滚轮传动系统振动噪声控制方法探讨

周德宇

（江苏亚威机床股份有限公司，扬州 225200）

滚轮传动系统振动噪声控制方法探讨

周德宇

（江苏亚威机床股份有限公司，扬州 225200）

本文在阐述滚动传动系统的基本结构后，对滚轮系统辐射噪声的影响因素进行研究，并针对滚轮传动系统振动噪声采取了一定的降低噪声措施。

滚轮传动 系统振动 噪声控制

引言

随着时代的发展，劳动力市场的一线生产工人异常缺乏。因而，工业与劳动力市场存在着一定的矛盾。很多工人不愿意去生产企业工作的原因之一，是因为很多生产企业环境恶劣，特别是噪声污染严重，这无疑阻碍了社会经济的发展。鉴于目前对滚轮传动系统的振动与噪声问题的研究很少，本文的研究具有一定的学术价值。例如，滚轮传动系统在开卷线产品上的应用可以达到很好的降噪效果，其人性化的设计不但一定程度上改善了工人的工作环境，还能提升工作效率。

1 滚轮传动系统的基本结构

滚轮传动系统往往在机器设备和动力传动部件中使用。滚轮传动系统的基本结构一般包括被动件和基座部件两部分。基座部件的主要构成有主动滚轮、从动滚轮、轴承座、传动轴及底座。例如，有一种实用发明摩擦滚轮传动装置，主要部件是型材支架、多个摩擦滚轮及链条。它的型材支架形状为长条形。将摩擦滚轮传动装置安装在生产流水线，在型材支架下面设置有链条双腔道以及型材支架一侧有滚轮腔道。这个结构中，每个摩擦滚轮具有一致的结构。此摩擦滚轮的构成部件包括三部分，即链轮、滚轮和摩擦弹簧。链轮的构成部件是齿轮体以及柱形筒体。链轮的齿轮体处于型材支架链条双腔道的上腔位置，链轮的连接方式是由轮轴活动连接，链轮的柱形简体上通过摩擦弹簧与滚轮相互连接起来。

摩擦滚轮传动装置的传动方式比较先进，采用了一种新型的生产线传动装置。这种传动装置跟以往的生产线比较，具有很多优点。比如，该传动装置噪音小、传动速率较大，便于维修，工作效率较高，使用寿命较长。

2 滚轮系统辐射噪声的影响因素研究

2.1 轮对尺寸偏差对滚轮系统辖射噪声的影响

滚轮传动系统在尺寸偏差方面的噪音源一般有两种。一种是因为滚轮表面加工精度不高而导致滚轮尺寸偏差，从而在滚轮滚动过程中产生振动而产生噪音。另一种是在滚轮传动系统中，滚轮安装位置的偏差而导致的振动外辐射噪音。

2.2 滚轮摩擦对滚轮系统辐射噪声的影响

滚轮传动系统辐射噪声的主要来源是主从动滚轮跟支撑滚轮这些机构之间的相互作用导致的辐射噪声。滚轮之间接触点相互作用力可分为两部分：一部分是法向力，另一部分是切向分力。法向作用力一般的表现形式是滚轮与滚轮之间的撞击而致使滚轮传动系统中的被动件发生弯曲振动。切向作用力一般的表现是滚轮与滚轮相互之间的摩擦，这种摩擦导致滚轮传动系统中的被动件因扭转振动而产生辐射噪声。

2.3 增加阻尼层对滚轮系统辖射噪声的影响

有关实验表明，如果在振动物体表面增加一些阻尼材料层，那么就可以起到较好的降低噪音的效果。阻尼材料减低噪音的原理，是振动物体表面的阻尼材料会随振动物体表面振动而振动。在阻尼材料振动的过程中，材料内部发生错位摩擦，振动能量被大量消耗，所以会产生较多的热能散发，从而实现减小振动和减低噪音的目的。

