1. Η σημασία του NVH στα κιβώτια ταχυτήτων
Κατά τη μετάδοση του κιβωτίου ταχυτήτων, τυχόν μικροσκοπικά γεωμετρικά σφάλματα, αποκλίσεις συναρμολόγησης ή ελαττώματα υλικού μπορούν να μετατραπούν σε πηγές κραδασμών και θορύβου κατά τη διάρκεια του πλέγματος. Για τα κιβώτια ταχυτήτων σιδηροδρομικών αμαξοστοιχιών, ο υψηλός θόρυβος όχι μόνο επηρεάζει την άνεση των επιβατών, αλλά επίσης επιδεινώνει τη ζημιά από κόπωση σε εξαρτήματα όπως τα ρουλεμάν και τα γρανάζια, μειώνοντας έτσι τη διάρκεια ζωής ολόκληρου του μηχανήματος. Χωρίς αλλαγή του συστήματος υλικού και μετάδοσης, μέσω επιστημονικών δοκιμών και βελτιστοποίησης NVH, μπορούμε να επιτύχουμε τα διπλά οφέλη της μείωσης του θορύβου και της βελτίωσης της διάρκειας ζωής.
Οι κραδασμοί και ο θόρυβος που δημιουργούνται στο κιβώτιο ταχυτήτων μεταδίδονται σε άλλα μέρη του οχήματος μέσω της απόκρισης του περιβλήματος. Η πηγή διέγερσης είναι κυρίως το σφάλμα μετάδοσης και οι διαδρομές μετάδοσης περιλαμβάνουν-άξονα-περικάλυμμα ρουλεμάν{3}}και γρανάζια{4}}αέρα-.
2. Κύριες πηγές θορύβου γραναζιών
Σφάλματα προφίλ δοντιού και έλικας: Το ανομοιόμορφο πλέγμα που προκαλείται από αυτά τα σφάλματα οδηγεί σε κρούση πλέγματος, με αποτέλεσμα την αύξηση των κορυφών θορύβου.
Υπερβολική τραχύτητα επιφάνειας γραναζιού: Επηρεάζει άμεσα την κατάσταση της επαφής πλέγματος και δημιουργεί θόρυβο υψηλής-συχνότητας.
Εκκεντρότητα συναρμολόγησης και ακτινική διαρροή: Αυτά προκαλούν ανομοιόμορφη δύναμη στα σημεία πλέγματος, οδηγώντας σε περιοδικό θόρυβο.
Υπέρθεση συχνότητας συντονισμού: Όταν η συχνότητα πλέγματος του γραναζιού είναι κοντά στη συχνότητα συντονισμού του κιβωτίου, του άξονα ή της εξωτερικής δομής, ο θόρυβος θα ενισχυθεί σημαντικά.
3. Μέθοδοι δοκιμής θορύβου γραναζιών
3.1 Ακουστική μέτρηση
Χρησιμοποιήστε ελεύθερα-μικρόφωνα πεδίου για να μετρήσετε το επίπεδο ηχητικής πίεσης (dB) του κιβωτίου ταχυτήτων κατά τη λειτουργία.
Η ανάλυση έντασης ήχου μπορεί να εντοπίσει τις κύριες πηγές θορύβου.
Η δοκιμή πρέπει να διεξάγεται σε ανηχοϊκό θάλαμο ή ημι-ανηχοϊκό περιβάλλον για την αποφυγή παρεμβολών από περιβαλλοντικό θόρυβο.
Για παράδειγμα, στην ακουστική δοκιμή των τραμ, οι συστοιχίες μικροφώνων χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση πηγών θορύβου σε εξαρτήματα όπως το σώμα του τραμ, η δομή του φορείου και τα στοιχεία ρύθμισης τροχών-. Οι ακουστικές περιοχές περιλαμβάνουν το κιβώτιο ταχυτήτων, το κάλυμμα του φορείου κ.λπ.
3.2 Ανάλυση κραδασμών
Χρησιμοποιήστε τριαξονικά επιταχυνσιόμετρα για να καταγράψετε τα σήματα δόνησης σε διάφορες κατευθύνσεις του κιβωτίου ταχυτήτων.
Μέσω της ανάλυσης FFT (Fast Fourier Transform), μετατρέψτε τα σήματα δόνησης σε φασματογράμματα για να προσδιορίσετε την παρουσία μη φυσιολογικών στοιχείων συχνότητας.
Μπορεί να συνδυαστεί με ανάλυση παραγγελιών για τη διάκριση της συχνότητας πλέγματος γραναζιών από τους κραδασμούς άλλων μηχανικών εξαρτημάτων.
Το φάσμα συχνοτήτων μπορεί να δείξει το πλάτος που αντιστοιχεί σε διαφορετικές συχνότητες, όπως 1x Gear, 1x Pinion, 1xGMF (Gear Meshing Frequency), 2xGMF, 3xGMF, κ.λπ.
3.3 Δοκιμή τραχύτητας επιφάνειας
Χρησιμοποιήστε μετρητές τραχύτητας επιφάνειας (όπως Taylor Hobson Talysurf) για να μετρήσετε παραμέτρους όπως το Ra και το Rz της επιφάνειας του δοντιού.
