周德宇

（江蘇亞威機(jī)床股份有限公司，揚(yáng)州 225200）

滾輪傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)噪聲控制方法探討

周德宇

（江蘇亞威機(jī)床股份有限公司，揚(yáng)州 225200）

本文在闡述滾動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)后，對(duì)滾輪系統(tǒng)輻射噪聲的影響因素進(jìn)行研究，并針對(duì)滾輪傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)噪聲采取了一定的降低噪聲措施。

滾輪傳動(dòng) 系統(tǒng)振動(dòng) 噪聲控制

引言

隨著時(shí)代的發(fā)展，勞動(dòng)力市場(chǎng)的一線生產(chǎn)工人異常缺乏。因而，工業(yè)與勞動(dòng)力市場(chǎng)存在著一定的矛盾。很多工人不愿意去生產(chǎn)企業(yè)工作的原因之一，是因?yàn)楹芏嗌a(chǎn)企業(yè)環(huán)境惡劣，特別是噪聲污染嚴(yán)重，這無疑阻礙了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。鑒于目前對(duì)滾輪傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)與噪聲問題的研究很少，本文的研究具有一定的學(xué)術(shù)價(jià)值。例如，滾輪傳動(dòng)系統(tǒng)在開卷線產(chǎn)品上的應(yīng)用可以達(dá)到很好的降噪效果，其人性化的設(shè)計(jì)不但一定程度上改善了工人的工作環(huán)境，還能提升工作效率。

1 滾輪傳動(dòng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

滾輪傳動(dòng)系統(tǒng)往往在機(jī)器設(shè)備和動(dòng)力傳動(dòng)部件中使用。滾輪傳動(dòng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)一般包括被動(dòng)件和基座部件兩部分?；考闹饕獦?gòu)成有主動(dòng)滾輪、從動(dòng)滾輪、軸承座、傳動(dòng)軸及底座。例如，有一種實(shí)用發(fā)明摩擦滾輪傳動(dòng)裝置，主要部件是型材支架、多個(gè)摩擦滾輪及鏈條。它的型材支架形狀為長(zhǎng)條形。將摩擦滾輪傳動(dòng)裝置安裝在生產(chǎn)流水線，在型材支架下面設(shè)置有鏈條雙腔道以及型材支架一側(cè)有滾輪腔道。這個(gè)結(jié)構(gòu)中，每個(gè)摩擦滾輪具有一致的結(jié)構(gòu)。此摩擦滾輪的構(gòu)成部件包括三部分，即鏈輪、滾輪和摩擦彈簧。鏈輪的構(gòu)成部件是齒輪體以及柱形筒體。鏈輪的齒輪體處于型材支架鏈條雙腔道的上腔位置，鏈輪的連接方式是由輪軸活動(dòng)連接，鏈輪的柱形簡(jiǎn)體上通過摩擦彈簧與滾輪相互連接起來。

摩擦滾輪傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)方式比較先進(jìn)，采用了一種新型的生產(chǎn)線傳動(dòng)裝置。這種傳動(dòng)裝置跟以往的生產(chǎn)線比較，具有很多優(yōu)點(diǎn)。比如，該傳動(dòng)裝置噪音小、傳動(dòng)速率較大，便于維修，工作效率較高，使用壽命較長(zhǎng)。

2 滾輪系統(tǒng)輻射噪聲的影響因素研究

2.1 輪對(duì)尺寸偏差對(duì)滾輪系統(tǒng)轄射噪聲的影響

滾輪傳動(dòng)系統(tǒng)在尺寸偏差方面的噪音源一般有兩種。一種是因?yàn)闈L輪表面加工精度不高而導(dǎo)致滾輪尺寸偏差，從而在滾輪滾動(dòng)過程中產(chǎn)生振動(dòng)而產(chǎn)生噪音。另一種是在滾輪傳動(dòng)系統(tǒng)中，滾輪安裝位置的偏差而導(dǎo)致的振動(dòng)外輻射噪音。

2.2 滾輪摩擦對(duì)滾輪系統(tǒng)輻射噪聲的影響

滾輪傳動(dòng)系統(tǒng)輻射噪聲的主要來源是主從動(dòng)滾輪跟支撐滾輪這些機(jī)構(gòu)之間的相互作用導(dǎo)致的輻射噪聲。滾輪之間接觸點(diǎn)相互作用力可分為兩部分：一部分是法向力，另一部分是切向分力。法向作用力一般的表現(xiàn)形式是滾輪與滾輪之間的撞擊而致使?jié)L輪傳動(dòng)系統(tǒng)中的被動(dòng)件發(fā)生彎曲振動(dòng)。切向作用力一般的表現(xiàn)是滾輪與滾輪相互之間的摩擦，這種摩擦導(dǎo)致滾輪傳動(dòng)系統(tǒng)中的被動(dòng)件因扭轉(zhuǎn)振動(dòng)而產(chǎn)生輻射噪聲。

