Снижение шума и вибрации редукторов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.26.01, кандидат наук Бондаренко, Вероника Александровна

• Бондаренко, Вероника Александровна
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Бондаренко, Вероника Александровна

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Анализ работ по снижению шума электродвигателей и ременных передач

1.2. Анализ существующих исследований по снижению шума зубчатых передач

1.3. Анализ исследований виброакустических характеристик подшипниковых узлов

1.4. Существующие способы снижения виброакустической активности корпусных деталей

1.5. Выводы по главе и задачи исследования

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВОЗБУЖДЕНИЯ ВИБРАЦИЙ И ШУМООБРАЗОВАНИЯ РЕДУКТОРНЫХ СИСТЕМ

2.1. Вывод зависимостей звуковой мощности при эксплуатации редукторов вне помещений

2.2. Вывод зависимостей звуковой мощности при эксплуатации редукторов внутри помещений

2.3. Вывод зависимостей уровней звукового давления редуктора

2.4. Моделирование динамических явлений привода редуктора

2.5. Вывод зависимостей скорости колебаний кольца подшипникового узла

2.6. Выводы по главе

3. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ВИБРО АКУСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РЕДУКТОРОВ

3.1. Расчетная схема асинхронного электродвигателя

3.2. Расчетная схема механической составляющей привода

3.3. Податливость валов на кручение

3.4. Крутильная податливость соединения вал-ступица

3.5. Расчет податливости зубчатой передачи

3.6. Расчет податливости опор

3.7. Расчет изгибной податливости валов

3.8. Учет демпфирующих характеристик элементов привода

3.9. Расчет скоростей изгибных колебаний колец подшипников

3.10. Выводы по главе

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ШУМА И ВИБРАЦИЙ РЕДУКТОРОВ. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1. Экспериментальные исследования шума и вибрации серийных редукторов

4.2. Конструкция блочно-модульного подшипника скольжения

4.3. Эффективность снижения вибраций и шума редукторов

4.4. Выводы по главе

5. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Снижение шума и вибрации редукторов»

ВВЕДЕНИЕ

Редукторные системы получили широкое распространение в машиностроении и технологических машинах различного функционального назначения. Например, в различных типах кранов, в механизмах подъема груза и перемещения, транспортных устройствах, таких как конвейерные системы, электровозы и тепловозы и т.д. Характерной особенностью редукторов является наличие в их кинематике зубчатых передач (конических, цилиндрических, червячных), что фактически и определяет их повышенные виброакустические характеристики.

Несмотря на большое количество исследований по шумообразованию зубчатых передач обращает на себя внимание недостаточность научных материалов по процессам возбуждения вибраций и шумообразованию редукторных систем в целом с учетом динамических явлений в приводных механизмах. Необходимо отметить, что учет динамических явлений в приводе редукторов позволит существенно уточнить расчеты структурной доли шума, излучаемой элементами корпусных деталей на стадии проектирования.

Таким образом, задача снижения виброакустических характеристик различных типов редукторов, в особенности при их проектировании, является актуальной и имеет важное научно-техническое и социально-экономическое значение для машиностроительной отрасли.

Целью настоящей работы является изучение закономерностей формирования спектров вибрации и шума редукторов и снижение уровней звукового давления путем совершенствования подшипниковых узлов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1 .Разработана математическая модель динамической системы редуктора с учетом зазоров в зубчатых передачах, что уточняет зависимость силового возмущения по сравнению с линейной моделью.

2.Изучены динамические явления в приводе редуктора и их влияние на величину вводимой вибрационной мощности, что раскрывает закономерности формирования спектров вибрации и шума.

3.Полученные аналитические зависимости уровней звукового давления корпусов редукторов позволяют теоретически обосновать конструктивные и физико-механические параметры узлов подшипников, исходя из санитарных норм шума.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

1 .Разработана методика инженерного расчета виброакустических характеристик на стадии проектирования редукторов, согласно их компоновки, конструктивного исполнения всех элементов приводной структуры и условий эксплуатации.

2.Предложена конструкция блочно-модульного подшипникового узла скольжения валов редуктора с повышенными виброизолирующими свойствами, обладающего высокой износостойкостью и долговечностью.

Реализация работы в промышленности:

Результаты исследований внедрены на ЗАО «Специальное конструкторское бюро автоматических линий и металлорежущих станков» (г. Краснодар).

Методы исследований:

Теоретическое исследование процессов шумобразования редукторов проводились с использованием положений технической виброакустики, динамики машин и теории колебаний.

Апробация работы:

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на международных научно-практическихконференциях «Транспорт - 2013» г. Ростов-на-Дону, 2013 г., «Инновационные технологии в машиностроении и металлургии», г. Ростов-на-Дону, 2013 г.

Публикации:

По материалам диссертации опубликовано 8печатных работ, в том числе две в журналах, входящих в «Перечень ведущих научных журналов и изданий».

Структура и объем диссертации:

Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и рекомендаций, списка использованной литературы из 88 наименований, имеет 37 рисунков, 6 таблиц и изложена на 119страницах машинописного текста основной части и 31 страницах приложений. В приложения вынесены уравнения энергетического баланса всех элементов корпусных деталей редукторов, программа расчета уровней шума и вибрации и сведения о внедрении.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Проблемам теоретического и экспериментального исследования, разработке виброакустических характеристик машин и технологического оборудования, разработке мероприятий по снижению уровней шума и вибраций посвящено большое количество работ отечественных и зарубежных ученых.Среди исследований, посвященных непосредственно машиностроению следует отметить работы научной школы Иванова Н.И. по изучению шума и вибрации путевых и дорожно-строительных машин, применительно к обрабатывающему оборудованию такому, как металлорежущие и деревообрабатывающие станки, кузнечно-прессовое оборудование, дробеструйные и дробеметные камеры следует отметить работы Чукарина А.Н., Месхи Б.Ч., Козочкина М.П., Панова С.Н., Болотова Б.Е., Заверняев Б.Г., Самодуров Г.В., Мулин А.В и др.

