Ingay na Pangbawas ng Overhead Crane: Pagsusuri at Solusyon sa Eccentricity ng Gear

Maaaring magkaroon ng ingay mula sa overhead crane reducer habang nagbubuhat at humahawak ng materyal sa mga workshop, na nakakaapekto sa normal na operasyon ng crane. Sinusuri ng artikulong ito ang abnormal na ingay mula sa perspektibo ng gear pair eccentricity error. Batay sa mga resulta ng pagkalkula ng structural noise mula sa simulation analysis, nagbibigay din ito ng mga kaukulang solusyon bilang sanggunian para sa pagpapabuti. overhead crane pagganap sa pagpapatakbo.

1 Pagsusuri ng Pagganyak ng Gear sa Ilalim ng Error sa Eccentricity

Ang overhead crane na sinuri sa artikulong ito ay isang LD10 t-28.5 m na modelo, na nilagyan ng 13 kW three-phase asynchronous motor. Ang reducer ay gumagamit ng four-stage parallel-shaft helical gear transmission. Kapag isinasaalang-alang ang eccentricity error, ang pagsusuri ay nagsisimula muna sa isang pares ng gear at sa haba ng meshing line nito.

1.1 Modelo ng Pares ng Gear

Kapag isinasaalang-alang ang eccentricity ng gear, ang eccentricity ng mga driving at driven gears ang ginagamit bilang panimulang punto. Batay sa kilalang bilang ng mga ngipin ng gear at bilis ng driving gear, maaaring makuha ang time-frequency characteristic curve ng driven gear speed at ikumpara sa resulta sa ilalim ng no-eccentricity assumption. Ang eccentric gear pair model ay ipinapakita sa Figure 1.

O1 at O2 ay ang mga heometrikong sentro ng pares ng gear sa ilalim ng palagay na walang-eksentrikidad. Pagkatapos ng mga eksentrikidad E1 at E2 mangyari, ang mga sentro ng heometriko ng gear ay nagiging O11 at O22Makikita na, anuman ang halaga ng eccentricity, ang meshing line na nabuo sa pamamagitan ng pagkonekta ng mga tangent point T1(xT1, yT1) at T2(xT2, yT2) laging may dynamic na intersection point M(xM, yM) gamit ang linyang nagdurugtong sa mga heometrikong sentro ng gear.

Kung isasaalang-alang ang offset, ang gear pair meshing line ay may mga katangiang nagbabago-bago ng oras. Ang equation nito ay maaaring ipahayag bilang:

Kapag ang pinagmulan ng coordinate ay nakalagay sa punto O11, ang dinamikong transverse coordinate ng punto M maaaring ipahayag bilang:

Ang agarang ratio ng transmisyon ng pares ng gear ay:

Sa aktwal na kalkulasyon, ang dynamic intersection point M ay may tiyak na kaugnayan sa meshing line, sa anggulo sa pagitan ng direksyon ng paggalaw, at sa agarang bilis ng meshing line ng gear. Matapos matukoy ang eccentricity range at input angular velocity, maaaring gamitin ang mga pormula (1) hanggang (3) upang makuha ang driven gear angular velocity at higit pang kalkulahin ang dynamic excitation ng gear pair sa ilalim ng eccentricity error.

Sa aktwal na pagmamanupaktura, mga kakaibang katangian E1 at E2 maaaring humigit-kumulang kunin bilang pareho. Sa isang helical gear pair na eccentricity na 20 μm sa ilalim ng kilalang accuracy grade, ang kinakalkulang time-frequency characteristic curve ng driven gear ay ipinapakita sa Figure 2.

Kapag walang ipinapalagay na eccentricity error, ang driven gear angular velocity ay kinakatawan ng kulay rosas na tuwid na linya sa Figure 2a. Kapag mayroong eccentricity error, ang driven gear angular velocity ay nagpapakita ng halata at regular na pagbabago-bago, na naka-concentrate sa hanay na 40.5-41.5 rad/s. Ang resulta ng frequency-domain pagkatapos ng Fourier transform ay sumasalamin sa input shaft rotational frequency na 25 Hz at sa driven gear output rotational frequency na 6.5 Hz. Ipinapahiwatig nito na ang eccentricity fluctuation ng input-stage gear pair ay maaaring patuloy na lumipat sa gear system at mag-radiate sa labas ng gearbox.

