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CN112461538B - 齿轮噪音评估方法 - Google Patents

齿轮噪音评估方法 Download PDF

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CN112461538B
CN112461538B CN202011202315.6A CN202011202315A CN112461538B CN 112461538 B CN112461538 B CN 112461538B CN 202011202315 A CN202011202315 A CN 202011202315A CN 112461538 B CN112461538 B CN 112461538B
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杨医华
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周文
丁伟
黄毅
王星
萧汉标
何权富
卢冬冬
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Borunte Robot Co Ltd
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Borunte Robot Co Ltd
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01M13/02—Gearings; Transmission mechanisms
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  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

本发明涉及一种齿轮噪音评估方法。本发明所述的齿轮噪音评估方法包括如下步骤：采集测试齿轮工作时的声级LPA以及获取相应的功噪比Ud，根据所述声级LPA、所述功噪比Ud来计算齿轮噪音评价指数K，其中，

Description

齿轮噪音评估方法
技术领域
本发明涉及齿轮质量评估技术领域，特别是涉及一种齿轮噪音评估方法。
背景技术
齿轮作为一种常用的精密传动机构，其传动性能的评估至关重要。加工不合格的齿轮会造成齿轮传动不平稳，降低齿轮传动效率，降低齿轮使用寿命，严重时会破坏齿轮，具有安全隐患。由于齿轮传动的不平稳性会使齿轮在传动过程中产生噪音，故一般会通过评估噪音来衡量齿轮质量。但现有齿轮噪音检测标准单一，一般只针对噪音值的大小进行评判，但齿轮噪音通常由齿轮精度、环境噪音、齿轮转速、负载、电机功率等多种因素影响，故单凭噪音大小来评估齿轮质量会导致齿轮评价不准确。
发明内容
基于此，本发明的目的在于，提供一种齿轮噪音评估方法，其主要基于噪音与功噪比两种评价指标，既考虑噪音值大小，也考虑齿轮传递效率，并且还考虑环境噪音、转速对噪音测量的影响，能够对齿轮在任意速度下进行噪音评价。
一种齿轮噪音评估方法，所述齿轮噪音评估方法包括如下步骤：
采集测试齿轮工作时的声级LPA以及获取相应的功噪比Ud，根据所述声级LPA、所述功噪比Ud来计算齿轮噪音评价指数K，其中，
Figure GDA0002884381950000011
式中Lmax为设定的最大允许噪音，L为标准样本声级。
进一步地，获取测试齿轮的额定功率P、声功率级LWA，根据所述额定功率P、所述声功率级LWA来计算所述功噪比Ud，其中，Ud＝10lgP-LWA+120。
进一步地，获取测量表面面积S、基准表面积S0，根据所述声级LPA、所述测量表面面积S、所述基准表面积S0来计算所述声功率级LWA，其中，
Figure GDA0002884381950000012
进一步地，当采用负载测试时，所述声级LPA为实际测量值；当采用空载测试时，所述声级LPA为实际测量值与4之和。
进一步地，当K值大于2时认为测试齿轮具有高质量水平，当K值大于1.5时认为测试齿轮具有较高质量水平，当K值大于1时认为测试齿轮噪音质量水平一般，当K值小于1时认为测试齿轮质量水平较差。
进一步地，在测试齿轮工作前，要求测试齿轮所处的环境噪音LA小于65db，同时避免出现声反射情况。
进一步地，在采集所述声级LPA前，测试齿轮在额定速度下运行5-10min。
进一步地，噪音采集点固定，噪音采集点到测试齿轮的距离至少为0.5m。
进一步地，所述标准样本声级L采用样本齿轮进行采集，所述样本齿轮的精度至少高于所述测试齿轮1个精度等级。
为了更好地理解和实施，下面详细说明本发明。
具体实施方式
一种齿轮噪音评估方法，其包括：
S1、采用专用的噪音测试工装进行齿轮的噪音采集；
S2、采集测试齿轮工作时的声级LPA以及获取相应的功噪比Ud，根据所述声级LPA、所述功噪比Ud来计算齿轮噪音评价指数K，再根据齿轮噪音评价指数K来评估测试齿轮的质量；其中，
Figure GDA0002884381950000021
式中Lmax为设定的最大允许噪音，L为标准样本声级。
