Dişli iletimler için gürültü azaltma nasıl tasarlanır

Dişli Türleri ve Malzemeleri

1. Dişli türleri

Pürüzsüz iletim ve düşük gürültü açısından bakıldığında, helis silindirik dişliler aynı anda daha fazla diş temasına sahip olup toplam eşleşen sertlikte daha kararlı bir değişime neden olur. Bu nedenle, titreşim ve gürültü düz dişli silindirik dişlilere göre daha düşük olabilir ve bazen yaklaşık 12 dB'ye kadar düşebilir. Balık sırtı dişlilerde ise sıkı hizalama gerektiği için küçük hatalar veya düzensiz aşınma bile yük dağılımını ve iletim pürüzsüzlüğünü etkileyebilir. Bu yüzden silindirik dişliler arasında gürültüyü azaltmada en iyi tip helis silindirik dişlilerdir. 1969'dan 1987'ye kadar Mısır'ın Kahire şehrindeki Ain-Shams Üniversitesi'nden Profesör A. Atfia, involüt helis dişliler, tek dairesel yay dişliler ve çift dairesel yay dişliler üzerinde deneysel araştırmalar yaptı. Farklı yükler ve hızlar altında bu üç diş profili arasındaki gürültüyü karşılaştırdı. Çalışma, bu üç diş profili arasında en düşük gürültüye sahip olanın ve iletilen yüke ile çalışma hızına en az etkilenenin involüt helis dişliler olduğunu, bunu tek dairesel yay dişlilerin izlediğini ve en kötü durumun çift dairesel yay dişlilerde olduğunu gösterdi.

2. Dişli malzemeleri

Isıl İşlem ve Yağlama Yöntemleri: Bu faktörlerin tümü sistem gürültüsünü etkiler. Genel olarak, iyi sönümleme özelliklerine sahip malzemelerden yapılan dişliler gürültüyü azaltabilir. Ancak iyi sönümleme özelliklerine sahip malzemeler genellikle düşük mukavemet değerlerine sahiptir ve her durumda kullanılamaz. Örneğin fenol reçinesi ve naylon, genellikle dikiş makineleri gibi hafif endüstriyel makineler için hafif yüklerde çalışan dişlilerin imalatında kullanılır. Gürültüyü azaltmak amacıyla, yük taşıyan çelik dişlilerin diş yüzeylerine sülfürleme veya bakır kaplama uygulanabilir. Diş yüzeylerine sülfürleme amacı, sürtünme katsayısını düşürmektir. Bakır kaplama türbin dişlilerinde dişlilerin temas doğruluğunu artırmak amacıyla kullanılmıştır. Dişli ısıl işlemi de gürültüyü etkiler. Örneğin sertleştirme işleminden sonra dişlilerin sönümleme özellikleri kötüleşir ve gürültü 3-4 dB artar. Bu nedenle düşük mukavemet ve aşınma direnci gerektiren dişliler sertleştirilmeye gerek yoktur. Yağın ve doldurma yönteminin etkisi açısından, genel görüş, gürültünün yağ hacmi ve viskozitenin artmasıyla azalması doğrultusunda olmasıdır. Bunun nedeni, yağın sönümleme etkisi olup, eş çalışan diş yüzeyleri arasında doğrudan teması engelleyebilmesidir. Yağ banyo yağlaması kullanıldığında, dişli gürültüsü yağ seviyesine bağlı olarak değişir; yani farklı dişli kutularının optimal yağ seviyeleri farklıdır.

Dişli geometrik parametreleri

1. Modül
Büyük yük iletiminde, dişli eşleşmesinin dinamik uyarması esas olarak dişlerin eğilme deformasyonundan kaynaklanır ve dişlerin eğilme rijitliği modül ile orantılıdır. Bu nedenle, modülü artırmak dişlerin dinamik uyarmasını azaltabilir ve böylece gürültüyü azaltabilir. Ancak küçük yük veya hiç yük iletiminde durum farklıdır. Bu durumda, diş hatasının etkisi diş deformasyonunun etkisinden çok daha büyük olacaktır. Modül büyüklüğünün gürültüye etkisini dişli işçiliği hatası açısından değerlendirmeliyiz. Örneğin, hatve hatası ΔP aşağıdaki formül ile hesaplanabilir:
δP＝C1 +C2M+C3 (1)
nerede
do——dişli pitch çapı
M——modül
C1, C2, C3——ilgili sabitler
Ve diş profili hatası Δf aşağıdaki formül ile hesaplanabilir:
δf＝C4M+C5 (2)
burada C4 ve C5 ilgili sabitlerdir.
Formüller (1) ve (2)den görülebileceği gibi yukarıdaki iki hata doğrudan modül ile ilişkilidir ve modül ne kadar büyük olursa, diş profili hatası da o kadar büyük olur ve gürültü artar. Bu nedenle, dişli mukavemetin izin verdiği ölçüde küçük yükler veya hiç yük taşınmadığı durumlarda modülün mümkün olduğunca küçük olması gerekir.