2 Numerikal na Pagkalkula ng Gear Excitation sa Overhead Crane Reducer Noise

2.1 Ekwasyon ng Pagkakaiba ng Vibration

Ang vibration differential equation ng gear system sa isang overhead crane reducer ay isang mahalagang batayan para sa pag-aaral ng mga dynamic na katangian nito. Sa pamamagitan ng pagbabawas ng order at pagkalkula ng dynamic meshing force ng gear, ang mga katangian ng vibration tulad ng intensity ng vibration at structural noise ay maaaring ma-numerical simulate. Ang kinakailangang second-order differential equation ay:

Ang ekwasyon ng oras ng dinamikong koordinato M ay pinapalitan sa θ, at ang prinsipyo ng pagbabawas ng order ng Runge-Kutta ay ginagamit upang malutas ang dynamic meshing force ng high-speed gear pair. Ipinapakita ng Figure 3 ang mga resulta ng pagkalkula ng meshing force para sa input stage at sa final output stage.

2.2 Mga Resulta ng Pagsusuri ng Vibration

Ipinapakita ng Figure 4 ang istruktura ng reducer. Ang mga posisyon ng upuan ng bearing sa mga dulo ng input at output ay pinipili para sa pagkalkula, at ang mga kurba ng katangian ng vibration ng frequency-domain sa ilalim ng 20 μm eccentricity error ay nakukuha.

Gaya ng ipinapakita sa Figure 5, matapos isaalang-alang ang eccentricity error, ang input shaft rotational frequency na 25 Hz ay nakakaapekto sa iba pang mga pares ng gear sa iba't ibang yugto, lalo na sa displacement curve. Ang pagkalkula ng ingay batay sa mga resulta ng vibration ay maaaring magpakita ng impluwensya ng eccentricity error sa abnormal reducer noise.

3 Prediksyon ng Radiated Noise para sa Bogie Axle Bridge

3.1 Modelo ng Akustika

Ayon sa mga nabanggit na sanggunian, ang akustika ay kabilang sa larangan ng pananaliksik sa pluido. Samakatuwid, ang ekwasyon ng acoustic wave ay maaaring pag-aralan mula sa ekwasyon ng fluid continuity. Sa mga tuntunin ng medium state, maaari itong ipahayag bilang:

Sa pormula, ρ, v, p, at s ay ang densidad, bilis, presyon ng tunog, at entropy ng hangin, habang f at q ay mga panlabas na pinagmumulan ng paggulo ng daluyan ng hangin.

Batay sa tugon ng panginginig ng boses ng overhead crane reducer, ang resulta ng pagkalkula ng acceleration ay pinoproseso gamit ang Fourier transform at one-third octave processing. Ang resulta ng pagkalkula ng structural noise ng high-speed-stage bearing seat ng reducer ay ipinapakita sa Figure 6.

Kapag isinasaalang-alang ang eccentricity error, ang structural noise ng reducer ay mas malinaw na tumataas sa low-frequency range na 0-100 Hz. Ayon sa acoustic theory, ang 6 dB na pagkakaiba ay kumakatawan sa isang beses na pagkakaiba sa antas ng enerhiya. Sa Figure 6, ang pagkakaiba sa noise sa ilang frequency band ay umaabot ng humigit-kumulang tatlong beses, na nagpapakita na ang eccentricity error ay may malaking impluwensya sa low-frequency vibration ng reducer. Lumilitaw din ang mga malinaw na peak sa 500 Hz at 1,000 Hz, na sanhi ng gear meshing frequency ng input stage.