2.4 滚轮系统转动惯量对辖射噪声的影响

滚轮系统的工艺阶段有多个。各阶段，辐射的噪音各不相同。在滚轮系统的工艺阶段中，主要阶段是高度段。这个阶段的辐射噪音最大。颗粒粉末状是滚轮系统的负载，随着该系统的转速逐渐提升而成型。当该系统达到高速段后，负载逐渐定型。但实际情况往往是因为初始状态差异大，使得定型状态进一步产生误差。此外，被动件轴线也会导致分布不均匀的问题发生。当负载分布不均匀时，将会改变被动件的转动惯量。

3 滚轮传动系统振动噪声降低措施

滚轮系统主要的构成部件是滚轮、轴承座、被动件及底座等。这些滚轮系统产生的振动噪声来源主要是滚轮之间的互相作用。可以针对上述部件，进行以下几个方面的改进。

3.1 使用新型陶瓷轴承的结构设计

经过一定的试验测试，可知轴承座近场噪声较大。所以，如果能对轴承结构进行改进，那么就能在很大程度上减小轴承座的辐射噪声。这对于减小滚轮系统的整体噪声意义较大。

3.2 采用低噪声滚轮结构

由于原滚轮结构是纯钢结构，刚度大，容易产生很大的冲击振动，进而导致辐射噪音。因此，如果能对滚轮结构进行改变，如增加阻尼材料，从而对滚轮振动产生一定的吸收作用，以降低滚轮在运转过程中互相作用而产生的冲击力。

3.3 使用低噪声滚轮系统

3.3.1 阻尼材料的选择

针对车间滚轮系统的实际状况，可进行现场测试，如在滚轮表面添加一层阻尼材料做测试。选择阻尼材料时前提，是将材料的基本使用强度考虑在内。

3.3.2 加工制作工艺

进口阻尼材料作为一种聚氨酷复合材料，具有高强度的特性。这种材料处于交变应力作用时，较易发生内热。如果这种内热不能在短时间内散发，就会使材料融化或者变成液态。所以，滚轮表面的聚氨酷复合材料层应选择合适的厚度，以方便内热外散。

3.4 滚轮系统增加阻尼层后对系统的降噪效果研究

为对滚轮系统增加阻尼层后的降噪效果进行研究，下面设计了一个跟轮传动系统相似的微小模型。

在两种情况下对模型进行比较，即对加入阻尼和不加入阻尼的辐射噪声进行比较。

如图1所示，质量m为被动件，是主动滚轮和支撑滚轮的轴心。k表示被动件与滚轮之间的相互作用和变形。途中的夹角是滚轮与被动件之间的几何位置夹角。

图1 类似滚轮模型

根据有阻尼和无阻尼两种情况下的振幅和相位对比表和频率对照表可知，结构改造后，滚轮模型在固有频率附近频域内，辐射噪声比原噪声低。可见，在滚轮传动系统中加入阻尼材料可降低噪声。

4 小结

本文系统对滚轮传动系统振动噪声原理进行分析和研究，提出了减振降噪的具体措施，并取得了积极的研究成果。在以后的工作中，针对滚轮振动噪声问题，也能较为熟练地运用这些基本原理、方法及途径去分析和研究。

[1]魏鹏勃，夏未，曹艳梅，战家旺.安装阻尼板的钢轨减振性能试验研究[J].北京交通大学学报，2007，31（4）：35-39.

[2]李再帏.减振型阻尼车轮/钢轨理论与试验研究[D].南昌：华东交通大学，2008.

[3]杜隆有，古兴华.新型卧式双铸型离心铸造机滚轮传动系统剖析[J].特种铸造及有色合金，1996，（6）：33-34.

Discussion on Control Method of Vibration and Noise of Rolling Wheel Drive System

ZHOU Deyu
(Jiangsu Yawei machine tool Limited by Share Ltd, Yangzhou 225200)

In this paper, after the basic structure of rolling transmission system, the influence factors on the radiation noise of the roller system are studied, and the noise reduction measures are taken for the vibration and noise of the rolling wheel drive system.

roller drive, system vibration, noise control