Θόρυβος μειωτήρα εναέριας γερανογέφυρας: Ανάλυση εκκεντρικότητας γραναζιών και λύσεις

Ο θόρυβος του μειωτήρα εναέριας γερανογέφυρας ενδέχεται να προκληθεί κατά την ανύψωση και τη διαχείριση υλικών σε εργαστήρια, επηρεάζοντας την κανονική λειτουργία του γερανού. Αυτό το άρθρο αναλύει τον ασυνήθιστο θόρυβο από την οπτική γωνία του σφάλματος εκκεντρότητας του ζεύγους γραναζιών. Με βάση τα αποτελέσματα υπολογισμού του δομικού θορύβου από την ανάλυση προσομοίωσης, παρέχει επίσης αντίστοιχες λύσεις ως αναφορά για τη βελτίωση. εναέριος γερανός λειτουργική απόδοση.

Ανάλυση διέγερσης 1 γραναζιού υπό σφάλμα εκκεντρικότητας

Η γερανογέφυρα που αναλύεται σε αυτό το άρθρο είναι ένα μοντέλο LD10 t-28,5 m, εξοπλισμένο με τριφασικό ασύγχρονο κινητήρα 13 kW. Ο μειωτήρας χρησιμοποιεί ένα τετραβάθμιο ελικοειδές κιβώτιο ταχυτήτων παράλληλου άξονα. Όταν λαμβάνεται υπόψη το σφάλμα εκκεντρότητας, η ανάλυση ξεκινά πρώτα από ένα μόνο ζεύγος γραναζιών και το μήκος της γραμμής εμπλοκής του.

1.1 Μοντέλο ζεύγους γραναζιών

Όταν λαμβάνεται υπόψη η εκκεντρότητα του γραναζιού, ως σημείο εκκίνησης χρησιμοποιείται η εκκεντρότητα του κινητήριου και του κινούμενου γραναζιού. Με βάση τον γνωστό αριθμό δοντιών του γραναζιού και την ταχύτητα του κινητήριου γραναζιού, μπορεί να ληφθεί η χαρακτηριστική καμπύλη χρόνου-συχνότητας της ταχύτητας του κινούμενου γραναζιού και να συγκριθεί με το αποτέλεσμα υπό την υπόθεση μηδενικής εκκεντρικότητας. Το μοντέλο ζεύγους εκκεντρικών γραναζιών φαίνεται στο Σχήμα 1.

Ο1 και Ο2 είναι τα γεωμετρικά κέντρα του ζεύγους γραναζιών υπό την υπόθεση μηδενικής εκκεντρικότητας. Μετά τις εκκεντρότητες Ε1 και Ε2 συμβαίνουν, τα γεωμετρικά κέντρα των γραναζιών γίνονται Ο11 και Ο22Μπορεί να φανεί ότι, ανεξάρτητα από την τιμή της εκκεντρότητας, η γραμμή εμπλοκής που σχηματίζεται από τη σύνδεση των εφαπτομένων σημείων T1(xT1, yT1) και T2(xT2, yT2) έχει πάντα ένα δυναμικό σημείο τομής M(xM, yM) με τη γραμμή που συνδέει τα γεωμετρικά κέντρα των γραναζιών.

Λαμβάνοντας υπόψη την απόκλιση, η γραμμή εμπλοκής του ζεύγους γραναζιών έχει χρονικά μεταβαλλόμενα χαρακτηριστικά. Η εξίσωσή της μπορεί να εκφραστεί ως:

Όταν η αρχή των συντεταγμένων τοποθετείται στο σημείο Ο11, η δυναμική εγκάρσια συντεταγμένη του σημείου Μ μπορεί να εκφραστεί ως:

Η στιγμιαία σχέση μετάδοσης του ζεύγους γραναζιών είναι:

Στον πραγματικό υπολογισμό, το δυναμικό σημείο τομής Μ έχει μια συγκεκριμένη σχέση με τη γραμμή εμπλοκής, τη γωνία μεταξύ της κατεύθυνσης κίνησης και την στιγμιαία ταχύτητα της γραμμής εμπλοκής του γραναζιού. Αφού προσδιοριστεί το εύρος εκκεντρότητας και η γωνιακή ταχύτητα εισόδου, μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι τύποι (1) έως (3) για να υπολογιστεί η γωνιακή ταχύτητα του κινούμενου γραναζιού και να υπολογιστεί περαιτέρω η δυναμική διέγερση του ζεύγους γραναζιών υπό σφάλμα εκκεντρότητας.