3.2 Mga Hakbang upang Bawasan ang Hindi Karaniwang Ingay

Ang 20 μm eccentricity na ginamit sa pagkalkula ay pinipili ayon sa antas ng katumpakan ng gear transmission. Sa aktwal na operasyon, maaaring magkaroon ng mas malaking error sa eccentricity at maaaring lubos na makaapekto sa panginginig ng boses ng reducer at pagbabawas ng ingay. Batay sa pagsusuri at mga konklusyon sa artikulong ito, ang abnormal na ingay ay maaaring mabawasan mula sa mga sumusunod na aspeto:

1. Pagbutihin ang pagpili ng grado ng katumpakan ng transmisyon ng gear. Maraming overhead crane ang gumagamit ng grade 8 generated helical gears. Hindi isinasaalang-alang ng mga ordinaryong crane reducers ang kasunod na precision finishing, kaya ang eccentricity error ay maaaring humantong sa mas mataas na radiated noise. Kung ang quenching at gear grinding, tooth surface lapping, o katulad na paggamot ay isinasaalang-alang sa huling yugto ng pagtatapos, maaaring makamit ang grade 7 o grade 6 na katumpakan. Maaari itong maging isang mas mahusay na opsyon para sa mga workshop na may mas mahigpit na mga kinakailangan sa pagkontrol ng ingay.

2. I-optimize ang sistema ng transmisyon ng gear. Mula sa perspektibo ng sistema ng transmisyon, dapat isaalang-alang ang mga limitasyon tulad ng lakas ng pagkahapo ng closed gear contact, ratio ng transmisyon, at koepisyent ng lapad ng mukha. Maaaring gamitin ang isang genetic algorithm upang bahagyang isaayos ang gear module, lapad ng ngipin, at bilang ng ngipin ng driving gear nang hindi gaanong binabago ang mga limitasyong ito, upang ang dalas ng transmisyon ng ingay ng reducer ay mailayo sa saklaw na sensitibo sa pandinig ng tao. Ang partikular na pamamaraan ay nangangailangan ng mga kaukulang programa at pagsubok upang mapatunayan ang pinakamainam na mga parameter ng gear.

3. I-optimize ang istruktura ng reducer housing. Ang pangunahing layunin ng pag-optimize ng housing ay upang mapabuti ang natural frequency nito. Ang unang sampung natural frequency ng isang multi-stage parallel-shaft transmission system ay karaniwang mababa, kadalasan ay nasa hanay na 50-500 Hz, at madaling mag-overlap sa rotational frequency ng driving gear at sa harmonics nito, na nagdudulot ng resonance. Batay sa istruktura ng reducer, maaaring alisin ang materyal mula sa ilang partikular na posisyon. Hindi lamang nito nakakatipid sa gastos ng materyal, kundi maaari ring mapataas ang natural frequency ng reducer at epektibong mabawasan ang abnormal na ingay na dulot ng eccentricity error.

4 Konklusyon

Ang artikulong ito ay gumagamit ng isang overhead crane at reducer nito bilang paksa ng pananaliksik at sinusuri ang impluwensya ng gear pair eccentricity error sa abnormal reducer noise. Ang mga konklusyon ay ang mga sumusunod:

1. Kapag isinasaalang-alang ang eccentricity error, ang driven gear angular velocity ay nagpapakita ng regular na pagbabago-bago. Ang saklaw ng pagbabago-bago ay nakapokus sa loob ng 40.5-41.5 rad/s. Sinasalamin nito ang input shaft rotational frequency na 25 Hz at ang driven gear output rotational frequency na 6.5 Hz, at patuloy itong nakakaapekto sa kasunod na transmisyon ng gear pair.

2. Sa ilalim ng eccentricity error, ang structural noise ng reducer ay mas malinaw na tumataas sa low-frequency range na 0-100 Hz. Ang maximum difference ay umaabot sa 15 dB, at ang antas ng ingay ay tumataas ng 2.5 beses, na malinaw na nagpapatindi sa abnormal na ingay ng gearbox.

3. Ilang solusyon ang iminungkahi, kabilang ang pagpapabuti ng antas ng katumpakan ng transmisyon, pag-optimize ng mga parameter ng gear, at pagpapataas ng estruktural na natural na dalas.

Cindy

WhatsApp: +86 191 3738 6654

Email: cindywang@hndfcrane.com

Ako si Cindy, na may 10 taong karanasan sa pagtatrabaho sa industriya ng kreyn at nakaipon ng maraming propesyonal na kaalaman. Pinili ko ang mga kasiya-siyang crane para sa 500+ na customer. Kung mayroon kang anumang mga pangangailangan o tanong tungkol sa mga crane, mangyaring huwag mag-atubiling makipag-ugnayan sa akin, gagamitin ko ang aking kadalubhasaan at praktikal na karanasan upang matulungan kang malutas ang problema!