Hluk reduktoru mostového jeřábu: Analýza excentricity ozubeného kola a řešení

Hluk reduktoru mostového jeřábu se může objevit během zvedání a manipulace s materiálem v dílnách a ovlivnit tak běžný provoz jeřábu. Tento článek analyzuje abnormální hluk z hlediska chyby excentricity ozubených kol. Na základě výsledků výpočtu strukturálního hluku ze simulační analýzy také uvádí odpovídající řešení jako referenci pro zlepšení. mostový jeřáb provozní výkon.

1 Analýza buzení ozubeného kola za chyby excentricity

Mostový jeřáb analyzovaný v tomto článku je model LD10 t-28,5 m, vybavený třífázovým asynchronním motorem o výkonu 13 kW. Reduktor využívá čtyřstupňový převod se šroubovým ozubeným kolem s paralelními hřídeli. Při zohlednění chyby excentricity analýza nejprve začíná s jedním párem ozubených kol a délkou jeho záběrové linie.

1.1 Model páru ozubených kol

Při uvažování excentricity ozubeného kola se jako výchozí bod používá excentricita hnacího a hnaného ozubeného kola. Na základě známého počtu zubů ozubeného kola a otáček hnacího ozubeného kola lze získat časově-frekvenční charakteristiku otáček hnaného ozubeného kola a porovnat ji s výsledkem za předpokladu neexcentricity. Model excentrického ozubeného kola je znázorněn na obrázku 1.

O1 a O2 jsou geometrické středy ozubeného páru za předpokladu neexcentricity. Po uplatnění excentricity E1 a E2 dochází k tomu, že se geometrické středy ozubených kol stanou O11 a O22Je vidět, že bez ohledu na hodnotu excentricity je síťová linie tvořená spojením tečných bodů T1(xT1, yT1) a T2(xT2, yT2) vždy má dynamický průsečík M(xM, yM) s čárou spojující geometrické středy ozubených kol.

Vzhledem k odsazení má záběrová linie ozubeného páru časově proměnné charakteristiky. Její rovnici lze vyjádřit jako:

Když je počátek souřadnic umístěn v bodě O11, dynamická příčná souřadnice bodu M lze vyjádřit jako:

Okamžitý převodový poměr ozubeného kola je:

Ve skutečném výpočtu je dynamický průsečík M má určitý vztah k ose záběru, úhlu mezi směrem pohybu a okamžité rychlosti ozubeného kola na ose záběru. Po určení rozsahu excentricity a vstupní úhlové rychlosti lze pomocí vzorců (1) až (3) získat úhlovou rychlost hnaného ozubeného kola a dále vypočítat dynamické buzení dvojice ozubených kol při chybě excentricity.

Ve skutečné výrobě, excentricity E1 a E2 lze přibližně považovat za stejné. S excentricitou dvojice šroubových ozubených kol 20 μm pod známým stupněm přesnosti je vypočítaná křivka časově-frekvenční charakteristiky poháněného ozubeného kola znázorněna na obrázku 2.

Pokud se nepředpokládá žádná chyba excentricity, je úhlová rychlost hnaného ozubeného kola na obrázku 2a znázorněna růžovou přímkou. Pokud existuje chyba excentricity, úhlová rychlost hnaného ozubeného kola vykazuje zjevné a pravidelné kolísání, soustředěné v rozsahu 40,5-41,5 rad/s. Výsledek ve frekvenční doméně po Fourierově transformaci odráží frekvenci otáčení vstupního hřídele 25 Hz a frekvenci otáčení výstupního hnaného ozubeného kola 6,5 Hz. To naznačuje, že kolísání excentricity vstupního ozubeného kola se může dále přenášet převodovým systémem a vyzařovat ven z převodovky.

2 Numerický výpočet buzení ozubeného kola v reduktoru mostového jeřábu

2.1 Vibrační diferenciální rovnice

Vibrační diferenciální rovnice převodového systému v reduktoru mostového jeřábu je důležitým základem pro studium jeho dynamických charakteristik. Redukcí řádu a výpočtem dynamické záběrové síly převodu lze numericky simulovat vibrační charakteristiky, jako je intenzita vibrací a strukturální hluk. Požadovaná diferenciální rovnice druhého řádu je:

Časová rovnice dynamické souřadnice M je nahrazen do θa k řešení dynamické záběrové síly vysokorychlostního ozubeného kola se používá princip redukce řádu Runge-Kutta. Obrázek 3 ukazuje výsledky výpočtu záběrové síly pro vstupní stupeň a konečný výstupní stupeň.

2.2 Výsledky vibrační analýzy

Obrázek 4 znázorňuje konstrukci reduktoru. Pro výpočet jsou vybrány polohy úložných ploch ložisek na vstupním a výstupním konci a jsou získány křivky vibrací ve frekvenční doméně při chybě excentricity 20 μm.

Jak je znázorněno na obrázku 5, po zohlednění chyby excentricity ovlivňuje frekvence otáčení vstupního hřídele 25 Hz ostatní páry ozubených kol v různých fázích, zejména v křivce posuvu. Výpočet hluku založený na výsledcích vibrací pak může ukázat vliv chyby excentricity na abnormální hluk reduktoru.