Компоновки редукторных систем включают источник энергии (обычно асинхронный двигатель, соединительные передачи, которые могут быть выполнены в виде муфты, ременной передачи или открытой зубчатой передачи и, непосредственно, редуктора). Можно предположить, что источниками шума редукторов являются зубчатые передачи, подшипниковые узлы и, непосредственно, корпус, на который передаются вибрации от элементов кинематики.

Следует отметить, что большинство исследований вышеуказанных источников шума относится к коробкам передач металлорежущих станков. Шумообразование традиционных редукторов не имеет принципиальных отличий от коробок передач станков, поскольку они имеют фактически идентичные элементы кинематики. Основное отличие заключается в том, что в металлорежущих станках в целом в формирование акустических характеристик значительный вклад вносит звуковое излучение подсистемы «заготовка-режущий инструмент», что не характерно для традиционных редукторов.

Поэтому ниже, приведен обзор исследований по снижению шума таких источников, как, двигатели, ременные и зубчатые передачи, подшипниковые узлы и корпусные детали металлорежущих станков.

1.1. Анализ работ по снижению шума электродвигателей и ременных передач

Источники шума в электродвигателях и пути их снижения достаточно подробно рассмотрены в работах [1,2].

Для практических целей снижения шума наиболее эффективно система отбора электродвигателей по допустимым уровням звукового давления при сборке станков [3].

Шумовые характеристики различных видов ременных передач представлены на рис. 1.1.

1-, дБА

Рис. 1.1-Шум ременных передач при Мкр = 22-45Нм: 1 - ремни зубчатые; 2 - ремни плоские; 3 - ремни клиновые

Анализ данных [4, 5] показал, что мероприятия по снижению шума механических передач при сводятся к уменьшению величины возмущающих сил, снижению амплитуд колебательных скоростей, уменьшению поверхности излучения и увеличению демпфирующей способности конструкции. Это относится к зубчатым передачам, подшипникам качения, а также к направляющим трубам токарных автоматов.

1.2. Анализ существующих исследований по снижению шума зубчатых передач

Изучению виброакустических характеристик зубчатых передач посвящено большое количество исследований [6-17].Интенсивность звукового излучения и способы снижения шума изучены в работах [8-14]. Выявлено, что уровень звука зубчатых передач существенно зависит от окружных скоростей. При снижении окружной скорости с Ух до У2 уровень

у

уменьшается на величину м = 20^—. Рекомендуется применять колеса

возможно меньших размеров, с меньшим модулем зубьев и увеличенной шириной.

Значительное увеличение уровней шума (на 5-10 дБ) наблюдается при отсутствии или недостаточном количестве смазки (рис. 1.2), а демпфирующая ее способность возрастает с увеличением вязкости масла. Предпочтительной является струйная подача масла в зону контакта напротив направления вращения с торцов колес [12].

Рис. 1.2- Влияние смазки на шум зубчатых колес при частоте вращения п=1000 мин-1: 1 - положительный боковой зазор зубчатой передачи со смазкой; 2 - положительный боковой зазор зубчатой передачи без смазки; 3 -отрицательный боковой зазор зубчатой передачи со смазкой; 4 -отрицательный боковой зазор зубчатой передачи без смазки

Влияние нагрузки на шумовые характеристики снижается при повышении квалитета [13]. Для обеспечения малошумной работы эвольвентных зубчатых колес авторами рекомендовано: модуль зубьев выбирать минимальным из условий прочности зубьев, угол контакта принять равным 20°, коэффициент перекрытия зубчатой передачи (рис. 1.3) должен быть равным или близким к 2 (за счет увеличения высоты головки зуба и ширины зубчатого венца) [12].

Фланкированные и бочкообразные зубья приводят к повышению плавности работы и, как следствие, снижению шума на 3-7 дБ [13].

Рис. 1.3- Влияние коэффициента перекрытия зубчатых передач на

уровни шума: 1 - прямозубое зацепление с ^ = 1,729; 2 - зацепление

увеличенной высоты 1я = 2

В станкостроении обычно используются зубчатые колеса 6-9 степеней точности (степени точности 6 и 7 рекомендуются для прямозубых колес окружной скоростью свыше 10 м/с). На уровни шума зубчатых колес коробок передач металлорежущего оборудования влияют погрешности шага и профиля зубьев.

По данным работы [14] увеличение погрешностей профиля с 3 до 35 мкм приводит к повышению уровней шума на 20 дБ. Влияние окончательной обработки колес на их шумовые характеристики представлено на рис. 1.4 [14].

Как видно из рис. 1.4, применение притирки эффективно для любых типов передач. При этом не требуется дорогостоящей оснастки.

1_,дБА

78 -I—

1 2 3 4 5 6 7

Рис. 1.4 - Влияние способов окончательной обработки зубчатых пар на уровни звука при частоте вращения п = 1700мин'] и крутящем моменте Мкр = \00Нм: 1 - зубошлифование по методу МААГ; 2 - притирка; 3 -

шевингование по методу - «Рейс-хауэр»; 5 - зубошлифование с диагональной подачей; 6 - встречное зубофрезерование; 7 - попутное

зубофрезерование

Рекомендуемая величина бокового зазора по данным работы [15] определяется по формуле (1.1.):

с = кмУ\ (1.1)

где т — модуль зацепления, мм; Кс =0,08-0,14 - коэффициент, зависящий от степени точности зубчатых колес.

