Støyreduksjon for traverskraner: Analyse og løsninger for gireksentrisitet

Støy fra reduksjonsgir for traverskraner kan oppstå under løfting og materialhåndtering i verksteder, noe som påvirker normal krandrift. Denne artikkelen analyserer unormal støy fra perspektivet til eksentrisitetsfeil i girpar. Basert på resultater fra simuleringsanalyser av strukturstøy gir den også tilsvarende løsninger som referanse for forbedring. overhead kran driftsytelse.

1 Analyse av gireksitasjon under eksentrisitetsfeil

Traverskranen som analyseres i denne artikkelen er en LD10 t-28.5 m-modell, utstyrt med en 13 kW trefase asynkronmotor. Reduksjonsgiret bruker en firetrinns parallellakselt spiralformet girkasse. Når eksentrisitetsfeil tas i betraktning, starter analysen først fra et enkelt girpar og dets inngrepslinjelengde.

1.1 Girparmodell

Når gireksentrisiteten tas i betraktning, brukes eksentrisiteten til det drivende og drevne giret som utgangspunkt. Basert på det kjente antallet girtenner og drivgirhastigheten, kan tid-frekvenskarakteristikkkurven for det drevne girhastigheten utledes og sammenlignes med resultatet under antagelsen om ingen eksentrisitet. Den eksentriske girparmodellen er vist i figur 1.

O1 og O2 er de geometriske sentrene til girparet under antagelsen om ingen eksentrisitet. Etter eksentrisiteter E1 og E2 oppstår, blir girets geometriske sentre O11 og O22Det kan sees at, uavhengig av eksentrisitetsverdien, er nettingslinjen dannet av forbindelsespunkter T1(xT1, yT1) og T2(xT2, yT2) har alltid et dynamisk skjæringspunkt M(xM, yM) med linjen som forbinder girets geometriske sentre.

Med tanke på forskyvningen har girparets inngrepslinje tidsvarierende egenskaper. Ligningen kan uttrykkes som:

Når koordinatorigo plasseres i punktet O11, den dynamiske transversale koordinaten til punktet M kan uttrykkes som:

Det øyeblikkelige utvekslingsforholdet til girparet er:

I faktisk beregning er det dynamiske skjæringspunktet M har et visst forhold til inngrepslinjen, vinkelen mellom bevegelsesretningen og den øyeblikkelige inngrepslinjens hastighet til giret. Etter at eksentrisitetsområdet og inngangsvinkelhastigheten er bestemt, kan formlene (1) til (3) brukes til å finne den drevne girvinkelhastigheten og videre beregne den dynamiske eksitasjonen til girparet under eksentrisitetsfeil.

I selve produksjonen, eksentrisiteter E1 og E2 kan omtrent tas som det samme. Med en eksentrisitet for det spiralformede girparet på 20 μm under den kjente nøyaktighetsgraden, er den beregnede tid-frekvenskarakteristikkkurven for det drevne giret vist i figur 2.

Når ingen eksentrisitetsfeil antas, er den drevne girvinkelhastigheten representert av den rosa rette linjen i figur 2a. Når det foreligger eksentrisitetsfeil, viser den drevne girvinkelhastigheten tydelig og regelmessig fluktuasjon, konsentrert i området 40,5–41,5 rad/s. Frekvensdomeneresultatet etter Fourier-transformasjon gjenspeiler inngangsakselens rotasjonsfrekvens på 25 Hz og den drevne girets utgangsrotasjonsfrekvens på 6,5 Hz. Dette indikerer at eksentrisitetsfluktuasjonen til inngangstrinnets girpar kan fortsette å overføres gjennom girsystemet og stråle ut til utsiden av girkassen.

2 Numerisk beregning av gireksitasjon i støyreduksjon for traverskraner

2.1 Differensialligning for vibrasjon

Vibrasjonsdifferensialligningen til girsystemet i en traverskrans reduksjonsgir er et viktig grunnlag for å studere dets dynamiske egenskaper. Ved å redusere ordenen og beregne girets dynamiske inngrepskraft, kan vibrasjonsegenskaper som vibrasjonsintensitet og strukturstøy simuleres numerisk. Den nødvendige andreordens differensialligningen er:

Tidsligningen for dynamiske koordinater M er erstattet med θ, og Runge-Kutta-prinsippet for ordensreduksjon brukes til å løse den dynamiske inngrepskraften til høyhastighetsgirparet. Figur 3 viser resultatene av inngrepskraftberegningen for inngangstrinnet og det endelige utgangstrinnet.

2.2 Resultater av vibrasjonsanalyse

Figur 4 viser reduksjonskonstruksjonen. Lagerseteposisjonene ved inngangs- og utgangsendene er valgt for beregning, og frekvensdomenets vibrasjonskarakteristikkkurver under 20 μm eksentrisitetsfeil er oppnådd.

Som vist i figur 5, etter at eksentrisitetsfeilen er tatt i betraktning, påvirker rotasjonsfrekvensen til inngangsakselen på 25 Hz andre girpar på forskjellige stadier, spesielt i forskyvningskurven. Støyberegning basert på vibrasjonsresultatene kan deretter vise påvirkningen av eksentrisitetsfeilen på unormal reduksjonsstøy.

