时运转的轴承较多，且我公司多采用滚子轴承，故轴承噪声对齿轮箱的噪声具有一定的影响；特别在轴的直径大、转速高时，轴承噪声有时可能对齿轮箱噪声产生相当大的影响。

不同类型的轴承对噪声有不同的影响。

滑动轴承比滚动轴承的刚性好、阻尼大，故产生的噪声较小。

对于滚动轴承，球轴承的噪声较滚子轴承为小。

径向滚柱轴承也较滚子轴承噪声小。

对于外径和孔径相同、制造精度一样的同类型滚动轴承，滚子个数越多，则刚度越好，噪声越小。

第二章齿轮箱传动件产生的噪声控制
2.1 齿轮设计的降噪措施
齿面粗糙度是影响噪声的重要因素，粗糙度越大，齿轮传动时摩擦力矩越大，噪声越大，齿面磨损也越快。

特别是主动齿轮的节圆以下的齿部和从动齿轮节圆以上的齿部。

轻载时啮合误差与安装误差起主要作用，重载时变形的影响大于啮合误差而使啮合误差对噪声的影响较小。

因此，提高齿轮加工的精度等级也是一条降低齿轮噪声的重要措施。

2.2 轴系噪声的控制方法
提高传动轴刚度及平衡性。

提高工作轴的刚度可以减少轴的弯曲及扭转变形，增强轴系的抗振性，从而降低由于轴的弯曲变形及扭转变形所引起的振动噪声。

所以在设计轴系时，轴的支承距宜短，支承距l 与轴径d 之比能达到5：1时，其刚度就非常理想了。

齿轮副（特别是重载齿轮副）最好能装在支承附近。

2.3 轴承产生噪声的控制方法
轴承大多是标准件，因而在设备设计过程中合理地选用轴承型号与几何尺寸，对降低轴承噪声是一重要因素，对刚度要求较高的支承还应考虑采用圆锥滚子轴承。

另外，对于同一类型的支承，轴承内径越大，引起的振动和噪声也越大，同时轴承的响度级将随着滚珠直径的增大而增大。

第三章船用齿轮箱液压系统噪声
在液压系统中，各液压元件和部件产生噪音和传递辐射噪音的程度不同。

液压泵、溢流阀是产生噪声的主要元件，油箱则是辐射噪声的主要元件，油箱、管路等可能把液压泵等产生的噪声放大。

所以在液压系统的设计中，应从液压系统噪声源和传递辐射噪声的渠道这两方面考虑，采取措施降低和防治液压系统的噪声。

油泵及液压元器件的选择主要遵循以下原则：
1.尽量选用低噪音油泵。

2.采用压力供油或抬高油箱液面；吸油管道短而粗，尽量减少弯曲以改善油泵的吸油状况，防止发生“气穴”现象。

3.电动机和油泵连接的同心度应小于0.1㎜。

并采用弹性联轴节以吸收冲击震动，减小噪音。

4.选择泵轴转速时，应避免泵油频率及其能产生较强噪声的四至五次谐波分量的频率出现在三千至四千赫兹的范围内，因为人耳对该频率范围的噪声非常敏感。

结束语
从以上分可知，船用齿轮箱噪声的控制涉及内容广泛，它与传动系统的拟定、精度、刚度及制造工艺等都有关系，是个复杂而综合性的问题。

要根据不同的要求，全面而具体的分析，统筹解决。

通过采取以上所述的控制措施，本厂生产的齿轮在噪声方面能够满足用户要求。

研究各类液压传动噪声和泄漏的产生原因，提出控制措施，提高液压传动的效率，延长液压元件寿命，延长整个液压系统使用寿命，保证液压系统工作的正常进行，同样具有重要的意义。

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