Погрешность монтажа валов зубчатых колес при незначительных нагрузках не оказывает заметного влияния на уровни шума при наличии бокового зазора, а увеличением силового воздействияпри непараллельности осей валов удельная нагрузка на зуб возрастает. При этом уровни звука увеличиваются на 5 дБ А [15]. Для снижения влияния монтажных погрешностей на шум зубчатых передач, авторами работы рекомендовано [15] осуществлять посадку зубчатых колес на валы с минимальным зазором,

а при применении шлицевого соединения использовать центрирование по внутреннему диаметру шлицев.

Снижение шума зубчатых передач достигается при изготовлении зубчатых колес из материалов с повышенным демпфированием [16, 30]. Установлено, чтоуровни звука чугунных колес на 2-3 дБА ниже, чем стальных. Шестерни из неметаллических материалов позволяют понизитьуровни звука на 10 дБ А и более [1]. Низкие прочностные свойства таких колес ограничивают их применимость в узлах с большой передаваемой мощностью.В работах [16, 17, 18] приведены результаты исследований составных зубчатых колес. Особо следует отметить исследования Б.И. Климова и В.В. Карпова [18] в области конструирования зубчатых колес с полиуретановым слоем, между венцом и ступицей. Помимо высоких прочностных свойств такие колеса показали высокую акустическую эффективность в приводах полиграфических машин.

Конструкции составных колес с упругим соединением между венцом и ступицей представлены на рис.1.5.

Рис. 1.5 - Конструкции колес демпфированием колебаний: 1 -зубчатый венец; 2 - ступица; 3 - демпфирующие упругие элементы

Снижение уровней звука составных зубчатых колес по сравнению со стальными той же степени точности составляет 6-10 дБ А. Но при этом существенно усложняется технология их изготовления, что соответственно приводит к увеличению себестоимости таких деталей.

Большинство исследований акустических характеристик зубчатых зацеплений посвящено их непосредственному звуковому излучению, то есть, шуму открытых передач. В металлорежущих станках открытые передачи практически не применяются, так как они находятся внутри герметичных корпусов, а сменные шестерни закрыты кожухами и ограждениями. Поэтому влияние зубчатых передач на шум узла в целом в большей степени проявляется через структурную составляющую шума, а именно передачу возмущений, обусловленных погрешностями изготовления и сборки, на корпус через подшипниковые узлы. Влияние воздушной оставляющей шума намного меньше из-за высокой звукоизолирующей способности корпусных деталей [11, 19].

1.3. Анализ исследований виброакустических характеристик подшипниковых узлов

Основными причинами возникновения шума подшипников являются: конструктивные и технологические параметры, условия эксплуатации [2042].

Высокочастотный состав звукового излученияшариковых подшипников определяется волнистостью вращающихся колец [20, 21]. Волнистость неподвижных колец практически невлияния.

Аналогичные результаты получены для роликовых подшипников [2224]. Наиболее интенсивные слагающие шума и вибрации лежат в области 600 -2000 Гц [25-27].

Увеличение уровней шума и вибрации при возрастании скорости вращения происходит практически по линейной зависимости [34, 35]. Нагрузка оказывает существенное значение на уровни шума при числе нагруженных шариков, равном 30-40% от числа в комплекте [24]. Увеличение скорости вращения подшипников качения сопровождается возрастанием всех слагающих шума и вибрации, так что общий спектральный состав сохраняется.

Уровни вибрации[30, 31] зависят от результатов сборки неподвижных соединений колец подшипников. В этом случае одним из главных направлений снижения вибраций является улучшение технологичности конструкции подшипниковых узлов и снижение технологических погрешностей сборки неподвижных соединений.

Анализ вышеперечисленных источников показал, что подавляющее большинство исследований шума и вибрации посвящено подшипникам, не встроенным в корпусную деталь.

Необходимо отметить, что излучение звука самими подшипниками составляет небольшую долю в общем шуме основных узлов станков. Наружные кольца подшипников являются именно теми элементами, через которые колебательная энергия от элементов кинематики передается в корпусные детали, что и является причиной возбуждения в них вибраций и соответственно шумообразования [32].

На рис. 1.6 представлены результаты исследований по влиянию типа подшипников на шум зубчатых передач, при различных удельных давлениях на зуб. Отсюда следует, наименее шумными являются подшипники скольжения из-за наличия в них зазора, заполненного маслом. Применение таких подшипников ограничено невысокими эксплуатационными характеристиками. В этом случае необходимо масло подавать в подшипник под давлением, так что в итоге выигрыш в шуме по сравнению с подшипниками качения окажется за счет шума насосной установки.

Среди подшипников качения наилучшими шумовыми характеристиками обладают роликовые подшипники [33].

Удельное усилие на зуб, кг/мм

-Ряд1

-Ряд 2

-РядЗ

Рис. 1.6- Уровни звука при работе зубчатых передач: 1-е шариковыми подшипниками качения; 2-е роликовыми подшипниками качения; 3-е подшипниками скольжения

Рис. 1.7 - Приращение уровня звука в результате перекоса колец

Шпиндельные подшипники собираются с осевым натягом, который оказывает существенное влияние на виброакустические характеристики. Чрезмерное увеличение натяга ведет к резкому возрастанию шума и ухудшению условий работы за счет перекоса колец, увеличения деформаций дорожек качения и самих тел качения (рис 1.7).

При монтаже подшипников на валы и в расточки корпусов рекомендуется использовать скользящую или переходные посадки, так как установка колец приводит к копированию неточностей изготовления вала и отверстия.

Одним из наиболее распространенных способов улучшения виброакустических характеристик подшипниковых узлов является установка между наружными кольцами подшипников втулок с демпфирующим материалом.

