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蜗轮蜗杆啮合 哪些因素影响齿轮的噪音?

时间:2021-03-12 14:54:47

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蜗轮蜗杆啮合 哪些因素影响齿轮的噪音?

蜗轮蜗杆传动

蜗杆传动用于传递空间两交错轴之间的运动和转矩,两轴线之间交错的夹角可以是任意的,但最常用的是两轴在空间相互垂直,轴交角和为90°。

蜗轮蜗杆传动的优缺点

蜗轮蜗杆传动的优点很明显,其结构紧凑,传动比大,同时传动平稳,振动、冲击和噪声均很小,在一定的条件下具有自锁性。

传动缺点:在制造精度和传动比相同的情况下,蜗杆传动的摩擦发热大,效率比齿轮传动低,只宜用于中、小功率的场合。

蜗轮蜗杆传动是塑料齿轮采用的比较常见的传动形式,比如我们常见的打蛋器,汽车的玻璃升降器等,都采用了蜗轮蜗杆结构。

NVH分别代表的是:噪音(Noise)、振动(Vibration)、声振粗糙度(Harshness)。在较低的传动的情况下,NVH中N,Noise通常不是一个问题,V,振动,也不再是一个大的问题,可是H,却由于缺乏N的掩盖,变成了蜗轮蜗杆传动中绕不开的话题。H,这个可能比较抽象,我们齿轮工程师在被投诉“齿轮异响"时,常常就是H这个因素。

那么,齿轮的噪音,通常与齿轮的哪些因素有关?

我们把金属蜗轮蜗杆换成塑料蜗轮+塑料/金属蜗杆,噪音会偏低,这是其中一个最主要的因素起了作用:

(1) 材料的刚度

如果我们把塑料蜗轮从刚性很强、但韧性欠缺的POM改成强韧型的耐磨工程塑料(比如Wintone Z33),通常噪音也会降低,这是另外一个因素起了作用。

(2)材料的摩擦系数

如果我们把Z1m1导程角5度的蜗杆,改成Z1m1导程角10度的蜗杆;通常噪音也会降低,这是第三个因素起了作用。

(3) 蜗杆的线速度

也有人说,改变线速度很简单,我把蜗杆的转速减低即可,是的,电机转速降低,也会使得噪音降低,这就是第四个因素起了作用。但前提是实际应用中,是否允许你降低线速度。

(4)蜗杆的转速(相同的蜗杆的情况下)

还有人说,我把蜗杆从11级改成8级,噪音也能降低,是的,这是第五个因素起了作用。

(5)蜗杆的精度

还有人会发现挤压蜗杆比铣削的蜗杆噪音低,是的,这是第六个因素起了作用。

(6)蜗杆的表面粗糙度

其实,对于蜗杆的精度来说,精度每个项目对蜗轮蜗杆的噪音影响的大小是什么?

通过实践发现,蜗轮蜗杆传动的噪音影响因素,和普通的平行轴齿轮的噪音影响因素完全不同,比如说,对于平行轴齿轮来说,齿形的偏差对噪音影响很大,而蜗轮蜗杆的影响很小,甚至,微乎其微。

对于蜗轮蜗杆来说,蜗杆的齿距的偏差对噪音的影响较大,这是由于蜗杆的齿距对产生高频的周期噪音,导致噪音值升高;蜗杆和蜗轮中间截面的对中性对噪音影响极大,这是需要特别注意的地方;对于蜗杆+斜齿轮的组合,没有这个问题。

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在工业齿轮的应用上,与传统的POM和PA66相比,Wintone Z33具有更好的耐磨性、耐疲劳性、抗形变能力,Z33在保持了良好刚性的同时,进一步提升了弹性和韧性(这种优异的机械性能在摄氏-40度、0度和80度都有保持和体现),可以帮助解决齿轮断齿问题,同时大幅度降低摩擦噪音,经应用后比较,Wintone Z33也优于不少耐磨改性规格的POM和PA66(如聚四氟乙烯,硅酮类或二硫化钼改性),同时Z33具有很好的耐腐蚀性,可以用于很多场景下接触各类化学物质的严苛环境,比如印染纺织机械上的齿轮,液压系统的挡圈和密封圈,等等,成功替代价格昂贵的PEEK,PA12,PVDF,PTFE,PA46的部分应用领域。另外Z33的吸湿很少,综合性能受水份的影响很小,整包装Wintone Z33注塑前不需要提前烘料,可以直接注塑,注塑完无需水处理。