Στην πραγματική κατασκευή, οι εκκεντρότητες Ε1 και Ε2 μπορεί να ληφθεί περίπου ως το ίδιο. Με εκκεντρότητα ελικοειδούς ζεύγους γραναζιών 20 μm κάτω από τον γνωστό βαθμό ακρίβειας, η υπολογισμένη χαρακτηριστική καμπύλη χρόνου-συχνότητας του κινούμενου γραναζιού φαίνεται στο Σχήμα 2.

Όταν δεν υποτίθεται σφάλμα εκκεντρικότητας, η γωνιακή ταχύτητα του κινούμενου γραναζιού αναπαρίσταται από την ροζ ευθεία γραμμή στο Σχήμα 2α. Όταν υπάρχει σφάλμα εκκεντρικότητας, η γωνιακή ταχύτητα του κινούμενου γραναζιού παρουσιάζει εμφανή και κανονική διακύμανση, συγκεντρωμένη στην περιοχή των 40,5-41,5 rad/s. Το αποτέλεσμα στο πεδίο συχνότητας μετά τον μετασχηματισμό Fourier αντικατοπτρίζει τη συχνότητα περιστροφής του άξονα εισόδου των 25 Hz και τη συχνότητα περιστροφής εξόδου του κινούμενου γραναζιού των 6,5 Hz. Αυτό υποδεικνύει ότι η διακύμανση εκκεντρικότητας του ζεύγους γραναζιών εισόδου-βαθμίδας μπορεί να συνεχίσει να μεταφέρεται μέσω του συστήματος γραναζιών και να ακτινοβολεί προς το εξωτερικό του κιβωτίου ταχυτήτων.

2 Αριθμητικός Υπολογισμός της Διέγερσης των Γραναζιών στον Θόρυβο του Μειωτή Γερανογέφυρας

2.1 Διαφορική Εξίσωση Δόνησης

Η διαφορική εξίσωση κραδασμών του συστήματος γραναζιών σε έναν μειωτήρα γερανού αποτελεί σημαντική βάση για τη μελέτη των δυναμικών χαρακτηριστικών του. Μειώνοντας την τάξη και υπολογίζοντας τη δυναμική δύναμη εμπλοκής του γραναζιού, μπορούν να προσομοιωθούν αριθμητικά χαρακτηριστικά κραδασμών, όπως η ένταση των κραδασμών και ο δομικός θόρυβος. Η απαιτούμενη διαφορική εξίσωση δεύτερης τάξης είναι:

Η χρονική εξίσωση δυναμικής συντεταγμένης Μ αντικαθίσταται σε θ, και η αρχή της μείωσης τάξης Runge-Kutta χρησιμοποιείται για την επίλυση της δυναμικής δύναμης εμπλοκής του ζεύγους γραναζιών υψηλής ταχύτητας. Το Σχήμα 3 δείχνει τα αποτελέσματα υπολογισμού της δύναμης εμπλοκής για το στάδιο εισόδου και το τελικό στάδιο εξόδου.

2.2 Αποτελέσματα Ανάλυσης Κραδασμών

Το Σχήμα 4 δείχνει τη δομή του μειωτήρα. Οι θέσεις έδρασης των ρουλεμάν στα άκρα εισόδου και εξόδου επιλέγονται για τον υπολογισμό και λαμβάνονται οι χαρακτηριστικές καμπύλες ταλάντωσης στο πεδίο συχνότητας για σφάλμα εκκεντρότητας 20 μm.

Όπως φαίνεται στο Σχήμα 5, αφού ληφθεί υπόψη το σφάλμα εκκεντρότητας, η συχνότητα περιστροφής του άξονα εισόδου των 25 Hz επηρεάζει άλλα ζεύγη γραναζιών σε διαφορετικά στάδια, ειδικά στην καμπύλη μετατόπισης. Ο υπολογισμός του θορύβου με βάση τα αποτελέσματα των κραδασμών μπορεί στη συνέχεια να δείξει την επίδραση του σφάλματος εκκεντρότητας στον μη φυσιολογικό θόρυβο του μειωτήρα.