Применение втулок из капролона снижает передачу колебаний на корпус только в области высоких частот на 2-5 дБ. Использование более мягких материалов или втулок может привести к снижению жесткости опор передач и росту виброакустической активности.

Положительные результаты получены автором при исследовании подшипников, наружные кольца которых устанавливались в сборных стальных втулках с полиуретановым слоем толщиной 3-5 мм [34]. Снижение шума корпуса составило 2 - 4 дБ в частотном интервале 2-8 кГц.

Большая разница макрогеометрии дорожек качения подшипников одной и той же серии [35, 36] приводит к тому, что при постоянных частотах вращения и нагрузках уровни звука корпусной детали, в которой они установлены, различаются на 8 - 10 дБ. Поэтому автором разработана и внедрена для отдельных узлов токарно - револьверных станков методика отбора подшипников по допустимым уровням виброскорости на наружных кольцах [37, 38], которые рассчитываются, исходя из допустимых уровней звукового давления, частоты вращения колец и места установки в корпусе.

Для открытых передач целесообразно использовать подшипники с защитными шайбами [39, 40], уровни воздушного шума которых значительно ниже, чем у подшипников без шайб. На шумовые характеристики корпусных деталей защитные шайбы практически не оказывают влияния [41, 42].

Одним из наиболее распространённых способов улучшения виброакустических характеристик подшипниковых узлов является установка между наружными кольцами подшипников втулок с демпфирующим материалом. Применение втулок из капролона со стенками 5 мм снижает передачу колебаний на корпус только в области высоких частот на 2-5 дБ, а использование более мягких материалов с увеличенной толщиной стенок может привести к снижению жёсткости опор передач, росту виброакустической активности и снижению точности обработанных изделий.

Положительные результаты получены при исследовании подшипников, наружные кольца которых устанавливались в сборных стальных втулках с полиуретановым слоем толщиной 3-5мм [32]. Снижение шума корпуса составило 2-4 дБ в частотном интервале 2-8 кГц. Большая разность макрогеометрии дорожек качения подшипников одной и той же серии [33, 34] приводит к тому, что при постоянных частотах вращения и нагрузках уровни звука корпусной детали, в которой они установлены, различаются на 8-10 дБ. Поэтому разработана и внедрена для отдельных узлов токарно-револьверных станков методика отбора подшипников по допустимым уровням виброскорости на наружных кольцах [35, 36], которые рассчитываются, исходя из допустимых уровней звукового давления, частоты вращения колец и места установки в корпусе.

1.4. Существующие способы снижения виброакустической активности корпусных деталей

Основная доля акустической мощности, излучаемой станком в целом, создается корпусными и базовыми деталями [43, 46]. Снижение металлоемкости базовых и корпусных деталей станков при одновременном

повышении мощности приводов и скоростей резания ставит задачу проектирования корпусных конструкций в малошумном исполнении. Последние представляют тонкостенные коробчатые оболочки, состоящие из пластинчатых элементов с ребрами жесткости, изгибные колебания которых и являются причиной излучаемого шума.

Применение сварных оснований в токарных станках среднего типоразмера (моделей 16Б16П, 1716ПФЗ) привело к изменению шума на 3 -5 дБА [43]. Основными путями снижения шума корпусных и базовых деталей машин и оборудования являются улучшение демпфирующих свойств конструкции, применение вибропоглощения.

Подшипниковые узлы следует располагать в приливах несущих стенок. Увеличение механического сопротивления мест расположения подшипниковых опор приводит к снижению уровней звука (рис. 1.8) [44, 47]до 5 дБА.

Рис. 1.8- Элементы корпусов для увеличения механического сопротивления: а - несущие стенки; б - крышки с ребрами жесткости

Повышение жесткости корпусных деталей обычно достигается за счет увеличения толщины стенок или введения дополнительных перегородок и ребер жесткости. Результаты замеров вибрационных и шумовых характеристик [45] шпиндельных бабок токарного станка 1А616 с различными толщинами стенок представлены на рис. 1.9 и рис. 1.10.

Рис. 1.9- Уровни виброускорения стенки шпиндельной бабки станка 16А616 в зависимости от толщины стенки - спектр виброускорения

La, дБ

Рис. 1.10 - Уровни виброускорения стенки шпиндельной бабки станка 16А616 в зависимости от толщины стенки- общий уровень виброускорения

Рис. 1.11 - Уровни звукового давления станка 16А616 при разных толщинах стенки шпиндельной бабки

Увеличение жесткости стенок корпусных деталей смещает собственные частоты в высокочастотную область, в которой ниже уровень возмущающих нагрузок и выше импеданс стенок. Установка ребер жесткости на наружных сторонах ограждений обычно приводит к увеличению уровней шума из-за увеличения площади излучающей поверхности. По данным работы [46], для снижения шума существенное значение имеет расположение внутренней системы перегородок и ребер жесткости таким образом, чтобы обеспечить высокую общую жесткость всей конструкции при значительной местной жесткости излучающих шум элементов. Поэтому предпочтительна установка перегородок, обеспечивающих фиксацию боковых стенок (рис. 1.13 а и 1.13 б). При диагональном расположении перегородок рекомендуется их крепить не в узлах, а на боковых стенках, что снижает шум и вибрации. В этом варианте (рис. 1.13 - 2) не достигается ужесточение передней стенки, которая интенсивно излучает шум.

Снижение вибрации стенок достигается только при достаточной жесткости ребер, которые должны обеспечить деление стенок на отдельные

излучатели различного размера во избежание равночастотного звукоизлучения (рис. 1.10 б). Рекомендуется [44] высоту ребер выбирать в пределах (4-6) h. При малой толщине стенок - сварных конструкций достаточное увеличение жесткости стенок достигается выштамповкой ребер жесткости.

