8. Методы уменьшения шума судовых редукторов и зубчатых передач механизмов

Величина уровня шума зубчатых передач зависит от окружной скорости колес, размеров передачи и качества ее изготовления. Оценка уровня шума редуктора на расстоянии 1 .м от корпуса в зависимости от его размеров может производиться по выражению

19619\* MERGEFORMAT (.)

где S – эффективная излучающая поверхность колеблющегося зубчатого колеса, которая зависит от его размеров и формы колебаний; а – амплитуда колебаний колеса; f – частота колебаний.

При проектировании редукторов необходимо стремиться к ограничению скорости вращения колеса и уменьшению его размеров, Это может быть достигнуто применением двухступенчатых редукторов. При неизменной мощности передачи уменьшение скорости вращения колес дает больший эффект обесшумливания, нежели уменьшение нагрузки на зубец.

Уменьшение модуля зубчатых колес и увеличение числа зубцов в допустимых пределах также приводят к снижению шума вследствие уменьшения размеров и окружной скорости колес.

Специальные виды зацепления – глобоидальные, геликоидальные, двушевронные, как правило, менее шумны, чем зацепления с прямым зубцом.

Основным мероприятием по уменьшению вибраций и шума зубчатых колес данного типа и данной мощности является повышение точности их изготовления. Допускаемые по шуму ошибки в шаге в зависимости от окружной скорости зубчатых колес не должны превышать следующих значений, указанных в табл. 8.1.

Значения получены расчетным путем, исходя из требований, чтобы шум редуктора на расстоянии 1 м не превышал 70 дБ. Эти значенияхорошо совпадают с практическими данными о точности нарезания зубчатых колес, необходимой для получения малошумных редукторов.

Таблица 8.1. Граничные значения при расчете малошумных редукторов.

U, м/сек	, мк
100	16
50	20
20	35
10	70
5	140
2	350

Установлено, что с ростом числа зубцов делительного колеса станка величина циклической ошибки на нарезаемом колесе быстро убывает. В связи с этим в настоящее время применяются станки с большим числом зубцов делительного колеса.

Для уменьшения погрешностей, возникающих при нарезании зубчатых колес и связанных с делительной цепью станка, применяется коррекционное устройство конструкции ЦНИИТмаш. Неровности на поверхности зубцов, вызываемые погрешностями делительной цепи зубофрезерного станка, могут удаляться после изготовления и обкатки редуктора путем шлифования и шабрения зубцов, а также обкаткой колес пастой ГОИ.

Существенным фактором, в значительной степени определяющим интенсивность вибраций и шума в области низких и средних частот, является балансировка шестерни и колес редуктора, и в особенности высокооборотных шестерен и ротора турбин. Тщательная динамическая балансировка ротора турбины, муфты и шестерни, а также применение при нарезке зубчатых колес коррекционного устройства ЦНИИТмаш позволили снизить шум редуктора судового турбогенератора с 106 до 96 дБ.

На шум редукторов турбоагрегатов оказывают влияние характер смазки, а также конструкция колеса вне области зацепления. Так, с увеличением жесткости соединения обода и ступицы колес уровень шума, создаваемый редуктором, снижается на величину до 6-8 дБ.

Вибрацию колес, а следовательно, и шум, создаваемый ими, можно снизить с помощью различных демпферов трения. Роль таких демпферов могут играть резиновые шайбы, прижатые к торцовой поверхности зубчатых колес.

Ослабление шума зубчатых колес и устранение из его состава высокочастотных составляющих достигаются применением для изготовления колес материалов с более высоким демпфированием, чем у конструкционных сталей. В последнее время все большее распространение при изготовлении деталей редуктора находят пластические массы. Делаются попытки применить пластмассы для изготовления шестерен редукторов, прокладок между зубчатым венцом и ступицей колеса, деталей корпуса и т. д. Замена только стальных крышек редуктора пластмассовыми (стеклоткань с полиэфирной пропиткой) приводит к снижению шума на 2-8 дБ, а на высоких частотах до 15 дБ (рис. 8.1).

Рис. 8.1. Влияние материала крышки редуктора на спектр его шума

1 – стальная крышка; 2 – крышка из пластмассы.

Применяются также двухстенные корпуса редукторов, у которых промежуток между стенками заполнен вибродемпфирующей массой, например битумом. В американском флоте проводились успешные опыты по облицовке вибропоглощающим покрытием стенок картера редукторов. Вокруг корпуса редуктора могут устанавливаться дополнительные звукоизолирующие кожухи, на внутренней поверхности которых укрепляется поглотитель воздушного звука.

Для уменьшения вибраций, передаваемых на фундамент и через него в другие помещения судна, целесообразно вводить между валами отдельных агрегатов виброизолирующие муфты и весь турбозубчатый агрегат устанавливать на амортизаторах.

Выбор тех или иных методов борьбы с шумом редукторов определяется после испытаний головного образца и изучения его спектра шума. Некоторые рекомендуемые для этого методы в зависимости от характера спектра шума приведены в табл. 8.2.[3]

Таблица 8.2. Мероприятия по уменьшению шума редукторов[3]

Характер спектра	Основной источник шума	Рекомендуемый метод уменьшения шума
Группа 1	Погрешности шага и угла наклона зубца	Шлифование поверхности зубцов. Сдвиг фаз накопленной ошибки (у шевронных колес)
Группа 2	Большие погрешности шага, возникающие вследствие нарезания передачи изношенными фрезами	Перенарезка колес и шестерен новыми (неизношенными) фрезами. Демпфирование колеса резиновыми накладками
Группа 3	Погрешности шага, не регулярные погрешности, возникающие при закалке колес	Шлифование поверхности зубцов
Группа 4	Неровности на поверхности зубцов, вызванные погрешностями делительного колеса зубофрезерного станка	Шлифование поверхности зубцов; шабрение неровностей; обкатка передачи полировальной пастой. Перенарезка колес на станке с большим числом зубцов делительного колеса
Группа 5	Погрешности шага. Дисбаланс шестерни, колес и муфт. Радиальное и торцовое биение зубчатого венца относительно шеек	Шлифование поверхности зубцов. Динамическая балансировка. Более точное изготовление заготовок зубчатых колес и шестерен

Вывод

Судовые шумоглушители должны обладать характеристиками, которые в значительной мере определяют величину уменьшения уровня шума. Такими характеристиками следует считать незначительные потери мощности и малую массу, т. е. мощность ГТД с шумоглушигелем должна быть такой же, как и у ГТД с обычным газоходом, а масса газохода с шумоглушителем не должна значительно превышать массу обычного газохода.

Желание снизить сопротивление на выхлопе, габариты и массу газоотводных устройств приводит к тому, что в судовых ГТД не всегда применяют глушители шума выхлопных газов.[4]