3 Πρόβλεψη Ακτινοβολούμενου Θορύβου για Γέφυρα Άξονα Φορείου

3.1 Ακουστικό μοντέλο

Σύμφωνα με τις αναφερόμενες αναφορές, η ακουστική ανήκει στον τομέα της έρευνας ρευστών. Επομένως, η εξίσωση ακουστικού κύματος μπορεί να μελετηθεί από την εξίσωση συνέχειας ρευστού. Όσον αφορά την κατάσταση του μέσου, μπορεί να εκφραστεί ως:

Στον τύπο, ρ, v, π, και μικρό είναι η πυκνότητα, η ταχύτητα, η ηχητική πίεση και η εντροπία του αέρα, ενώ φά και q είναι εξωτερικές πηγές διέγερσης του αέρα.

Με βάση την απόκριση κραδασμών του μειωτήρα γερανού, το αποτέλεσμα υπολογισμού επιτάχυνσης υποβάλλεται σε επεξεργασία με μετασχηματισμό Fourier και επεξεργασία ενός τρίτου οκτάβας. Το αποτέλεσμα υπολογισμού δομικού θορύβου της έδρας εδράνου υψηλής ταχύτητας του μειωτήρα φαίνεται στο Σχήμα 6.

Όταν λαμβάνεται υπόψη το σφάλμα εκκεντρότητας, ο δομικός θόρυβος του μειωτήρα αυξάνεται πιο καθαρά στην περιοχή χαμηλών συχνοτήτων 0-100 Hz. Σύμφωνα με την ακουστική θεωρία, μια διαφορά 6 dB αντιπροσωπεύει μια εφάπαξ διαφορά στο επίπεδο ενέργειας. Στο Σχήμα 6, η διαφορά θορύβου σε ορισμένες ζώνες συχνοτήτων φτάνει περίπου τις τρεις φορές, δείχνοντας ότι το σφάλμα εκκεντρότητας έχει σημαντική επίδραση στις δονήσεις χαμηλών συχνοτήτων του μειωτήρα. Σαφείς κορυφές εμφανίζονται επίσης στα 500 Hz και 1.000 Hz, οι οποίες προκαλούνται από τη συχνότητα εμπλοκής των γραναζιών του σταδίου εισόδου.

3.2 Μέτρα για τη μείωση του ασυνήθιστου θορύβου

Η εκκεντρότητα των 20 μm που χρησιμοποιείται στον υπολογισμό επιλέγεται σύμφωνα με τον βαθμό ακρίβειας του κιβωτίου ταχυτήτων. Σε πραγματική λειτουργία, ενδέχεται να υπάρχει μεγαλύτερο σφάλμα εκκεντρότητας, το οποίο μπορεί να επηρεάσει σημαντικά τη μείωση των κραδασμών και του θορύβου του μειωτήρα. Με βάση την ανάλυση και τα συμπεράσματα αυτού του άρθρου, ο μη φυσιολογικός θόρυβος μπορεί να μειωθεί από τις ακόλουθες απόψεις:

1. Βελτίωση της επιλογής της ακρίβειας μετάδοσης γραναζιών. Πολλές γερανογέφυρες χρησιμοποιούν ελικοειδή γρανάζια κατηγορίας 8. Οι συνηθισμένοι μειωτήρες γερανών δεν λαμβάνουν υπόψη την επακόλουθη ακριβή επεξεργασία, επομένως το σφάλμα εκκεντρότητας μπορεί να οδηγήσει σε υψηλότερο ακτινοβολούμενο θόρυβο. Εάν η απόσβεση και η λείανση των γραναζιών, η λείανση της επιφάνειας των δοντιών ή παρόμοια επεξεργασία ληφθούν υπόψη στο τελικό στάδιο φινιρίσματος, μπορεί να επιτευχθεί ακρίβεια κατηγορίας 7 ή 6. Αυτή μπορεί να είναι μια καλύτερη επιλογή για συνεργεία με αυστηρότερες απαιτήσεις ελέγχου θορύβου.