■X.

5

J ■

Рис. 1.12 - Элементы базовых конструкций

На примере модернизации станка мод. 1716ПФЗ [46] было показано, что снижение шума и вибраций достигается при увеличении механического сопротивления в местах установки электродвигателей, редукторов за счет введения ребер жесткости, косынок, перегородок. В результате шум может быть снижен на 3 - 7 дБА.

Сварные стальные конструкции имеют низкий коэффициент потерь (/г = 0,01-0,03), что позволяет эффективно использовать различные средства вибропоглощения. Для чугунных корпусных деталей, хотя и имеющих коэффициент потерь больше, чем у стальных, применение вибропоглощающих покрытий не эффективно. Одним из основных преимуществ этого метода является то, что в этом случае можно обойтись без кардинального изменения конструкции корпуса. Вибропоглотитель рекомендуется располагать в местах установки основных источников

вибрации. Для станков это области расположения редукторов, коробок подач, шпиндельных бабок и электродвигателей, а также вибропроводящие и излучающие шум ограждающие конструкции.

Для вибродемпфирования основных излучателей шума, которыми являются несущие стенки корпусов, кожухов и ограждений, рекомендуется использовать вибропоглощающие покрытия. Экспериментально показано, что наибольший эффект на низких частотах обеспечивают жесткие покрытия, на средних - армированные, а на высоких - мягкие.

Установка на передней стенке (толщина 5 мм) корпуса токарно-винторезного станка армированного покрытия с прослойкой 0,5мм из материала «Випонит - 1м» в виде липкой ленты и стального армирующего листа толщиной 2,5мм позволило понизить вибрацию на частотах выше 0,5кГц на 6дБА (рис. 1.13), что эквивалентно увеличению толщины стенки в три раза. Рекомендуемая толщина мягкого вибропоглощающего покрытия составляет двух- и трехкратную толщину демпфируемого элемента.

1_а, дБ

Рис. 1.13 - Уровни виброускорения шпиндельной бабки станка 1А616: 1 - без покрытия, 2-е покрытием

Исследования шума и вибрации в судостроении показали, что заметное снижение акустической активности сварных конструкций может быть достигнуто при применении сыпучих вибропоглощающих материалов: песка, чугунной дроби [50]. Основные достоинства - малая стоимость материала и низкая трудоемкость их нанесения при высоком коэффициенте потерь колебательной энергии. Рекомендуемая толщина слоя сыпучего вибропоглотителя равна двух- или трехкратной толщине демпфирующего элемента. На рис. 1.14 представлены результаты снижения вибрации песком поддона сварного основания станка 16516П.

Рис. 1.14 - Уровни виброускорения сварного основания станка 16Б16П:

1 - без песка; 2-е песком

Как видно из представленных данных, эффективность в снижении вибраций в интервале частот 250-8000 Гц составляет 10-18 дБ.

Частота колебаний, выше которой слой песка толщиной (мм) дает эффект, определяется по формуле 1.2:

(1-2)

2К

Хороший результат получается при заполнении сыпучими вибропоглотителями свободных полостей в основаниях и станинах с

последующей их герметизацией. Так, заполнение песком сварного основания станка 1716ПФЗ, возбуждаемого вибрацией электродвигателя, позволило понизить уровень шума на 7 дБ А (рис. 1.15).

Введение песка в полости основания увеличивает коэффициент потерь колебательной энергии на опорных площадках с 0,013 до 0,048.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Бондаренко, Вероника Александровна, 2014 год

ЛИТЕРАТУРА

1.Юдин, Е.Я. Борьба с шумом на производстве: Справочник / Е.Я. Юдин, Л.А. Борисов, И.В. Горенштейн и др.; под. общ. ред. Е.Я. Юдина. -Машиностроение, 1985. - 400 с.

2.Волков, Л.К. Вибрации и шум электрических машин малой мощности / Л.К. Волков, Р.Н. Ковалев, Г.Н. Никифорова и др. - Л.: Энергия, 1979. - 205 с.

3.Скрипницкий, В.Я. Эксплуатация промышленных гидроприводов / В.Я. Скрипницкий, В.А. Рокшевский. -М.: Машиностроение, 1984. - 169 с.

4.Шевченко, В.М. Проектирование и изготовление малошумовых направляющих труб с пружиной переменного диаметра / В.М. Шевченко, Б.Г. Заверняев. - М.: НИИмаш, 1983. - 60 с.

5.Чукарин, А.Н. Звукоизлучение направляющей трубы. / А.Н. Чукарин, Б.Г. Заверняев, Б.Г. Фуга. / Совершенствование вибрационной технологии и оборудования: Межвузовский сб. науч. трудов. - Ростов н/Д, 1988. - С. 137142.

6.Сухоруков, Ю.Н. Модификация эвольвентных цилиндрических зубчатых колес / Ю.Н. Сухоруков. - Киев: Техника, 1992. - 197 с.

7.Виброакустическая активность механизмов с зубчатыми передачами / под. ред. М.Д. Генкина. - М.: Наука, 1971. - 253 с.

8.Айрапетов, Э.Л. Возбуждение колебаний в планетарных механизмах / Э.Л. Айрапетов, В.И. Апархов, М.Д. Генкин и др.//Колебания механизмов с зубчатыми передачами. - М.: 1977. - С. 24-31.

9.Айрапетов, Э.Л. Возбуждение колебаний в зубчатых передачах / Э.Л. Айрапетов, В.И. Апархов, М.Д. Генкин и др. // Динамические процессы в механизмах с зубчатыми передачами. - М.: 1977. - С. 44-50.

Ю.Иоффе, Р.Л. Зависимость сил возбуждения в косозубой зубчатой передаче от накопленной ошибки шага / Р.Л. Иоффе, В.Г. Кудинов, Ю.Н.