具体地，在步骤S1中，需要遵循以下测试要求：
1、要求除输入电机、支撑轴承外尽量避免出现其他可能产生噪音的传动件；
2、测量齿轮所处环境的环境噪音LA，要求环境噪音LA小于65db，同时避免出现声反射情况；
3、要求在标准气温和气压下进行测试，即t＝20℃、标准大气压p＝100Kpa时测试；
4、要求噪音采集点固定，噪音采集点到齿轮距离至少为0.5m；
5、要求齿轮处于使用工作时的润滑状态，可以使用等同于工作时的润滑黏度的润滑油。
具体地，在步骤S2中，步骤S2具体包括如下步骤：
S21、首先测定环境噪音LA，然后测试齿轮在额定速度下运行5-10min，再进行测试齿轮的噪音数据采集以得到测试齿轮工作时的声级LPA，接着通过下式计算出齿轮的声功率级LWA：
Figure GDA0002884381950000022
式中当采用测试齿轮负载测试时声级LPA为实际测量值，当采用测试齿轮空载测试时声级LPA为实际测量值与4之和；S为测量表面面积，本测试中由半米测试距离取测量表面面积为0.65m2；S0为基准表面积，并取基本表面积为1m2。
S22、得到满载噪声声功率级LWA后，将其代入下式即可得到测试齿轮的功噪比Ud：
Ud＝10lgP-LWA+120，
式中，P为齿轮装置的额定功率；
S23、设定最大允许噪音为Lmax，令齿轮噪音评价指数为K，K的计算公式如下：
Figure GDA0002884381950000031
式中L为标准样本声级，其主要与环境噪音LA和转速相关，其采用样本齿轮进行采集，样本齿轮通过步骤S1进行检测，样本齿轮的精度至少高于测试齿轮1个精度等级；当样本齿轮与测试齿轮的转速相同、环境噪音相同时，可以仅采集对应转速的标准样本声级；当样本齿轮与测试齿轮的转速不同、环境噪音不同时，需要通过采集间隔转速的噪音数据，再经过线性回归分析得到标准样本声级关于转速和环境噪音的经验公式；
S24、由齿轮噪音评价指数K计算公式可知，当测量值越接近最大允许噪音为Lmax时，K值越接近0，当测量值越接近标准样本声级时，K值越大；一般地，当K值大于2时认为测试齿轮具有高质量水平，当K值大于1.5时认为测试齿轮具有较高质量水平，当K值大于1时认为测试齿轮噪音质量水平一般，当K值小于1时认为测试齿轮质量水平较差。
下面提供一个实际案例以体现本发明与现有技术的区别。
案例：某齿轮在环境噪音为63db下进行空载检测，测量值为72.6db，功率为200W，转速为1500r/min，取最大允许声级80db。
按照一般评估方法，采集到该齿轮的声级为72.6，该声级小于80，故认为该齿轮合格；
按照本发明所述的齿轮噪音评估方法，首先获取标准样本声级关于转速和环境噪音的经验公式，该经验公式在本案例中如下所示：
LWA＝9.294+0.01298n+0.7994LA-3.336×10-7*n2-0.0001315nLA，
式中n为齿轮输入转速；然后根据上述的经验公式计算出标准样本声级为67.17db；最后计算出K值为0.956，K值小于1，故认为该齿轮噪音标准不合格，齿轮质量水平较差。
通过该实际案例可以知道，两种评估方法出现差别是由于一般评估方法无法衡量由齿轮误差引起的功率损耗，当齿轮质量较差时，其齿轮功率损耗会增加，其噪音相对于高质量齿轮要稍大。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种齿轮噪音评估方法，其特征在于，所述齿轮噪音评估方法包括如下步骤：
采集测试齿轮工作时的声级LPA以及获取相应的功噪比Ud，根据所述声级LPA、所述功噪比Ud来计算齿轮噪音评价指数K，
其中，
Figure FDA0003748250690000011
式中Lmax为设定的最大允许噪音，L为标准样本声级；
获取测试齿轮的额定功率P、声功率级LWA，根据所述额定功率P、所述声功率级LWA来计算所述功噪比Ud，其中，Ud＝10lgP-LWA+120；
获取测量表面面积S、基准表面积S0，根据所述声级LPA、所述测量表面面积S、所述基准表面积S0来计算所述声功率级LWA，其中，
Figure FDA0003748250690000012
当K值大于2时认为测试齿轮具有高质量水平，当K值大于1.5时认为测试齿轮具有较高质量水平，当K值大于1时认为测试齿轮噪音质量水平一般，当K值小于1时认为测试齿轮质量水平较差。
2.根据权利要求1所述的齿轮噪音评估方法，其特征在于：当采用负载测试时，所述声级LPA为实际测量值；当采用空载测试时，所述声级LPA为实际测量值与4之和。
3.根据权利要求1所述的齿轮噪音评估方法，其特征在于：在测试齿轮工作前，要求测试齿轮所处的环境噪音LA小于65db，同时避免出现声反射情况。
4.根据权利要求1所述的齿轮噪音评估方法，其特征在于：在采集所述声级LPA前，测试齿轮在额定速度下运行5-10min。
5.根据权利要求1所述的齿轮噪音评估方法，其特征在于：噪音采集点固定，噪音采集点到测试齿轮的距离至少为0.5m。
6.根据权利要求1所述的齿轮噪音评估方法，其特征在于：所述标准样本声级L采用样本齿轮进行采集，所述样本齿轮的精度至少高于所述测试齿轮1个精度等级。
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