浅谈清洁机械行星减速机噪音的改善

刘冀

摘 要：清洁机械行星减速机是一种常用的清洁设备，对运转噪音和异响要求特别高。我司在长期的生产实践中，摸索了改善行星减速机噪音的各项因素，并使用数学处理工具进行优化。通过实施改进措施，较大地提高了合格率，保证了产品质量。

关键词：清洁机械；减速机；噪音

1 问题的提出

小型清洁机械的单刷式刷盘电机，使用的是行星式齿轮减速机。由于该行星式齿轮减速机多用于宾馆、酒店等高档消费场所，消费者对此类机械的噪音要求很高。实际使用中，客户要求在1英寸（2.5cm）的距离上，噪音水平达到74dB以下，这就对减速机的制造和装配精度提出了很高的要求。

我司在长期的生产实践中，对齿轮箱的各组成部件精度与齿轮箱最终的噪音关系进行了摸索。经过长期地验证，我们对中心轴的表面质量和精度情况、盘齿轮的精度情况以及内齿轮的精度情况对整機的质量水平的影响进行了相关验证，并通过这些质量参数优化、固化加工参数，培养了现场生产人员的业务水平，提升了整体的市场竞争力。

2 齿轮箱的主要结构

FR66型行星减速机不同于典型的NGN型行星减速机，以中心齿轮轴（下称：中心轴）作为输入轴，将电机的功率和扭矩转递给行星轮，行星轮安装在固定的行星架上，行星轮将转矩传递给内齿圈，内齿圈外圆作为执行零件的安装外圆。

3 齿轮箱的主要不良现象

齿轮箱的主要不良是指不能满足客户需求。对于清洁机械使用的齿轮箱而言，主要不良为噪音偏大和异响，其中异响主要分为磕碰声、呼噜声等。

3.1 中心轴碰伤对齿轮箱噪音的影响

该款中心轴使用滚齿工艺，齿轮加工到位后，进行QPQ热处理。该热处理虽然能够满足齿轮需要的高硬度、长寿命和低变形量，但是工艺复杂，在不同工艺中间容易碰伤。

由于热处理后齿轮的颜色为黑色，碰伤容易发现，对于同一批产品，由于供应商生产失误，产生了碰伤中心轴497件，以及非碰伤中心轴582件。我司对其装机结果验证，如表1所示。

使用Minitab对结果进行卡方检验，对于OK和NG的数量，卡方期望计数和卡方贡献，如表2所示。

从P值（P<0.05）可以看出，碰伤与非碰伤中心轴，与产品的异响表现有直接的关系。

为了改善热处理碰伤，通过对于中心轴的热处理流程进行检验发现，氮化后进行超声波清洗时，如果没有专用的工装对中心轴进行摆放，产品很容易相互碰撞。此外，经过超声波清洗后，供应商要将产品进行包装后发运到我司，由于清洗区和包装区处于工厂的两端，运输有跌落风险，亦会造成碰伤。通过设计使用专用夹具，将其从包装区移到清洗区旁边，产品的碰伤情况有较大改善。

3.2 中心轴精度对齿轮箱噪音的影响

中心轴与电机直接相连，其转速是最高的。齿轮箱出现噪音问题，我们第一时间对中心轴的精度水平进行验证。

齿轮公差组主要分为三类：一是影响传递的准确性；二是影响运动的平稳性；三是影响载荷分布的均匀性。由前文，客户最在乎的是齿轮的异响和噪音水平，这和运动的平稳性直接相关，应重点关注以下参数：齿形公差ff，一齿径向综合公差fi"，一圈径向综合公差Fi"。

实际生产中，齿形、齿向公差都能达到 GB-7级要求，但是一齿、一圈径向综合公差，由于设备、产品齿坯精度有变化，会在一定范围内变动。

设计图纸要求：fi"<0.018mm，Fi"<0.038mm，使用此验收标准生产的齿轮，合格率不高。对此，我们收严了公差，fi"<0.015mm，Fi"<0.025mm。两组装机情况如表3所示。

针对噪音水平，使用Minitab进行对于两种跳动水平（A，B）进行单因数方差分差（ANOVA）分析，结果显示：P=0.011<0.05，有统计学差异，显示跳动减小对齿轮箱的噪音有明显的改善作用，如表4所示。

通过改善机床在切削时的母线，选用合适的工艺参数，可以优化一齿一圈的跳动值，从而进一步改善产品的噪音水平。

3.3 内齿轮的精度情况对齿轮箱噪音的影响

内啮合齿轮由于结构紧凑，其传动根据传动比和其他要求确定齿数后，还不能保证内齿轮的顺利安装和正常运行，还要考虑各种影响。在实际生产应用中，我们对加工内齿轮的刀具进行重新设计，采用减小齿根圆角、增大齿顶圆角的方式，改善啮合时的传动平稳性，从而大幅提升了整体振动。

4 结语

在此款齿轮箱的生产中，我司的技术人员对各方面因素进行验证，最终通过改善中心轴热处理碰伤、改善中心轴综合误差以及优化内齿轮刀具设计，最终使该产品长期生产合格率达99.5%以上，获得了用户的一致认可。

参考文献

[1]贺继杰，熊红斌.关于行星减速机噪音的研究[J].黑龙江科技信息，2013，（14）：126.

[2]成大先.机械设计手册（单行本）——弹簧·起重运输件·五金件[M].化学工业出版社，2004.

（作者单位：佛山市顺德区金泰德胜电机有限公司）