2. Dişli diş sayısı
Eğer modül değişmezse, diş sayısını değiştirmek dişli çapını ve dişli yüzey alanını değiştirecektir. Böylece dişlinin gürültü yayma alanının değişmesi gürültünün değişimine neden olur. Genel olarak, gürültü büyüklüğü, titreşim kaynağının enerjisinden çok, gürültünün yayılma alanına bağlıdır. Akustik prensibe göre, dişli bir dairesel levha olarak kabul edilirse, havaya yayılan ses gücü WR
aşağıdaki formülle hesaplanabilir:
(3) Burada: F——sinüs yasasına göre değişen uyarılma kuvvetinin etkin değeridir
R——dairesel levha çapı
o——yüzey yoğunluğu
p——hava yoğunluğu
ω——açısal frekans
C——sabit
Formül (3) ten, dairesel plakanın çapı arttıkça gürültünün keskin bir şekilde artacağı görülebilir. Bu nedenle dişli tasarlarken dişlinin çapı mümkün olduğu kadar küçük tutulmalıdır. Ayrıca formül (1) ve (2) den diş hatvesi hatasının dişli çapıyla ilişkili olduğu halde diş profili hatasının çapa bağlı olmadığı görülmektedir. Bu yüzden çapın küçültülmesi dişlinin işlenme hassasiyetinin sağlanmasında zorluğu artırır.

3. Diş genişliği
Diş genişliğindeki değişikliklerin gürültüyü etkilemesinin nedeni farklı enerji sönümlemesidir. Bu yüzden daha büyük diş genişliğine sahip dişliler daha iyi sönümleme özelliğine sahiptir ve daha düşük gürültü seviyesi üretir.

4. Temas oranı
Kontakt oranı artırmak: Kontakt oranı, dişli iletiminin gürültüsünü azaltabilir. Birincisi, kontakt oranın artması tek bir diş çiftine gelen yükü azaltır. Bu, dişlerin eşleşmesi ve ayrılması sırasında yük darbesini azaltarak dişli gürültüsünü düşürür. İkincisi, temas halindeki diş sayısı arttıkça, tek bir diş çiftinin iletim hatası ortalama etkisiyle azalır ve böylece dişlerin dinamik uyarması azalmış olur. Ayrıca, dişli gürültüsünü etkileyen neredeyse tüm dişli parametreleri aslında kontakt oranına olan etkilerinden kaynaklanmaktadır. Örneğin, 1-3 arası kontakt oranına sahip silindirik dişlilerde, basınç açısını azaltmak, modülü azaltmak ve baş yüksekliğini hafifçe artırmak artan kontakt oranı nedeniyle dişli gürültüsünü azaltır. Elbette, basınç açısını azaltmak dişlerin esnekliğini artırır ve aynı zamanda dinamik uyarmayı azaltır, bu da gürültü azaltım açısından faydalıdır.

5. Helis açısı
Helisel dişliler, dişin bir ucundan kademeli olarak dişlendiği için, dişlenme darbesi küçük olur ve gürültü düşük olur. Genel olarak, helis açısı arttıkça temas oranı artar ve gürültü azalır. Ancak, helis açısı daha büyük olduğunda gürültü azaltma etkisi, helis açısı daha küçük duruma göre daha kötü olur. Bunun nedeni, daha büyük helis açısı işlemenin ve montajın daha zor olmasına neden olur ve dolayısıyla gerçek bindirmeyi etkiler.

6. Diş modifikasyonu, şekillendirme ve yer değiştirme
Dişlilerin gerçek çalışma durumunda, dişlerin, tahrik milinin ve dişli kutusunun deformasyonu dişlenme sırasında girişim ve darbeye neden olur ve bunun sonucunda güçlü titreşim ve gürültü meydana gelir. Bu nedenle, dişlenme deformasyonunu telafi etmek için modifikasyon, şekillendirme ve yer değiştirme uygulanarak titreşimi ve gürültüyü azaltmak mümkündür.