Η υπερβολική τραχύτητα της επιφάνειας όχι μόνο αυξάνει την τριβή αλλά και ενισχύει τον θόρυβο δικτυώματος.
Για ταχύτητες υψηλής-ταχύτητας, συνιστάται το Ra μικρότερο ή ίσο με 0,4 μm για τη μείωση των στοιχείων θορύβου υψηλής-συχνότητας.
4. Στρατηγικές Βελτιστοποίησης NVH
4.1 Βελτιστοποίηση τροποποίησης επιφάνειας δοντιού
Tip and Root Relief: Μετριάστε την πρόσκρουση όταν η ρίζα του δοντιού εμπλέκεται.
Στέψη: Μειώστε τη συγκέντρωση του φορτίου κατά μήκος της κατεύθυνσης του δοντιού. Με τη βελτιστοποίηση της τροποποίησης, η δύναμη κρούσης πλέγματος μπορεί να μειωθεί αποτελεσματικά, καταστέλλοντας τον θόρυβο από την πηγή.
Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι τροποποίησης, όπως ελικοειδή γρανάζια με διπλή-στεφάνη με διαφορετικά παραβολικά προφίλ (δευτερεύουσες, τετραγωνικές και σεξτικές παραβολές), γρανάζια περιγράμματος με χαρακτηριστικά όπως μείωση πίεσης κάτω και διάκενο από το άκρο κ.λπ. Διαφορετικές μέθοδοι τροποποίησης έχουν ως αποτέλεσμα διαφορετικές διαδρομές επαφής κατά τη δικτύωση.
4.2 Βελτίωση της τραχύτητας της επιφάνειας
Χρησιμοποιήστε τεχνολογίες λείανσης, λείανσης ή στίλβωσης και έλασης ακριβείας για να μειώσετε την τραχύτητα της επιφάνειας.
Μέσω της ενίσχυσης κύλισης, όχι μόνο μπορεί να μειωθεί η τιμή Ra, αλλά και να βελτιωθεί η ποιότητα του σκληρυμένου στρώματος στην επιφάνεια των δοντιών.
Η λείανση είναι μια αποτελεσματική διαδικασία. Ο άξονας του εργαλείου λείανσης έχει ρυθμιστεί κατάλληλα και το εργαλείο λείανσης (ένας επεξεργασμένος εσωτερικός μηχανισμός ακριβείας- κατασκευασμένος από λειαντικά κεραμικά όπως αλουμίνα με συγκεκριμένη γωνία έλικας) επεξεργάζεται το γρανάζι του τεμαχίου εργασίας. Κατά τη λειτουργία, η κατεύθυνση επεξεργασίας (επαφής) της επιφάνειας του δοντιού του γραναζιού είναι σχεδόν η ίδια με εκείνη κατά την πραγματική δικτύωση του γραναζιού.
4.3 Δυναμική ισορροπία και ακρίβεια συναρμολόγησης
Πραγματοποιήστε δοκιμές δυναμικής ισορροπίας σε γρανάζια και άξονα για να μειώσετε τις πηγές κραδασμών.
Ελέγξτε την ακτινική εκροή (Fr) και την αξονική διαρροή (Fa) κατά τη συναρμολόγηση για να αποφύγετε ανομοιόμορφα φορτία.
5. Πρότυπα και απαιτήσεις δοκιμών
Τα διεθνή και τα βιομηχανικά πρότυπα έχουν σαφείς απαιτήσεις για την απόδοση του κιβωτίου ταχυτήτων NVH:
ISO 1328: Καθορίζει τους βαθμούς ακρίβειας της ταχύτητας και τα εύρη σφαλμάτων.
ISO 8579: Ασχολείται με τη μέτρηση θορύβου μετάδοσης γραναζιών.
ISO 10816: Καλύπτει τα πρότυπα παρακολούθησης και αξιολόγησης δονήσεων.
Με την ενσωμάτωση της δοκιμής NVH στον ποιοτικό έλεγχο ολόκληρης της παραγωγικής διαδικασίας, μπορεί να διασφαλιστεί η αθόρυβη και σταθερότητα του συστήματος μετάδοσης πριν το προϊόν φύγει από το εργοστάσιο.
Οι δοκιμές Gear NVH δεν αποτελούν μόνο μέρος της επιθεώρησης του εργοστασίου, αλλά θα πρέπει επίσης να εκτελούνται σε όλη τη διαδικασία σχεδιασμού, επεξεργασίας και συναρμολόγησης του γραναζιού. Μέσω συστηματικής ακουστικής μέτρησης, ανάλυσης κραδασμών και μέτρησης τραχύτητας επιφάνειας, σε συνδυασμό με τη βελτιστοποίηση τροποποιήσεων και την τεχνολογία επεξεργασίας ακριβείας, η λειτουργική ησυχία και η διάρκεια ζωής του κιβωτίου ταχυτήτων μπορούν να βελτιωθούν σημαντικά χωρίς αύξηση του κόστους. Αυτό δεν είναι μόνο μια εκδήλωση της ανταγωνιστικότητας των προϊόντων, αλλά και μια αναπόφευκτη τάση στην ανάπτυξη υψηλής ποιότητας της σύγχρονης κατασκευής μηχανημάτων.