Федосеев // Методы создания машин в малошумном исполнении. - М.: 1978. - С.37-42.

П.Чукарин, А.Н. Звукоизлучение зубчатой передачи / А.Н. Чукарин, Б.Г. Заверняев, В.Г. Трембач // Металлорежущие станки и прогрессивные методы обработки металлов резанием: Сб. ст. - Ростов н/Д, 1977. - С. 48-51.

12.Opitz, Н. Noise of Gears/ Royal Society of London// Philosopical Transfaction. - Ser. A. - 1968. - P. 17-25.

1 З.Васильев, В.А. Выявление основных возбудителей шума коробок приводов металлорежущих станков/ В.А. Васильев. - М.: ЭНИМС, 1962. - 40 с.

14.Tesch, F. Der fehlezhaft Zchneigziff und sein Auswirkungen auf die Gerauschabstzahlung // TH. - Aachen - 1969. - P. 52-57/

15.Юрузуме, И. Погрешности зубчатых передач и шум цилиндрических прямозубых колес, имеющих погрешности профиля зуба / И. Юрузуме, X. Музутаник, Т. Тсубуку // конструирование и технология машиностроения. - 1979. - №2. - С. 37-42.

16.Климов, Б.И. / Современные тенденции развития вибро- и звукозащитных систем полиграфических машин. / Б.И. Климов. - М.: Книга, 1983. -48 с.

17.Берестнев, О.В. Зубчатые колеса пониженной виброактивности / О.В. Берестнев - Минск: Наука и техника, 1978. - 120 с.

18.Карпов, В.В. Энергетический анализ вибрационных полей зубчатых передач полиграфических машин / В.В. Карпов, Ю.И. Кротов // XI Всесоюзная акустическая конференция: Аннотация докл. -М.: 1991. - 45 с.

19.Чукарин, А.Н. Возбуждение внутренних полостей станков. / А.Н. Чукарин, Б.Г. Заверняев // Автоматизация производственных процессов в сельхозмашиностроении: Сб. ст. - Ростов н/Д, 1977. - С. 76-80.

20.Волкова, П.Д. Волнистость желобов внутренних колец и ее влияние на шумность подшипников качения / П.Д. Волкова, H.H. Герасимова // Подшипниковая промышленность. - 1960. - № 3. - С. 10-14.

21 .Никифорова, Г.Н. Исследование радиальных и радиально-упорных скоростных шарикоподшипников как источников механических колебаний / Г.Н. Никифорова, А.К. Явленский, К.Н. Явленский // УП Всесоюзная акустическая конференция по физической и технической акустике. - JL: 1973.-С. 332-334.

22.Браун, Р.К. Анализ вибраций роликовых и шириковых подшипников / Р.К. Браун, А.Н. Джатнер // Конструирование и технология машиностроения. - Тр. Америк. Об-ваинж.-мех. - 1979. - № 4. - С. 65-72.

23.Грищенко, В.И. Влияние отклонений форм рабочих поверхностей конического роликоподшипника на уровень интенсивности его вибрации/ В.И. Грищенко // Вестник машиностроения. - 1979. - № 5 . - С. 32-34.

24.Явленский, А.К. Теория динамики и диагностики систем трения качения / А.К. Явленский, К.Н. Явленский. - JL: Изд-во ЛГУ, 1978. - 184 с.

25.Чукарин, А.Н. Влияние радиального зазора на шум подшипников качения / А.Н. Чукарин // Ростов, инст. с.-х. машиностроения,- Ростов н/Д, 1979. - Деп. В НИИМАШ 9.07.79, №77.

26.Асидати, А. Контактные усталостные повреждения подшипников качения и возникновение акустической эмиссии / А. Асидати, X. Ишикава, Киндзоки - 1979. - 49, № 7. - С. 56-57.

27.Шефтель, Б.Т. Исследование вибраций шарикоподшипника с осевым натягом / Б.Т. Шефтель. - Машиноведение. - 974. - № 4. - С. 38-40.

28.Юдин, Е.Я. Исследование шума вентиляторов и методов борьбы с ними / Е.Я. Юдин // Труды ЦАГИ. - М.: 1956. - Вып. 713. - 227 с.

29.Шефтель, Б.Т. Аналитический расчет ожидаемого спектра вибрации шарикоподшипника от погрешностей формы поверхностей качения / Б.Т. Шефтель // Подшипниковая промышленность. - 1968. - № 6. - С. 25-29.

30.Лизогуб, В.А. Деформация дорожек качения подшипников при монтаже шпиндельных узлов станков / В.А. Лизогуб, A.M. Фигатнер // Станки и инструмент. -1970. -№ 9. - С. 29-31.

31.Воронков, A.B. Вибрации подшипников в узле редуктора и причины их возникновения / A.B. Воронков, И.А. Булавин // Автомобильная промышленность. - 1980. - № 5. С. 47-51.

32.Чукарин, А.Н. Улучшение виброакустических характеристик подшипниковых узлов металлорежущих станков: Дис. канд. тех. наук. / А.Н. Чукарин - Ростов н/Д, 1985. - 175 с.

33.Справочник по контролю промышленных шумов: Пер. с англ./ Пер. Л.Б. Скрябина, Н.И. Шабанова; под ред. В.В. Клюева. - М.: Машиностроение, 1979. - 447 с.

34.Чукарин, А.Н. Исследование вибраций подшипниковых узлов с демпфирующими втулками / А.Н. Чукарин, Б.Г. Заверняев, Б.П. Игнатов // Надежность строительных машин и оборудования предприятий промышленности строительных материалов: Межвуз. сб. - Ростов н/Д, 1988. -С. 78-82.

