Τεχνολογία ελέγχου NVH του κιβωτίου: γνώση της βιομηχανίας για τη μείωση του θορύβου του κιβωτίου
1Η ουσία και οι πηγές του θορύβου των εργαλείων
Ο θόρυβος των εργαλείων, το βασικό ζήτημα του NVH (θόρυβος, δονήσεις και σκληρότητα) στα συστήματα μετάδοσης, είναι ουσιαστικά η ακτινοβολία ήχου που παράγεται από δομικό συντονισμό.Οι περιοδικές δυνάμεις διέγερσης που παράγονται κατά τη διάρκεια της σάρωσης του κιβωτίου μεταδίδονται στο κιβώτιο ταχυτήτων μέσω άξονων και ρουλεμάνΟι πηγές θορύβου των κινήσεων μπορούν να χωριστούν σε τρεις κατηγορίες:
1.1 Ενθουσιασμός σχεδιασμού (αρχική αιτία)
Διακύμανση της δυσκαμψίας των σάκων: Ο αριθμός των ζευγαριών δοντιών σάκων αλλάζει αμέσως (π.χ. η αναλογία επαφής μετατοπίζεται από 1 σε 2) όταν τα γρανάζια ενεργοποιούνται και αποσυνδέονται,που οδηγεί σε μετάλλαξη δυσκαμψίας και δονήσεις κατά την πρόσκρουση.
Λάθος προφίλ δοντιού: Οι αποκλίσεις μεταξύ του θεωρητικού προφίλ και του πραγματικού προφίλ δοντιού με μηχανική επεξεργασία οδηγούν σε διακυμάνσεις της στιγμιαίας αναλογίας μετάδοσης, προκαλώντας ασταθή δονήσεις.
Αντίθετα, η μέθοδος αυτή δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση των θορύβων, αλλά μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση των θορύβων.
1.2 Λάθη κατασκευής (παράγοντας ενίσχυσης)
Συσσωρευτικό σφάλμα κλίμακας: προκαλεί άνιση περιστροφή των γρανάζων και παράγει θόρυβο χαμηλής συχνότητας.
Ακαθαρσία της επιφάνειας των δοντιών: Οι ακαθαρτές επιφάνειες παράγουν σφυρίχτρα υψηλής συχνότητας λόγω τριβής κατά τη διάρκεια λειτουργίας υψηλής ταχύτητας.
Δυναμική ανισορροπία: Η ανισορροπία των ταχυτήτων υψηλής ταχύτητας παράγει φυγοκεντρική δύναμη, οδηγώντας σε έντονες δονήσεις και θόρυβο.
1.3 Συγκρότηση και λίπανση (παραγωγικός παράγοντας)
Απόκλιση από την κεντρική απόσταση: Η υπερβολικά σφιχτή συναρμολόγηση προκαλεί θόρυβο παρεμβολής, ενώ η χαλαρή συναρμολόγηση οδηγεί σε θόρυβο πρόσκρουσης μεταξύ των γρανάζων.
Ακατάλληλη λίπανση: Το υπερβολικά ιξώδες λίπος προκαλεί θόρυβο απώλειας από την αναταραχή, ενώ η ανεπαρκής ιξώδηση οδηγεί σε θόρυβο οριακής λίπανσης λόγω άμεσης επαφής μετάλλου με μέταλλο.
2Οπτικοποίηση σχεδιασμού: Μείωση της διέγερσης από την πηγή
Η βελτιστοποίηση του σχεδιασμού είναι ο πιο κρίσιμος κρίκος στον έλεγχο θορύβου ταχυτήτων, καθώς μπορεί να εξαλείψει το 70% των κινδύνων θορύβου στο στάδιο του σχεδιασμού.
2.1 Τροποποίηση προφίλ δοντιού
Είναι η βασική μέθοδος για τη μείωση του θορύβου, η οποία μπορεί να αποφύγει την παρεμβολή των δοντιών που προκαλείται από την παραμόρφωση φορτίου των τυποποιημένων γρανάζων:
Ανακούφιση από την άκρη: Αφαιρέστε μια μικρή ποσότητα υλικού από την άκρη του δοντιού για να εξαλείψετε την επίπτωση της εμπλοκής.
Υποκόψιμο ρίζας: Αποτροπή παρεμβολών αποσύνδεσης μεταξύ των δοντιών των κιβωτίων.
