淺談清潔機(jī)械行星減速機(jī)噪音的改善

劉冀

摘 要：清潔機(jī)械行星減速機(jī)是一種常用的清潔設(shè)備，對運(yùn)轉(zhuǎn)噪音和異響要求特別高。我司在長期的生產(chǎn)實(shí)踐中，摸索了改善行星減速機(jī)噪音的各項(xiàng)因素，并使用數(shù)學(xué)處理工具進(jìn)行優(yōu)化。通過實(shí)施改進(jìn)措施，較大地提高了合格率，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：清潔機(jī)械；減速機(jī)；噪音

1 問題的提出

小型清潔機(jī)械的單刷式刷盤電機(jī)，使用的是行星式齒輪減速機(jī)。由于該行星式齒輪減速機(jī)多用于賓館、酒店等高檔消費(fèi)場所，消費(fèi)者對此類機(jī)械的噪音要求很高。實(shí)際使用中，客戶要求在1英寸（2.5cm）的距離上，噪音水平達(dá)到74dB以下，這就對減速機(jī)的制造和裝配精度提出了很高的要求。

我司在長期的生產(chǎn)實(shí)踐中，對齒輪箱的各組成部件精度與齒輪箱最終的噪音關(guān)系進(jìn)行了摸索。經(jīng)過長期地驗(yàn)證，我們對中心軸的表面質(zhì)量和精度情況、盤齒輪的精度情況以及內(nèi)齒輪的精度情況對整機(jī)的質(zhì)量水平的影響進(jìn)行了相關(guān)驗(yàn)證，并通過這些質(zhì)量參數(shù)優(yōu)化、固化加工參數(shù)，培養(yǎng)了現(xiàn)場生產(chǎn)人員的業(yè)務(wù)水平，提升了整體的市場競爭力。

2 齒輪箱的主要結(jié)構(gòu)

FR66型行星減速機(jī)不同于典型的NGN型行星減速機(jī)，以中心齒輪軸（下稱：中心軸）作為輸入軸，將電機(jī)的功率和扭矩轉(zhuǎn)遞給行星輪，行星輪安裝在固定的行星架上，行星輪將轉(zhuǎn)矩傳遞給內(nèi)齒圈，內(nèi)齒圈外圓作為執(zhí)行零件的安裝外圓。

3 齒輪箱的主要不良現(xiàn)象

齒輪箱的主要不良是指不能滿足客戶需求。對于清潔機(jī)械使用的齒輪箱而言，主要不良為噪音偏大和異響，其中異響主要分為磕碰聲、呼嚕聲等。

3.1 中心軸碰傷對齒輪箱噪音的影響

該款中心軸使用滾齒工藝，齒輪加工到位后，進(jìn)行QPQ熱處理。該熱處理雖然能夠滿足齒輪需要的高硬度、長壽命和低變形量，但是工藝復(fù)雜，在不同工藝中間容易碰傷。

由于熱處理后齒輪的顏色為黑色，碰傷容易發(fā)現(xiàn)，對于同一批產(chǎn)品，由于供應(yīng)商生產(chǎn)失誤，產(chǎn)生了碰傷中心軸497件，以及非碰傷中心軸582件。我司對其裝機(jī)結(jié)果驗(yàn)證，如表1所示。

使用Minitab對結(jié)果進(jìn)行卡方檢驗(yàn)，對于OK和NG的數(shù)量，卡方期望計(jì)數(shù)和卡方貢獻(xiàn)，如表2所示。

從P值（P<0.05）可以看出，碰傷與非碰傷中心軸，與產(chǎn)品的異響表現(xiàn)有直接的關(guān)系。

為了改善熱處理碰傷，通過對于中心軸的熱處理流程進(jìn)行檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，氮化后進(jìn)行超聲波清洗時(shí)，如果沒有專用的工裝對中心軸進(jìn)行擺放，產(chǎn)品很容易相互碰撞。此外，經(jīng)過超聲波清洗后，供應(yīng)商要將產(chǎn)品進(jìn)行包裝后發(fā)運(yùn)到我司，由于清洗區(qū)和包裝區(qū)處于工廠的兩端，運(yùn)輸有跌落風(fēng)險(xiǎn)，亦會(huì)造成碰傷。通過設(shè)計(jì)使用專用夾具，將其從包裝區(qū)移到清洗區(qū)旁邊，產(chǎn)品的碰傷情況有較大改善。

3.2 中心軸精度對齒輪箱噪音的影響

中心軸與電機(jī)直接相連，其轉(zhuǎn)速是最高的。齒輪箱出現(xiàn)噪音問題，我們第一時(shí)間對中心軸的精度水平進(jìn)行驗(yàn)證。

齒輪公差組主要分為三類：一是影響傳遞的準(zhǔn)確性；二是影響運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性；三是影響載荷分布的均勻性。由前文，客戶最在乎的是齒輪的異響和噪音水平，這和運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性直接相關(guān)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下參數(shù)：齒形公差ff，一齒徑向綜合公差fi"，一圈徑向綜合公差Fi"。

實(shí)際生產(chǎn)中，齒形、齒向公差都能達(dá)到 GB-7級要求，但是一齒、一圈徑向綜合公差，由于設(shè)備、產(chǎn)品齒坯精度有變化，會(huì)在一定范圍內(nèi)變動(dòng)。

設(shè)計(jì)圖紙要求：fi"<0.018mm，F(xiàn)i"<0.038mm，使用此驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的齒輪，合格率不高。對此，我們收嚴(yán)了公差，fi"<0.015mm，F(xiàn)i"<0.025mm。兩組裝機(jī)情況如表3所示。

針對噪音水平，使用Minitab進(jìn)行對于兩種跳動(dòng)水平（A，B）進(jìn)行單因數(shù)方差分差（ANOVA）分析，結(jié)果顯示：P=0.011<0.05，有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，顯示跳動(dòng)減小對齒輪箱的噪音有明顯的改善作用，如表4所示。

通過改善機(jī)床在切削時(shí)的母線，選用合適的工藝參數(shù)，可以優(yōu)化一齒一圈的跳動(dòng)值，從而進(jìn)一步改善產(chǎn)品的噪音水平。

3.3 內(nèi)齒輪的精度情況對齒輪箱噪音的影響

內(nèi)嚙合齒輪由于結(jié)構(gòu)緊湊，其傳動(dòng)根據(jù)傳動(dòng)比和其他要求確定齒數(shù)后，還不能保證內(nèi)齒輪的順利安裝和正常運(yùn)行，還要考慮各種影響。在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，我們對加工內(nèi)齒輪的刀具進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，采用減小齒根圓角、增大齒頂圓角的方式，改善嚙合時(shí)的傳動(dòng)平穩(wěn)性，從而大幅提升了整體振動(dòng)。

4 結(jié)語

在此款齒輪箱的生產(chǎn)中，我司的技術(shù)人員對各方面因素進(jìn)行驗(yàn)證，最終通過改善中心軸熱處理碰傷、改善中心軸綜合誤差以及優(yōu)化內(nèi)齒輪刀具設(shè)計(jì)，最終使該產(chǎn)品長期生產(chǎn)合格率達(dá)99.5%以上，獲得了用戶的一致認(rèn)可。

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（作者單位：佛山市順德區(qū)金泰德勝電機(jī)有限公司）