V poliach moderného železničného tranzitu, letectva a špičkového mechanického zariadenia vyžaduje prenos prevodov nielen vysokú účinnosť a spoľahlivosť, ale aj vynikajúci výkon NVH (hluk, vibrácie, tvrdosť). Úroveň NVH priamo ovplyvňuje užívateľskú skúsenosť a životnosť služieb a má tiež hlboký vplyv na náklady na údržbu zariadenia a imidž značky. Tento článok systematicky zavedie testovacie metódy, ovplyvňujú faktory a stratégie optimalizácie pre Gear NVH.
1. Dôležitosť NVH v prevodovkách
Počas prenosu prevodovky sa akékoľvek malé geometrické chyby, odchýlky montáže alebo defekty materiálu môžu počas zapálenia previesť na vibrácie a zdroje hluku. V prípade prevodoviek na železničné vlaky ovplyvňuje vysoký hluk nielen pohodlie cestujúcich, ale tiež zhoršuje únavové poškodenie komponentov, ako sú ložiská a prevodové stupne, čím skracujú životnosť celého stroja. Bez zmeny systému materiálu a prenosu môžeme prostredníctvom vedeckého testovania a optimalizácie NVH dosiahnuť duálne výhody znižovania hluku a zlepšenia životnosti.
Vibrácie a hluk generovaný v prevodovke sa prenášajú do iných častí vozidla prostredníctvom odozvy na bývanie. Zdroj excitácie je hlavne chyba prevodovky a prevodové dráhy zahŕňajú prevodovky, ktoré nesú výdavky na nosenie prevodovky a vysielanie vzduch-vzduch.
2. Hlavné zdroje hluku prevodovky
Profil zubov a chyby špirály: Nerovnomerné zaostrenie spôsobené týmito chybami vedú k dopadu na zapadnutie, čo vedie k zvýšeniu vrcholov hluku.
Nadmerná drsnosť povrchu prevodového stupňa: Priamo ovplyvňuje stav sviatkov kontaktu a vytvára vysokofrekvenčný hluk.
Zhromaždenie excentricity a radiálny nános: Tieto spôsobujú nerovnomernú silu na zapáchajúce body, čo vedie k periodickému hluku.
Superpozícia frekvencie rezonancie: Keď je frekvencia zaostrovania prevodového stupňa blízko rezonančnej frekvencie škatule, strhávania alebo vonkajšej štruktúry, hluk sa výrazne zosilní.
3. Metódy testovania hluku prevodovky
3.1 Akustické meranie
Počas prevádzky použite mikrofóny voľného poľa na meranie úrovne zvukového tlaku (DB) prevodovky.
Analýza zvukovej intenzity môže nájsť hlavné zdroje hluku.
Testovanie by sa malo vykonávať v anechoickej komore alebo polo-anchoickom prostredí, aby sa predišlo rušeniu hluku životného prostredia.
Napríklad pri akustickom testovaní električiek sa mikrofónové polia používajú na detekciu zdrojov hluku v komponentoch, ako sú telesné električky, štruktúra podvozku a prvky kolesa. Akustické regióny zahŕňajú prevodovku, kryt podvozku atď.
3.2 Analýza vibrácií
Použite triaxiálne akcelerometre na zaznamenávanie vibračných signálov v rôznych smeroch prevodovky.
Prostredníctvom analýzy FFT (Fast Fourier Transformácia) prevádzajte signály vibrácií na spektrogramy, aby sa stanovila prítomnosť abnormálnych frekvenčných komponentov.
Môže sa kombinovať s analýzou objednávok, aby sa rozlíšila frekvencia mezhovania prevodových stupňov od vibrácií iných mechanických komponentov.
Frekvenčné spektrum môže ukazovať amplitúdu zodpovedajúcu rôznym frekvenciám, ako je napríklad 1x prevodový stupeň, 1x pastorok, 1xgmf (frekvencia prevodovky), 2xgmf, 3xgmf atď. Pre čelné prevody, radiálne vibrácie sú prominentnejšie, zatiaľ čo pre špirálové prevody sú axiálne vibrácie zrejmejšie.
3.3 Testovanie drsnosti povrchu
Na meranie parametrov ako RA a RZ povrchu zubov použite merače drsnosti povrchu (napríklad Taylor Hobson Talysurf).
Nadmerná drsnosť povrchu nielen zvyšuje trenie, ale tiež zosilňuje zvukový hluk.
V prípade vysokorýchlostných prevodov sa odporúča, aby RA menší alebo rovný 0,4 μm, aby sa znížilo vysokofrekvenčné komponenty hluku.
4. Stratégie optimalizácie NVH
4.1 Optimalizácia modifikácie povrchu zubov
Tip a reliéfy koreňov: Zmiernite dopad, keď sa koreň zubov zapojí.
Korunovanie: Znížte koncentráciu záťaže pozdĺž smeru zubov. Optimalizáciou modifikácie sa môže účinne znížiť sila zamerkaného nárazového nárazu, čím sa potláča šum zo zdroja.
Existujú rôzne metódy modifikácie, ako napríklad dvojité korunované špirálové prevody s rôznymi parabolickými profilmi (sekundárne, kvartické a sextické paraboly), kontuálne korunovacie prevody so znakmi, ako je redukcia tlaku dna a výška hrotu atď. Rôzne metódy modifikácie vedú k rôznym kontaktným dráh počas miery.
4.2 Zlepšenie drsnosti povrchu
Na zníženie drsnosti povrchu používajte presné brúsenie, honovanie alebo leštenie a valcovanie.
Prostredníctvom posilnenia valcovania sa dá znížiť nielen hodnota RA, ale môže sa zlepšiť aj kvalita vrstvy tvrdeného povrchu zubov.
Honing je efektívny proces. Osca honingového nástroja je nastavená primerane a honingový nástroj (presný podiel vnútorného prevodového stupňa vyrobené z abrazívnej keramiky, ako je napríklad hliník, so špecifickým uhlom špirály) spracováva obrobky. Počas prevádzky je smer spracovania (kontaktný) smer povrchu zubov prevodových stupňov takmer rovnaký ako pri skutočnom zapájaní prevodových stupňov.
4.3 Dynamická rovnováha a presnosť montáže
Vykonajte testy dynamickej vyváženia na prevodových stupňoch a trhačkách, aby ste znížili zdroje vibrácií.
Ovládanie radiálneho zvuku (FR) a axiálny priebeh (FA) počas zostavy, aby sa zabránilo nerovnomerným zaťaženiam.
5. Normy a požiadavky na testovanie
Medzinárodné a priemyselné normy majú jasné požiadavky na výkon Gear NVH:
ISO 1328: Určuje stupne presnosti prevodu a rozsahy chýb.
ISO 8579: Zaoberá sa meraním hluku prevodovky.
ISO 10816: Zahŕňa normy monitorovania a hodnotenia vibrácií.
Integráciou testovania NVH do kontroly kvality celého výrobného procesu je možné zabezpečiť tichosť a stabilitu prenosového systému skôr, ako produkt opustí továreň.
Testovanie Gear NVH nie je len časťou inšpekcie v továrni, ale malo by prejsť aj celým procesom návrhu, spracovania a montáže. Prostredníctvom systematického akustického merania, analýzy vibrácií a merania drsnosti povrchu v kombinácii s technológiou optimalizácie modifikácie a presným spracovaním sa môže prevádzkové ticho a životnosť prevodovky výrazne zlepšiť bez zvýšenia nákladov. Nejde iba o prejav konkurencieschopnosti produktu, ale aj nevyhnutný trend vo vysokokvalitnom rozvoji modernej výroby strojov.