Κροάρισμα: Κάντε το πλάτος του δοντιού ελαφρώς ανώμαλο για να αντισταθμίσει το άνιμο φορτίο που προκαλείται από την παραμόρφωση του άξονα.
Σύσταση εργαλείου: Χρησιμοποιήστε επαγγελματικό λογισμικό όπως το Kisssoft ή το Romax, εισάγετε το φάσμα φορτίου για να παράγετε αυτόματα το βέλτιστο ποσό τροποποίησης.01mm-επίπεδο ελάφρυνση της κορυφής μπορεί να μειώσει τον θόρυβο έως και 8dB σε πρακτικά έργα.
2.2 Βελτιστοποίηση της αναλογίας επαφής
Η αύξηση της αναλογίας επαφής επιτρέπει στο μεγαλύτερο αριθμό ζευγαριών δοντιών να συνδέονται ταυτόχρονα, επιτυγχάνοντας ομοιόμορφη κατανομή φορτίου και μειώνοντας τις δονήσεις:
Βασικές στρατηγικές: Ανεβάστε κατάλληλα τον συντελεστή προσθήκης ή υιοθετήστε ελικοειδή γρανάζια.και η σταδιακή διαδικασία της σύνδεσής τους μειώνει εγγενώς τον θόρυβο..
Σημείωση: Τα ελικοειδή γρανάζια παράγουν αξιακή δύναμη, απαιτώντας τον σχεδιασμό ρουλεμάν ή δομών ώθησης, γεγονός που αυξάνει την δομική πολυπλοκότητα.
2.3 Ισορροπία της μονάδας και αριθμός δοντιών
Με την προϋπόθεση ότι πρέπει να πληρούνται οι απαιτήσεις αντοχής, η αρχή "μικρή μονάδα, περισσότερα δόντια" συμβάλλει στη μείωση του θορύβου.με αποτέλεσμα ένα επίπεδοτερο προφίλ δοντιών και πιο σταθερό δίχτυΓια παράδειγμα, η μείωση του μοντέλου ενός ρομπότ ηλεκτρικής σκούπας από 1.0 σε 0.8 και αύξηση του αριθμού των δοντιών από 20 σε 25 όχι μόνο μειώνει σημαντικά τον θόρυβο, αλλά επίσης συντομεύει τον κύκλο εμβολιασμού και μειώνει το κόστος λόγω του λεπτότερου πάχους των δοντιών.
3Επιλογή υλικών: Ανταλλαγή μεταξύ μεταλλικών και πλαστικών τροχών
Τα χαρακτηριστικά αμβλύνσεως των υλικών καθορίζουν άμεσα την ικανότητα απορρόφησης της ενέργειας των δονήσεων και η ορθολογική επιλογή των υλικών είναι το κλειδί για τη μείωση του θορύβου.Τα εφαρμοστέα σενάρια και οι δεξιότητες βελτιστοποίησης των μεταλλικών και πλαστικών εργαλείων είναι τα ακόλουθα::
3.1 Τεχνουργήματα από πλαστικό (POM/PA/PEEK)
Πλεονεκτήματα: Υψηλή εγγενής αποσβεστικότητα για αποτελεσματική απορρόφηση ενέργειας δόνησης, αυτολύμανση χωρίς πρόσθετο λίπος, χαμηλό κόστος παραγωγής.
Μειονεκτήματα: Χαμηλή αντοχή, κακή θερμική αγωγιμότητα και κακή σταθερότητα διαστάσεων που επηρεάζεται από τη θερμοκρασία και την υγρασία.
Εφαρμόσιμα σενάρια: Εφαρμογές χαμηλής ταχύτητας και ελαφρού φορτίου με εξαιρετική ευαισθησία στον θόρυβο, όπως οικιακές συσκευές και εξοπλισμός αυτοματοποίησης γραφείων.
Ικανότητες βελτιστοποίησης: υιοθετήστε το ζεύγος ατσάλινου άξονα + πλαστικού εργαλείου για να αξιοποιήσετε τις επιδόσεις απορρόφησης θορύβου υψηλής συχνότητας του πλαστικού.
3.2 Μετατροπές από μέταλλο (ατσάλι από ανοξείδωτο χάλυβα/λυμένο χάλυβα)
Πλεονεκτήματα: Υψηλή αντοχή, υψηλή ακρίβεια και μακρά διάρκεια ζωής, κατάλληλη για μεταφορά μεγάλου φορτίου.