3 Predikce vyzařovaného hluku pro most s podvozkovou nápravou

3.1 Akustický model

Podle citovaných odkazů patří akustika do oblasti výzkumu tekutin. Proto lze rovnici akustické vlny studovat z rovnice kontinuity tekutiny. Z hlediska stavu média ji lze vyjádřit jako:

Ve vzorci, ρ, proti, str.a s jsou hustota, rychlost, akustický tlak a entropie vzduchu, zatímco F a q jsou externími zdroji buzení vzduchového média.

Na základě vibrační odezvy reduktoru mostového jeřábu je výsledek výpočtu zrychlení zpracován Fourierovou transformací a zpracováním v jedné třetině oktávy. Výsledek výpočtu strukturálního hluku úložného místa vysokorychlostního stupně reduktoru je znázorněn na obrázku 6.

Pokud se vezme v úvahu chyba excentricity, strukturální hluk reduktoru se výrazněji zvyšuje v nízkofrekvenčním rozsahu 0–100 Hz. Podle akustické teorie představuje rozdíl 6 dB jednorázový rozdíl v energetické hladině. Na obrázku 6 dosahuje rozdíl šumu v některých frekvenčních pásmech přibližně trojnásobku, což ukazuje, že chyba excentricity má zásadní vliv na nízkofrekvenční vibrace reduktoru. Jasné vrcholy se objevují také při 500 Hz a 1 000 Hz, které jsou způsobeny frekvencí záběru ozubených kol vstupního stupně.

3.2 Opatření ke snížení abnormálního hluku

Excentricita 20 μm použitá ve výpočtu je zvolena podle stupně přesnosti převodu ozubeného kola. Ve skutečném provozu může existovat větší chyba excentricity, která může výrazně ovlivnit vibrace a snížení hluku reduktoru. Na základě analýzy a závěrů v tomto článku lze abnormální hluk snížit z následujících důvodů:

1. Zlepšit výběr stupně přesnosti převodu ozubených kol. Mnoho mostových jeřábů používá šikmá ozubená kola generovaná stupněm 8. Běžné jeřábové reduktory nezohledňují následné přesné dokončování, takže chyba excentricity může vést k vyššímu vyzařovanému hluku. Pokud se v konečné fázi dokončování zvažuje kalení a broušení ozubených kol, lapování povrchů zubů nebo podobné ošetření, lze dosáhnout stupně přesnosti 7 nebo 6. To může být lepší volbou pro dílny s přísnějšími požadavky na regulaci hluku.

2. Optimalizujte systém ozubeného převodu. Z pohledu převodového systému by měla být zohledněna omezení, jako je únavová pevnost v uzavřeném kontaktu ozubeného kola, převodový poměr a součinitel šířky čela. Genetický algoritmus lze použít k mírné úpravě modulu ozubeného kola, šířky zubu a počtu zubů hnacího kola, aniž by se tato omezení významně změnila, takže frekvence přenosu hluku reduktoru bude udržována mimo rozsah citlivý na lidský sluch. Specifická metoda vyžaduje odpovídající programy a testy k ověření optimálních parametrů ozubeného kola.

3. Optimalizace konstrukce skříně reduktoru. Hlavním účelem optimalizace skříně je zlepšení její vlastní frekvence. Prvních deset vlastních frekvencí vícestupňového převodového systému s paralelními hřídeli je obecně nízkých, obvykle v rozsahu 50-500 Hz, a mohou se snadno překrývat s frekvencí otáčení hnacího kola a jeho harmonickými složkami, což způsobuje rezonanci. Díky konstrukci reduktoru lze materiál odstraňovat z určitých poloh. To nejen šetří náklady na materiál, ale také může zvýšit vlastní frekvenci reduktoru a účinně snížit abnormální hluk způsobený chybou excentricity.

4 Závěr

Tento článek se za výzkumný objekt zabývá mostovým jeřábem a jeho reduktorem a analyzuje vliv chyby excentricity ozubených kol na abnormální hluk reduktoru. Závěry jsou následující:

1. Pokud se vezme v úvahu chyba excentricity, úhlová rychlost hnaného ozubeného kola vykazuje pravidelné kolísání. Rozsah kolísání je soustředěn v rozmezí 40,5-41,5 rad/s. Odráží frekvenci otáčení vstupního hřídele 25 Hz a frekvenci otáčení výstupního hnaného ozubeného kola 6,5 Hz a nadále ovlivňuje převod následného páru ozubených kol.

2. Při odchylce excentricity se strukturální hluk reduktoru výrazněji zvyšuje v nízkofrekvenčním rozsahu 0-100 Hz. Maximální rozdíl dosahuje 15 dB a hladina hluku se zvyšuje 2,5krát, což zřetelně zesiluje abnormální hluk převodovky.

3. Je navrženo několik řešení, včetně zlepšení stupně přesnosti převodovky, optimalizace parametrů převodovky a zvýšení vlastní frekvence konstrukce.

Cindy

WhatsApp: +86 191 3738 6654

E-mailem: cindywang@hndfcrane.com

Jsem Cindy, mám 10 let pracovních zkušeností v odvětví jeřábů a nashromáždila jsem bohaté odborné znalosti. Vybral jsem uspokojivé jeřáby pro více než 500 zákazníků. Pokud máte nějaké potřeby nebo dotazy ohledně jeřábů, neváhejte mě kontaktovat, využiji své odborné znalosti a praktické zkušenosti, abych vám pomohl problém vyřešit!