3 Utstrålt støyprediksjon for boggiakselbro

3.1 Akustisk modell

I følge de siterte referansene tilhører akustikk feltet fluidforskning. Derfor kan den akustiske bølgeligningen studeres fra fluidkontinuitetsligningen. Når det gjelder mediets tilstand, kan den uttrykkes som:

I formelen, ρ, v, p, og s er tettheten, hastigheten, lydtrykket og entropien til luft, mens f og q er eksterne eksitasjonskilder til luftmediet.

Basert på vibrasjonsresponsen til traverskranens reduksjonsgir, behandles akselerasjonsberegningsresultatet ved hjelp av Fourier-transformasjon og en tredjedels oktavbehandling. Resultatet av strukturstøyberegningen for høyhastighetstrinnelagersetet til reduksjonsgiret er vist i figur 6.

Når man tar i betraktning eksentrisitetsfeil, øker den strukturelle støyen fra reduksjonsgiret tydeligere i lavfrekvensområdet 0–100 Hz. I følge akustisk teori representerer en forskjell på 6 dB en engangsforskjell i energinivå. I figur 6 når støyforskjellen i noen frekvensbånd omtrent tre ganger, noe som viser at eksentrisitetsfeilen har stor innflytelse på lavfrekvent vibrasjon i reduksjonsgiret. Tydelige topper vises også ved 500 Hz og 1000 Hz, som er forårsaket av girinngrepsfrekvensen til inngangstrinnet.

3.2 Tiltak for å redusere unormal støy

Eksentrisiteten på 20 μm som brukes i beregningen er valgt i henhold til girkassens nøyaktighetsgrad. I faktisk drift kan det forekomme større eksentrisitetsfeil, og dette kan i stor grad påvirke vibrasjons- og støyreduksjonen i girkassen. Basert på analysen og konklusjonene i denne artikkelen kan unormal støy reduseres fra følgende aspekter:

1. Forbedre valget av nøyaktighetsgrad for giroverføring. Mange traverskraner bruker spiralformede gir generert av grad 8. Vanlige kranreduksjonsgir tar ikke hensyn til etterfølgende presisjonsbehandling, så eksentrisitetsfeil kan føre til høyere utstrålt støy. Hvis bråkjøling og girsliping, tannoverflatesliping eller lignende behandling vurderes i den siste etterbehandlingsfasen, kan nøyaktighet av grad 7 eller grad 6 oppnås. Dette kan være et bedre alternativ for verksteder med strengere krav til støykontroll.

2. Optimaliser giroverføringssystemet. Fra et girsystemperspektiv bør begrensninger som utmattingsstyrke ved lukket girkontakt, utvekslingsforhold og fasebreddekoeffisient vurderes. En genetisk algoritme kan brukes til å justere girmodul, tannbredde og antall tannhjul i drivgiret noe uten å endre disse begrensningene vesentlig, slik at støyoverføringsfrekvensen til reduksjonsgiret holdes unna området som er følsomt for menneskelig hørsel. Den spesifikke metoden krever tilsvarende programmer og tester for å verifisere de optimale girparametrene.

3. Optimaliser reduksjonsgirhusets struktur. Hovedformålet med optimalisering av huset er å forbedre dens naturlige frekvens. De første ti naturlige frekvensene i et flertrinns parallellakseltransmisjonssystem er generelt lave, vanligvis i området 50–500 Hz, og kan lett overlappe med drivgirets rotasjonsfrekvens og dens harmoniske, noe som forårsaker resonans. Basert på reduksjonsgirets struktur kan materiale fjernes fra bestemte posisjoner. Dette sparer ikke bare materialkostnader, men kan også øke reduksjonsgirets naturlige frekvens og effektivt redusere unormal støy forårsaket av eksentrisitetsfeil.

4 Konklusjon

Denne artikkelen tar en traverskran og dens reduksjonsgir som forskningsobjekt og analyserer påvirkningen av eksentrisitetsfeil i girpar på unormal reduksjonsstøy. Konklusjonene er som følger:

1. Når eksentrisitetsfeilen tas i betraktning, viser den drevne girvinkelhastigheten regelmessige fluktuasjoner. Fluktuasjonsområdet er konsentrert innenfor 40,5–41,5 rad/s. Det reflekterer inngående akselrotasjonsfrekvens på 25 Hz og den drevne girutgangsrotasjonsfrekvensen på 6,5 Hz, og det fortsetter å påvirke påfølgende girpars overføring.

2. Ved eksentrisitetsfeil øker den strukturelle støyen fra reduksjonsgiret tydeligere i lavfrekvensområdet 0–100 Hz. Maksimal forskjell når 15 dB, og støynivået øker med 2,5 ganger, noe som forsterker unormal girkassestøy betydelig.

3. Flere løsninger foreslås, inkludert forbedring av transmisjonens nøyaktighet, optimalisering av girparametere og økning av den strukturelle egenfrekvensen.

Cindy

Hva skjer: +86 191 3738 6654

E-post: cindywang@hndfcrane.com

Jeg er Cindy, med 10 års arbeidserfaring i kranindustrien og samlet et vell av faglig kunnskap. Jeg har valgt de tilfredsstillende kranene for 500+ kunder. Hvis du har behov eller spørsmål om kraner, ta gjerne kontakt med meg, jeg vil bruke min ekspertise og praktiske erfaring til å hjelpe deg med å løse problemet!