Информация о клиенте#
Заказчик — крупный производитель горнодобывающего оборудования. Его редукторы работают в режиме непрерывной тяжёлой эксплуатации, а агрегат, охваченный данным проектом, работал с уровнем шума 92 dB. Такой уровень шума влиял на рабочую среду вокруг машины и сокращал срок службы зубчатых компонентов внутри редуктора. В редукторе такого класса зубчатая пара является основным источником возбуждения, поэтому работы по улучшению начали с геометрии зубьев и производственного процесса, а не с корпуса.
Требования и сложности#
- Снизить эксплуатационный шум редуктора
- Исходный зубчатый комплект был изготовлен только методом зубофрезерования, поэтому точность зубьев была низкой — на уровне GB grade 8
- Профиль зуба не имел модификации, а удар при каждом входе в зацепление был значительным
- Шероховатость поверхности зубьев была грубой — Ra ≥ 3.2 μm
- Увеличить срок службы зубчатых колёс и продлить интервал технического обслуживания, который составлял 3 месяца
Решение и процесс#
- Перепроектирование параметров зубчатой передачи - Параметры зубчатой передачи были перепроектированы так, чтобы коэффициент перекрытия был оптимизирован, а изменение жёсткости зацепления снижено. Более высокий коэффициент перекрытия распределяет нагрузку между большим числом пар зубьев в каждый отдельный момент времени, что снижает динамическую нагрузку, воспринимаемую каждой боковой поверхностью.
- K-образная модификация профиля - Для профиля зуба была применена K-образная модификация 0.02~0.04 mm. Модификация компенсирует прогиб зуба под нагрузкой и смягчает передачу нагрузки от одной пары зубьев к следующей, поэтому удар при зацеплении больше не является резким скачком.
- Переход от зубофрезерования к шлифованию - Технологический маршрут был изменён с зубофрезерования на зубошлифование, что повысило точность зубьев до DIN 5 grade. Шлифование после термической обработки устраняет искажения, оставшиеся после зубофрезерования, и упрочняет боковую поверхность с контролируемой геометрией.
- Шероховатость поверхности зубьев - Шлифование также довело шероховатость поверхности зубьев до Ra ≤ 0.4 μm, снижая трение и шумовое возбуждение, обусловленное грубой боковой поверхностью.
Результат и обратная связь#
- Эксплуатационный шум снизился с 92 dB до 78 dB, то есть на 14 dB
- Срок службы зубчатых колёс увеличен на 40%
- Интервал технического обслуживания увеличился с 3 месяцев до 12 месяцев