35.Чукарин, А.Н. Влияние отклонений дорожек качения колец на их вибрационные характеристики / А.Н. Чукарин. Рост. инст. с.-х. машиностроения. Ростов н/Д, 1982. - Деп. В НИИАВТОПРОМ 26.07.82, №812.

36.Чукарин, А.Н. Статистические исследования отклонений дорожек качения колец подшипников / А.Н. Чукарин // Исследование приводов и тепловых процессов сельскохозяйственного производства: Межвуз. сб. -Ростов н/Д, 1983. - С. 125-127.

37.Чукарин, А.Н. Влияние вибраций встроенных подшипников качения на виброакустическую активность корпусных деталей металлорежущих станков / А.Н. Чукарин, Б.Г. Заверняев, Н.Г. Фуга // Оптимизация и интенсификация процессов отделочно-зачистной и упрочняющей обработки: Межвуз. сб. - Ростов н/Д, 1987. - С. 123-132.

38.Чукарин, А.Н. Расчет звукоизлучения корпуса планетарного редуктора / А.Н. Чукарин, Б.Г. Заверняев, A.M. Медведев // Материалы

всесоюзного совещания по проблемам улучшения акустических характеристик машин. - Звенигород, 27-29 окт. 1988. - С. 120-121.

39.Чукарин, А.Н. О влиянии защитных крышек на шум закрытых подшипников / А.Н. Чукарин, Б.Г. Заверняев // Металлорежущие станки и прогрессивные методы обработки металлов резанием: Сб. ст. - Ростов н/Д, 1977.-С. 17-22.

40.Чукарин, А.Н. Исследование шума закрытых подшипников / А.Н. Чукарин, Б.Г. Заверняев. Рост. инст. с.-х. машиностроения. - Ростов н/Д, 1979. - Деп. В НИИМАШ 30.10.79, № 97/

41.Чукарин, А.Н. Исследование шума подшипников редуктора токарно-револьверного станка мод. 1Н318 / А.Н. Чукарин // Металлорежущие станки: Сб. ст. - Ростов н/Д, 1981. - С. 28-32.

42.Чукарин, А.Н. Влияние внутренних источников на уровни и спектры шума внутри и снаружи корпусных деталей металлорежущих станков / А.Н. Чукарин. Рост. инст. с.-х. манистроения. - Ростов н/Д, 1982. Деп. в НИИМАШ 28.07.82, № 198.

43.Болотов, Б.Е. Метод снижения шума металлорежущих станков / Б.Е. Болотов, С.Н. Панов // Станки и инструмент. - 1978. - № 11. - С. 19-20.

44.Панов, С.Н. Голографические исследования в экспериментальной акустике машин / С.Н. Панов // Материалы всесоюзного совещания по проблемам улучшения акустических характеристик машин, Звенигород. 2729 окт. -М.: 1988.-С. 149-151.

45.Панов, С.Н. Акустическое проектирование корпусных конструкций станочных модулей / С.Н. Панов // Материалы всесоюзного совещания по проблемам улучшения акустических характеристик машин, Звенигород. 2729 окт.-М.: 1988.-С. 151-152.

46.Панов, С.Н. Виброакустика корпусных конструкций станков / С.Н. Панов // Динамика станков: Тез. Всесоюз. Конф. - Куйбышев, 1984. - С. 140141.

47.Козочкин, М.П. Методы снижения шума металлорежущих станков и их узлов: Метод. Рекомендации / М.П. Козочкин. - М.: 1986. - 68 с.

4 8.Перечень вибропоглощающих материалов и конструкций, рекомендованных к применению в народном хозяйстве/ под ред. АКИН АН. -М., 1978.-31с.

49.Тартаковский, Б.Д. Научные и практические вопросы создания серийного производства вибропоглощающих материалов и покрытий и вибродемпфированных конструкций / Б.Д. Тартаковский // Материалы всесоюзного совещания по проблемам улучшения акустических характеристик машин. Звенигород. 27-29 окт. -М., 1988. - С. 36-47.

50.Справочник по судовой акустике / под ред. И.И. Клюкина, И.И. Боголепова. - Л.: Судостроение, 1978. - 379 с.

51.Патураев, В.В. Полимербетоны в технологии станкостроения / В.В. Патураев, А.Н. Волгушев, В. А. Елфимов // Коррозионностойкие строительные конструкции из полимербетона и армополимербетонов. -Воронеж, 1984. С. 3-5.

52.Николаев, В.Т. Снижение шума станка с ЧПУ / В.Т. Николаев, Е.И. Поджаров // Станки и инструмент. - 1985. - № 5. - 32 с.

53.Исследование шума серийных токарно-револьверных станков и разработка мероприятий по его снижению / А.Н. Чукарин и др. // Отчет по НИР. - Ростов н/Д: Инст. с.-х. Машиностроения. 1987. - 60 с.

54.Иванов, Н.И. Основы виброакустики: Учебник для вузов / Н.И. Иванов, A.C. Никифоров. - СПб.: Политехника, 2000. - 482 с.

55.Борьба с шумом на производстве: Справочник / под ред. Е.Я. Юдина. - М.: Машиностроение, 1985. - 400 с.

56.Чукарин, А.Н. О расчете корпусного шума шпиндельных бабок станков токарной группы / Чукарин А.Н., Феденко A.A. // Надежность и эффективность станочных и инструментальных систем. - Ростов н/Д, 1993. -С. 74-78.

57.Расчеты на прочность в машиностроении / под ред. С.Д. Пономарева. - М.: Машгиз, 1959. - 884 с

58.Чукарин, А.Н. Теория и методы акустических расчетов и проектирования технологических машин для механической обработки / А.Н. Чукарин. - Ростов н/Д, 2004.