2.3 增加阻尼層對(duì)滾輪系統(tǒng)轄射噪聲的影響

有關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，如果在振動(dòng)物體表面增加一些阻尼材料層，那么就可以起到較好的降低噪音的效果。阻尼材料減低噪音的原理，是振動(dòng)物體表面的阻尼材料會(huì)隨振動(dòng)物體表面振動(dòng)而振動(dòng)。在阻尼材料振動(dòng)的過程中，材料內(nèi)部發(fā)生錯(cuò)位摩擦，振動(dòng)能量被大量消耗，所以會(huì)產(chǎn)生較多的熱能散發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)減小振動(dòng)和減低噪音的目的。

2.4 滾輪系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)轄射噪聲的影響

滾輪系統(tǒng)的工藝階段有多個(gè)。各階段，輻射的噪音各不相同。在滾輪系統(tǒng)的工藝階段中，主要階段是高度段。這個(gè)階段的輻射噪音最大。顆粒粉末狀是滾輪系統(tǒng)的負(fù)載，隨著該系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速逐漸提升而成型。當(dāng)該系統(tǒng)達(dá)到高速段后，負(fù)載逐漸定型。但實(shí)際情況往往是因?yàn)槌跏紶顟B(tài)差異大，使得定型狀態(tài)進(jìn)一步產(chǎn)生誤差。此外，被動(dòng)件軸線也會(huì)導(dǎo)致分布不均勻的問題發(fā)生。當(dāng)負(fù)載分布不均勻時(shí)，將會(huì)改變被動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

3 滾輪傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)噪聲降低措施

滾輪系統(tǒng)主要的構(gòu)成部件是滾輪、軸承座、被動(dòng)件及底座等。這些滾輪系統(tǒng)產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲來源主要是滾輪之間的互相作用?？梢葬槍?duì)上述部件，進(jìn)行以下幾個(gè)方面的改進(jìn)。

3.1 使用新型陶瓷軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

經(jīng)過一定的試驗(yàn)測(cè)試，可知軸承座近場(chǎng)噪聲較大。所以，如果能對(duì)軸承結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，那么就能在很大程度上減小軸承座的輻射噪聲。這對(duì)于減小滾輪系統(tǒng)的整體噪聲意義較大。

3.2 采用低噪聲滾輪結(jié)構(gòu)

由于原滾輪結(jié)構(gòu)是純鋼結(jié)構(gòu)，剛度大，容易產(chǎn)生很大的沖擊振動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致輻射噪音。因此，如果能對(duì)滾輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變，如增加阻尼材料，從而對(duì)滾輪振動(dòng)產(chǎn)生一定的吸收作用，以降低滾輪在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中互相作用而產(chǎn)生的沖擊力。

3.3 使用低噪聲滾輪系統(tǒng)

3.3.1 阻尼材料的選擇

針對(duì)車間滾輪系統(tǒng)的實(shí)際狀況，可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，如在滾輪表面添加一層阻尼材料做測(cè)試。選擇阻尼材料時(shí)前提，是將材料的基本使用強(qiáng)度考慮在內(nèi)。

3.3.2 加工制作工藝

進(jìn)口阻尼材料作為一種聚氨酷復(fù)合材料，具有高強(qiáng)度的特性。這種材料處于交變應(yīng)力作用時(shí)，較易發(fā)生內(nèi)熱。如果這種內(nèi)熱不能在短時(shí)間內(nèi)散發(fā)，就會(huì)使材料融化或者變成液態(tài)。所以，滾輪表面的聚氨酷復(fù)合材料層應(yīng)選擇合適的厚度，以方便內(nèi)熱外散。

3.4 滾輪系統(tǒng)增加阻尼層后對(duì)系統(tǒng)的降噪效果研究

為對(duì)滾輪系統(tǒng)增加阻尼層后的降噪效果進(jìn)行研究，下面設(shè)計(jì)了一個(gè)跟輪傳動(dòng)系統(tǒng)相似的微小模型。

在兩種情況下對(duì)模型進(jìn)行比較，即對(duì)加入阻尼和不加入阻尼的輻射噪聲進(jìn)行比較。

如圖1所示，質(zhì)量m為被動(dòng)件，是主動(dòng)滾輪和支撐滾輪的軸心。k表示被動(dòng)件與滾輪之間的相互作用和變形。途中的夾角是滾輪與被動(dòng)件之間的幾何位置夾角。

圖1 類似滾輪模型

根據(jù)有阻尼和無阻尼兩種情況下的振幅和相位對(duì)比表和頻率對(duì)照表可知，結(jié)構(gòu)改造后，滾輪模型在固有頻率附近頻域內(nèi)，輻射噪聲比原噪聲低?？梢姡跐L輪傳動(dòng)系統(tǒng)中加入阻尼材料可降低噪聲。

4 小結(jié)

本文系統(tǒng)對(duì)滾輪傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)噪聲原理進(jìn)行分析和研究，提出了減振降噪的具體措施，并取得了積極的研究成果。在以后的工作中，針對(duì)滾輪振動(dòng)噪聲問題，也能較為熟練地運(yùn)用這些基本原理、方法及途徑去分析和研究。

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Discussion on Control Method of Vibration and Noise of Rolling Wheel Drive System

ZHOU Deyu
(Jiangsu Yawei machine tool Limited by Share Ltd, Yangzhou 225200)

In this paper, after the basic structure of rolling transmission system, the influence factors on the radiation noise of the roller system are studied, and the noise reduction measures are taken for the vibration and noise of the rolling wheel drive system.

roller drive, system vibration, noise control