Μειονεκτήματα: Η υψηλή ακαμψία οδηγεί σε εύκολη μετάδοση των δονήσεων και σε έντονο, σκληρό θόρυβο.
Εφαρμόσιμα σενάρια: Σύστηματα μεταφοράς υψηλής ταχύτητας, βαρέος φορτίου και υψηλής ακρίβειας, όπως αρθρώσεις ρομπότ και ιατρικά χειρουργικά εργαλεία.
Δεξιότητες βελτιστοποίησης: Χρησιμοποιήστε τεχνολογία μεταλλουργίας σκόνης (οι εσωτερικοί μικροπόροι παρέχουν ορισμένη αποσβεστική ενέργεια) ή σφαιρική αποσβεστική (εισάγετε συμπίεση επιφάνειας για να μειώσετε τις δονήσεις) για την κατασκευή.
3.3 Υβριδική μετάδοση
Το σύστημα "μαλακό-σκληρό συνδυασμό" χρησιμοποιείται ευρέως στα καταναλωτικά ηλεκτρονικά προϊόντα,εξισορρόπηση των επιπτώσεων μείωσης του θορύβου και της αποδοτικότητας μετάδοσης.
4Συγκρότηση και λίπανση: ο τελευταίος κρίσιμος κρίκος
Ο εξαιρετικός σχεδιασμός απαιτεί ακριβή συναρμολόγηση και επιστημονική λίπανση για να επιτευχθούν αποτελέσματα μείωσης του θορύβου, το οποίο είναι το "τελευταίο μίλι" του ελέγχου NVH:
4.1 Κεντρικός έλεγχος απόστασης
Ελέγχεται αυστηρά η ανοχή της θέσης ρουλεμάν του κιβωτίου ταχυτήτων· συνιστάται προσαρμογή H7/k6 για μεταφορά υψηλής ακρίβειας για να εξασφαλίζεται η σταθερότητα της κεντρικής απόστασης.Χρησιμοποιήστε ειδικά τσιμπιδάκια κατά τη διάρκεια της συναρμολόγησης για να αποφευχθεί η κάμψη του άξονα που προκαλείται από την αναγκαστική τοποθέτηση του πιεστή, η οποία αποτρέπει την απόκλιση από την κεντρική απόσταση και τον επακόλουθο θόρυβο.
4.2 Επιλογή λιπαρών
Η επιστημονική επιλογή λιπαρών είναι το κλειδί για τη μείωση του θορύβου τριβής και οι αρχές επιλογής είναι οι ακόλουθες:
Σφιχτότητα: Επιλέξτε λίπος χαμηλής ιξώδους (ιξώδης λίπος βάσης ≤ 100cSt) για λειτουργία υψηλής ταχύτητας και λίπος υψηλής ιξώδους για λειτουργία χαμηλής ταχύτητας.
Συνέπεια: Η βαθμίδα NLGI 2 είναι η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη. Η βαθμίδα NLGI 1 μπορεί να χρησιμοποιηθεί για υπερ-υψηλές ταχύτητες για τη μείωση της αντίστασης αναστάτωσης.
Πρόσθετα: Το λίπος που περιέχει δισωλίδιο του μολυβδενίου ή PTFE μπορεί να μειώσει τον θόρυβο τριβής, αλλά πρέπει να δοθεί προσοχή στη συμβατότητα του υλικού για να αποφευχθεί η διάβρωση του πλαστικού.
Ποσότητα επικάλυψης: Γεμίστε το 30%-50% του επιφανειακού χώρου του δοντιού· το υπερβολικό λίπος θα προκαλέσει θέρμανση και αυξημένο θόρυβο.
4.3 Αποφυγή συντονισμού με το κιβώτιο ταχυτήτων
Το περίβλημα του κιβωτίου ταχυτήτων είναι η κύρια πηγή ακτινοβολίας θορύβου και η αποφυγή συντονισμού μπορεί να επιτευχθεί με τα ακόλουθα μέτρα:
Στήριξη πλευρών: Σχεδιασμός ενισχυτικών πλευρών στο εσωτερικό τοίχωμα του κελύφους για την αύξηση της φυσικής συχνότητας και την αποφυγή της επικαλύψεως με τη συχνότητα πλέγματος των εργαλείων.