59.Бондаренко, В. А. Уточнение расчета акустических экранов устанавливаемых в производственном помещении / В.А. Бондаренко, И.В. Богуславский, С.С. Подуст // Вестник ДГТУ, №1.-2014. -С. 93-97.

60.Никофоров A.C. Акустическое проектирование судовых конструкций. - JL: Судостроение, 1990. - 200 с.

61.Бондаренко, В. А. Моделирование шумообразования корпуса редукторов повышенной мощности при виброизоляции подшипниковых узлов / В.А. Бондаренко, А.Н. Чукарин // Вестник РГУПС 2013. №1 (49). С 7-11

62.Спиридонов, В.М. Применение энергетического метода для расчета уровней звуковой вибрации / В.М. Спиридонов// Борьба с шумом на судах. -Л.: 1965.-с. 108.

63 .Никифоров, A.C. Вибропоглощение на судах. / A.C. Никифоров. -Л.: Судостроение, 1979. - 185 с.

64.Ривин, Е.И. Динамика привода станков. / Е.И. Ривин -М.: Машиностроение, 1966.

65.Вейц, В.Л. Динамика машинных агрегатов. / В.Л. Вейц. - М.: Машиностроение, 1969. - 368.с.

66.Динамика машин и управление машинами. Справочник / под ред. Г.В. Крейнина. - М.: Машиностроение, 1988. - 239 с.

67.Вейц, В.Л. Динамика управляемых машинных агрегатов / В.Л. Вейц, М.З. Коловский, А.Е. Кочура, - М.: Наука, 1984 - 352 с.

68.Мещеряков, В.Н. Математическое описание механической части группового электропривода тонкой стальной полосы / В.Н. Мещеряков, C.B. Усов //Электротехнические комплексы и системы управления №1, 2010.

69.Кудинов, В. А. Динамика станков / В А. Кудинов. - М.: Машиностроение, 1967-359с

70.Иванов, С.И. Влияние вибраций на путь трения / С.И. Иванов, Н.Г. Снежина // Проблемы синергетики в трибологии, трибохимии, материаловедении и механике: материалы 8-й междунар. науч. -практ. конф. 05.11.2009 / ЮРГТУ,- Новочеркасск: 2009.- С.31 - 34.

71 .Громаковский, Д.Г. Концептуальный подход в задачах обеспечения высокой износостойкости поверхностей узлов трения / Д.Г. Громаковский // Трение и смазка в машинах и механизмах, 2008.- №3- С.33 - 38.

72.Сугимото, Т. Вибрации при трении / Т. Сугимото // Дзюнкацу, 1975,- Т.20.- №12,- С.8 - 16. Перевод №Б-24841

73.Кохановский, В. А. Износостойкость металлополимерных трибосистем при низкочастотном вибронагружении / В.А. Кохановский, С.И. Иванов, Н.Г. Снежина // Вестник Дон. гос. техн. ун-та, 2011,- Т. 11,- №3(54).-С.441-443

74.Колесников, И.В. Основы акустического проектирования кабин машинистов (теория и практика) / И.В. Колесников, Ю.В. Пронников, А.Н. Чукарин // Монография. - Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2012. - 120 с.

75.ГОСТ 12.1.003-83 (CT СЭВ 1930-79) «ССБТ. Шум. Общие требования безопасности».

76.ГОСТ 12.1.050-86 «ССБТ. Методы измерения шума на рабочих местах».

77.ГОСТ 23023-85 «Шум. Методы установления значений шумовых характеристик стационарных машин».

78.ГОСТ 27408-87 (CT СЭВ 5711-86) «Шум. Методы статистической обработки результатов определения контроля уровней шума, излучаемого машинами».

79.ГОСТ Р 51400-99 (ИСО 3743-1-94, ИСО 3743-2-94). Шум машин. Определение уровней звуковой мощности источников шума по звуковому

давлению.Технические методы для малых переносных источников шума в реверберационных полях в помещениях с жесткими стенами и в специальных реверберационных камерах.

80.ГОСТ Р 51401-99 (ИСО 3744-94). Шум машин. Определение уровней звуковой мощности источников шума по звуковому давлению. Технический метод в существенно свободном звуковом поле над звукоотражающей плоскостью.

81.ГОСТ Р 51402-99 (ИСО 3746-95). Шум машин. Определение уровней звуковой мощности источников шума по звуковому давлению. Ориентировочный метод с использованием измерительной поверхности над звукоотражающей плоскостью.

82.СанПиН 2.2.4./2.1.8.582- 96 «Гигиенические требования при работах с источниками воздушного и контактного ультразвука промышленного, медицинского и бытового назначения. Санитарные правила и нормы».

83.ГОСТ 16519-2006 (ИСО 20643:2005) "Вибрация. Определение параметров вибрационной характеристики ручных машин и машин с ручным управлением. Общие требования"

84.ГОСТ 12.1.012-90 «ССБТ Вибрационная безопасность. Общие требования».

85.ГОСТ 12.1.043-84 "ССБТ «Вибрация. Методы измерения на рабочих местах в производственных помещениях».

86.ГОСТ 12.4.012-83 «ССБТ. Вибрация. Средства измерения и контроля на рабочих местах».

87. Бондаренко, В.А. Выбор гидродинамического режима смазывания для снижения виброактивности подшипниковых узлов редукторов / В.А. Бондаренко // Журнал теоретических и прикладных исследований. -Известия ИУИ АЛ, 1-2 (27-28). 2012 - С. 19-22

88. Бондаренко, В.А. Уточнение расчета виброизолирующей системы подшипниковых узлов редукторов / В.А. Бондаренко // Журнал

теоретических и прикладных исследований. - Известия ИУИ АП, 1-2 (31-32). 2013-С. 3-10