Шумят прямозубые шестерни в коробке.
Зубчатые передачи часто являются главным источником вибраций и шума в разнообразных агрегатах. С повышением скорости зубчатых передач проблема снижения вибраций и шума приобретает все большее значение. Уровень шума — один из важнейших эксплуатационных показателей зубчатых передач и редукторов.
Уровень шума зубчатых передач определяется точностью зубчатых зацеплений, инерционными и жесткостными параметрами системы. Погрешности зацепления являются возбудителями вынужденных колебаний, а инерционные и жесткостные параметры определяют собственные колебания системы.
Обычно фактические размеры основных шагов ведущего и ведомого колес различны. Это приводит к ударам сопряженных зубьев, когда они входят в зацепление. В результате возникает колебательный процесс. Сила удара находится в прямой зависимости от величины погрешности зацепления, обусловливаемой разностью основных шагов ведущего и ведомого колес и их окружной скоростью. При возрастании скорости вращения вала соответственно возрастает и интенсивность шума.
Оптимальный уровень шума соответствует не нулевому, а некоторому положительному значению разности основных шагов, определяемому величиной упругой деформации зубьев. Другой причиной вибраций и шума зубчатых передач является мгновенное изменение жесткости зубчатого зацепления при переходе от двухпарного зацепления зубьев к однопарному, а также мгновенное изменение направления силы трения, действующей между рабочими профилями зубьев в полосе зацепления.
Рис. 38. Различные формы пятна контакта зубчатых пар
Погрешности профиля зубьев, возникающие в процессе их нарезки, а также огранка профиля зубьев в результате прерывности процесса резания вызывают ударные импульсы.
Неправильное закрепление инструмента и заготовки при нарезании зубьев также является причиной возникновения, циклических погрешностей у зубчатых колес, а следовательно, и интенсивного шума и вибраций. Например, неперпендикулярность торцов относительно оси заготовки при ее закреплении на столе зуборезного станка вызывает отклонение геометрической оси нарезаемой заготовки относительно оси вращения стола, в результате чего возникает погрешность в направлении зубьев. Эта погрешность обусловливает неудовлетворительную форму пятна контакта (площади соприкосновения) между сопрягающимися зубьями, что способствует повышению шума и вибраций.
На рис. 38 показаны различные формы пятен контактов зубчатых пар. При форме пятна контакта, показанной на рис. 38, а, зубчатая передача издает шелест или легкое гудение низкого тона; такие зубья можно считать годными.
При форме пятна, показанной на рис. 38, б, без нагрузки слышен шелест, а под нагрузкой — вой; эти зубья негодны. Также представляют брак и зубья с формами пятен контактов, показанных на рис. 38, в и г. Без нагрузки они издают мелкий стук, а под нагрузкой — вой и частый перемежающийся стук, в другом — частый перемежающийся стук без нагрузки и вой под нагрузкой.
Возникновению повышенного шума способствуют погрешности расточки базовых отверстий в корпусе зубчатой передачи. При тщательном изготовлении зубчатых колес перекосы валов, на которых они монтируются, могут привести к результатам, аналогичным тем, какие получаются при погрешностях самих зубчатых колес.
Снижение вибраций и шума зубчатых передач можно достигнуть следующими способами.
Рис. 39. Форма зубьев:
а — обычные; б — бочкообразные
Первый способ — изменение формы зубьев (рис. 39). Если им придать бочкообразную форму, то в результате улучшения контакта между зубьями и уменьшения влияния перекоса зубьев шум взаимодействующих зубчатых колес снизится на 3—4 дБ.
Другой способ снижения вибраций и шума — фланкирование профилей зубьев для компенсации погрешностей при изготовлении и монтаже зубчатых колес, а также для уменьшения влияния деформации зубьев при их работе под нагрузкой.
Улучшается вибрационная и шумовая характеристика зубчатых колес в результате введения операции шевингования зубьев, повышающей плавность зацепления. Некоторого снижения вибраций и шума можно достигнуть применением отделочной операции — притирки зубьев при помощи специальных притиров.
Одним из факторов, определяющих способность системы зубчатого привода гасить колебания, является материал колеса. Заменой в зубчатой паре хотя бы одного колеса на изготовленное из пластмассы можно добиться значительного эффекта в снижении уровня шума. Исследованиями установлено, что шум зубчатых колес из пластмассы на всех скоростных режимах и нагрузках ниже шума стальных колес, причем наиболее эффективное снижение шума достигается в высокоскоростных передачах, на резонансных режимах и повышенных нагрузках.