Υλικά αποσβεστικής ενέργειας: Προσθέστε ελαστικές συμπίεσεις στην τοποθέτηση του κελύφους για να μπλοκάρετε τη διαδρομή μετάδοσης των δονήσεων.
Επαλήθευση προσομοίωσης: Χρησιμοποιήστε τη μονάδα ANSYS Modal για την ανάλυση της μοδαλικής κλίμακας, διασφαλίζοντας ότι οι πρώτες 6 φυσικές συχνότητες δεν βρίσκονται εντός του εύρους ταχυτήτων λειτουργίας.
5Πρακτική περίπτωση: Ανάπτυξη σιωπηλού κιβωτίου ταχυτήτων για ρομπότ ηλεκτρικής σκούπωσης
5.1 Προηγούμενο έργο
Ο μηχανισμός περπατήσεως ενός ρομπότ ηλεκτρικής σκούπας είχε υπερβολικό θόρυβο (που περιγράφεται ως "τροχιακό" από τους χρήστες), οδηγώντας σε μεγάλο αριθμό καταγγελιών των πελατών.
5.2 Ανάλυση προβλημάτων
Μη τροποποιημένες στρογγυλοτροφίες από υλικό POM με σοβαρή επίδραση ματιών·
Γεωργική ταχύτητα του κινητήρα 10000 σ/min, με αποτέλεσμα υψηλή γραμμική ταχύτητα μετά την επιβράδυνση.
Πυρηνικό κιβώτιο ABS με προφανή συντονισμό και ισχυρή ακτινοβολία θορύβου.
5.3 Σχέδιο βελτιστοποίησης
Προφίλ δοντιών: αλλαγή σε ελικοειδή γρανάζια με γωνία έλικας 15°, αυξάνοντας την αναλογία επαφής σε 1.6;
Τροποποίηση: Υπολογίζεται από το Kisssoft και εκτελείται ανακούφιση κορυφής 0,02 mm.
Υλικό: Αντικατάσταση των γρανάζων με PA66+30%GF για τη βελτίωση της αντοχής και τη μείωση των μονάδων.
Δομή: Αυξήστε το πάχος του τοιχώματος του κιβωτίου ταχυτήτων κατά 0,5 mm και προσθέστε διασταυρούμενα ενισχυτικά πλευρά.
Ζύμωση: Επιλέξτε συνθετικό λίπος χαμηλής ιξώδους με ποσότητα γέμισσης 40%.
5.4 Αποτελέσματα βελτιστοποίησης
Ο θόρυβος του μηχανισμού περπάτησης μειώθηκε από 75 dB σε 62 dB, φθάνοντας στο κορυφαίο επίπεδο της βιομηχανίας, και το έργο επιτεύχθηκε με επιτυχία σε μαζική παραγωγή.
6Βασικές αρχές και γνώσεις του κλάδου
Ο έλεγχος θορύβου των εργαλείων είναι μια μηχανική συστημάτων που περιλαμβάνει ακουστική, επιστήμη υλικών, μηχανική και άλλους κλάδους, και δεν υπάρχει λύση "ασημένιας σφαίρας" που να ταιριάζει σε όλα.
Ο πυρήνας της ανάπτυξης προϊόντων μεταφοράς υψηλής ποιότητας είναι ο κλειστός κύκλος της "προβλέψεως προσομοίωσης + πειραματικής επαλήθευσης",η οποία μπορεί να εξαλείψει τα προβλήματα θορύβου πριν από το άνοιγμα του καλούπιας και να μειώσει το κόστος Ε&Α.
Για τα καταναλωτικά ηλεκτρονικά προϊόντα, τους ιατρικούς εξοπλισμούς και άλλα προϊόντα κοντά στους χρήστες, η αθόρυβη απόδοση είναι μια σημαντική ενσάρκωση της υψηλής ποιότητας του προϊόντος.Ο έλεγχος του θορύβου είναι το κλειδί για τη βελτίωση της εμπειρίας του χρήστη και τη μείωση των καταγγελιών των πελατών.
Η μελλοντική κατεύθυνση ανάπτυξης του ελέγχου θορύβου των ταχυτήτων έγκειται στην ακριβή αντιστοίχιση τεχνολογιών πολλαπλών συνδέσμων, όπως η εφαρμογή νέων υλικών αποσβεσμού, η βελτιστοποίηση παραμέτρων με βάση την τεχνητή νοημοσύνη,και πρόσθετη κατασκευή πολύπλοκων δομών αποσβεσμού.