2. Βελτιστοποίηση του συστήματος μετάδοσης κίνησης με γρανάζια. Από την άποψη του συστήματος μετάδοσης κίνησης, θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη περιορισμοί όπως η αντοχή στην κόπωση λόγω επαφής με κλειστό γρανάζι, ο λόγος μετάδοσης κίνησης και ο συντελεστής πλάτους όψης. Ένας γενετικός αλγόριθμος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να προσαρμόσει ελαφρώς τη μονάδα γραναζιού, το πλάτος των δοντιών και τον αριθμό των δοντιών του κινητήριου γραναζιού χωρίς να αλλάξει σημαντικά αυτούς τους περιορισμούς, έτσι ώστε η συχνότητα μετάδοσης θορύβου του μειωτήρα να διατηρείται μακριά από το εύρος που είναι ευαίσθητο στην ανθρώπινη ακοή. Η συγκεκριμένη μέθοδος απαιτεί αντίστοιχα προγράμματα και δοκιμές για την επαλήθευση των βέλτιστων παραμέτρων του γραναζιού.

3. Βελτιστοποίηση της δομής του περιβλήματος του μειωτήρα. Ο κύριος σκοπός της βελτιστοποίησης του περιβλήματος είναι η βελτίωση της φυσικής του συχνότητας. Οι πρώτες δέκα φυσικές συχνότητες ενός πολυβάθμιου συστήματος μετάδοσης παράλληλου άξονα είναι γενικά χαμηλές, συνήθως στην περιοχή των 50-500 Hz, και μπορούν εύκολα να επικαλυφθούν με τη συχνότητα περιστροφής του κινητήριου μηχανισμού και τις αρμονικές του, προκαλώντας συντονισμό. Με βάση τη δομή του μειωτήρα, το υλικό μπορεί να αφαιρεθεί από ορισμένες θέσεις. Αυτό όχι μόνο εξοικονομεί κόστος υλικού, αλλά μπορεί επίσης να αυξήσει τη φυσική συχνότητα του μειωτήρα και να μειώσει αποτελεσματικά τον ανώμαλο θόρυβο που προκαλείται από σφάλμα εκκεντρότητας.

4 Συμπέρασμα

Αυτό το άρθρο λαμβάνει ως ερευνητικό αντικείμενο μια γερανογέφυρα και τον μειωτήρα της και αναλύει την επίδραση του σφάλματος εκκεντρότητας του ζεύγους γραναζιών στον μη φυσιολογικό θόρυβο του μειωτήρα. Τα συμπεράσματα είναι τα εξής:

1. Όταν λαμβάνεται υπόψη το σφάλμα εκκεντρότητας, η γωνιακή ταχύτητα του κινούμενου γραναζιού παρουσιάζει κανονική διακύμανση. Το εύρος διακύμανσης συγκεντρώνεται μεταξύ 40,5-41,5 rad/s. Αντανακλά τη συχνότητα περιστροφής του άξονα εισόδου των 25 Hz και τη συχνότητα περιστροφής εξόδου του κινούμενου γραναζιού των 6,5 Hz και συνεχίζει να επηρεάζει την επόμενη μετάδοση του ζεύγους γραναζιών.

2. Υπό σφάλμα εκκεντρότητας, ο δομικός θόρυβος του μειωτήρα αυξάνεται πιο έντονα στην περιοχή χαμηλών συχνοτήτων 0-100 Hz. Η μέγιστη διαφορά φτάνει τα 15 dB και η στάθμη θορύβου αυξάνεται κατά 2,5 φορές, εντείνοντας σαφώς τον ανώμαλο θόρυβο του κιβωτίου ταχυτήτων.

3. Προτείνονται αρκετές λύσεις, όπως η βελτίωση της ακρίβειας του κιβωτίου ταχυτήτων, η βελτιστοποίηση των παραμέτρων των γραναζιών και η αύξηση της ιδιοσυχνότητας της δομής.

Η Σίντι

WhatsApp: +86 191 3738 6654

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ: cindywang@hndfcrane.com

Είμαι η Cindy, με 10ετή εργασιακή εμπειρία στη βιομηχανία γερανών και συσσωρευμένη πληθώρα επαγγελματικών γνώσεων. Έχω επιλέξει τους ικανοποιητικούς γερανούς για 500+ πελάτες. Εάν έχετε οποιεσδήποτε ανάγκες ή ερωτήσεις σχετικά με τους γερανούς, μη διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μου, θα χρησιμοποιήσω την τεχνογνωσία και την πρακτική εμπειρία μου για να σας βοηθήσω να λύσετε το πρόβλημα!