在汽车接插件的应用上,与传统的尼龙66和PBT相比,Wintone创新型工程塑料在保持了优良的刚性,耐热性和电性能的基础上,大幅度提高了材料的韧性,为提高接插件的抗脆断性(特别是低温下的抗脆断性),提供了一个全新的解决方案,同时Wintone材料的吸水率很小(只有PA66的六分之一),水份对Wintone材料制造的接插件影响很少。另外Wintone Z63优异的流动性和韧性,可以让薄壁接插件更强韧,无需水处理。在注塑加工时,整包装(25公斤)的Wintone材料无需提前干燥,可以直接注塑。同时Z63优良的流动性,允许复杂的结构件可以在较低的注塑压力和速度下成型,可以帮助降低接插件翘曲变形的风险。

在高压泵单向阀罩的应用上,与传统的尼龙、POM材料相比,Wintone Z63在保持了优异刚性的同时,大幅度提高了材料的韧性、耐疲劳、耐磨和耐水解性(包括耐冷水和耐热水),可以帮助解决常规尼龙单向阀罩不耐水解而磨耗脆断,POM材料韧性不够,反复压力冲击后而脆断的问题。同时Z63极其优异的耐化学性,可以帮助解决常规材料(尼龙和POM)单向阀罩腐蚀断裂问题,大幅度提升耐久性,特别是应用环境较严苛的药泵、海水淡化泵、热水泵等等,另外Z63的吸湿很少,综合性能受水份的影响很小,整包装Wintone Z63注塑前不需要提前烘料,可以直接注塑,注塑完无需水处理。

在高压水枪泵用密封垫片的应用上,Wintone Z63 作为一款耐磨耐腐蚀强韧型工程塑料,与传统的应用材料(石墨填充改性PTFE)相比,Wintone Z63在保留了优异的耐化学性的基础上,大幅度提高了材料的刚性和耐磨性,以及在持续受压情况下的抗蠕变性和耐疲劳性,同时Z63可以直接注塑成型,与石墨改性PTFE相比,无需模压成型和车削加工,大幅度降低了加工成本。与POM密封垫片相比,Wintone Z63具有更好的耐磨性和弹性,可避免POM垫片有时会卡泵而导致过载现象。Wintone Z63的吸水率只有PA66吸水率的六分之一,水份对Z63制件的尺寸和性能影响很小,同时在冷水和热水中不会水解,可大幅度减少PA66密封垫片易吸水溶胀及易水解带来的风险。

在液压系统挡圈和导向环的应用上,Wintone Z33可帮助解决传统材料应用时的一些问题(如POM导向环会磨铁,在温度上升到60度以上时力学性能下降较快的问题;如PA66挡圈会溶胀和易水解,尺寸和性能受媒介影响较大,耐磨不够的问题;常规的青铜粉改性PTFE挡圈力学性能不够和抗压的局限性,以及多步工序及系统成本过高的问题;酚醛夹布导向环的易脆断性和不够环保),Wintone Z33以其优异的综合性能:更优异的耐磨性、更好的抗形变和耐蠕变性、远优于POM和PA66的耐腐蚀性、更优的回弹性和抗挤出能力、极具价值的性价比,让您在选材时就获取竞争优势,经长期应用后验证,Wintone工程塑料已成功替代部分价格昂贵的PEEK,PA12,PA46,PVDF,PTFE的应用领域。另外Z33的吸湿很少,综合性能受水份的影响很小,整包装Wintone Z33注塑前不需要提前烘料,可以直接注塑,注塑完无需水处理。

在纺织机械配件的应用上,Wintone工程塑料是一款耐磨耐腐蚀强韧型专用工程塑料,典型应用是齿轮、轴套、滑块、垫片、法兰等功能件,与传统的POM和PA66相比,Wintone Z33具有更强韧的力学性能,更好的耐磨性,耐疲劳性和耐腐蚀性。

可以帮助解决POM类配件(韧性和弹性不够,有时候会脆断和磨损后易碎屑化,耐磨性不够好,会磨铁,噪音比较大,不耐酸碱等问题)

可以帮助解决尼龙类配件(部件性能和尺寸受环境湿度影响比较大;容易水解及耐化学性不够好,低温下有时会脆断等问题。)

苏州维本工程塑料有限公司Wintone应用开发工程师—周工,手机:13636664486,欢迎一起交流。

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