Dans les domaines du transport ferroviaire moderne, de l'aviation et des équipements mécaniques haut de gamme, la transmission des engrenages exige non seulement une efficacité et une fiabilité élevées, mais également d'excellentes performances NVH (bruit,VibrationLe niveau de NVH affecte directement l'expérience utilisateur et la durée de vie, et a également une incidence profonde sur les coûts d'entretien des équipements et l'image de marque.Cet article présentera systématiquement les méthodes d'essai, facteurs d'influence et stratégies d'optimisation pour les engins NVH.

1L'importance de la NVH dans les boîtes de vitesses

Lors de la transmission des engrenages, toute erreur géométrique minime, déviation de montage ou défaut de matériau peut être convertie en sources de vibrations et de bruit lors du maillage.Le bruit élevé affecte non seulement le confort des passagers, mais aggrave également les dommages causés par la fatigue aux composants tels que les roulements et les engrenages.Sans modifier le matériau et le schéma de transmission, grâce à des essais scientifiques NVH et à l'optimisation,nous pouvons obtenir les deux avantages de la réduction du bruit et de l'amélioration de la durée de vie.

Les vibrations et le bruit générés dans la boîte de vitesses sont transmis à d'autres parties du véhicule par la réponse du boîtier.et les voies de transmission comprennent le boîtier de roulement de l'arbre des engrenages et le boîtier d'air des engrenages.

2Principales sources de bruit des engins

Erreurs de profil dentaire et d'hélice: les maillages inégaux causés par ces erreurs entraînent un choc de maillage, ce qui entraîne une augmentation des pics de bruit.

Roughness excessive de la surface de l'engrenage: elle affecte directement l'état de contact du maillage et génère un bruit à haute fréquence.

Excentricité de l'assemblage et écoulement radial: Cela provoque une force inégale sur les points de maillage, ce qui entraîne un bruit périodique.

Superposition de la fréquence de résonance: lorsque la fréquence de maillage de l'engrenage est proche de la fréquence de résonance de la boîte, de l'arbre ou de la structure externe, le bruit sera considérablement amplifié.

3. Méthodes d'essai du bruit des engrenages

3.1 Mesure acoustique

Utiliser des microphones à champ libre pour mesurer le niveau de pression acoustique (dB) de la boîte de vitesses pendant le fonctionnement.

L'analyse de l'intensité sonore permet de localiser les principales sources de bruit.

L'essai doit être effectué dans une chambre anechoïque ou un environnement semi-anechoïque afin d'éviter les interférences du bruit ambiant.

Par exemple, dans les essais acoustiques des tramways, des ensembles de microphones sont utilisés pour détecter les sources de bruit dans des composants tels que le corps du tramway, la structure du bogie et les éléments des roues.Les régions acoustiques impliquent la boîte de vitesses, le couvercle du bogie, etc.

3.2 Analyse des vibrations

Utiliser des accéléromètres triaxiaux pour enregistrer les signaux de vibration dans les différentes directions de la boîte de vitesses.

Par l'analyse FFT (transformation de Fourier rapide), convertir les signaux vibratoires en spectrogrammes afin de déterminer la présence de composants de fréquence anormaux.

Il peut être combiné avec une analyse de l'ordre pour distinguer la fréquence de maillage des engrenages des vibrations d'autres composants mécaniques.

Le spectre de fréquences peut montrer l'amplitude correspondant à différentes fréquences, telles que 1x engrenage, 1x pinion, 1xGMF (frequence de maillage d'engrenage), 2xGMF, 3xGMF, etc. Pour les engrenages à éperons,la vibration radiale est plus importante, tandis que pour les engrenages hélicoïdaux, les vibrations axiales sont plus évidentes.

3.3 Épreuves de rugosité de surface

Utilisez des compteurs de rugosité de surface (tels que Taylor Hobson Talysurf) pour mesurer des paramètres tels que Ra et Rz de la surface de la dent.

Une surface trop rugueuse augmente non seulement le frottement, mais amplifie également le bruit des mailles.

Pour les engrenages à grande vitesse, il est recommandé que Ra ≤ 0,4 μm pour réduire les composants bruyants à haute fréquence.

4. Stratégies d'optimisation de la NVH

4.1 Optimisation de la modification de la surface des dents

Soulagement de la pointe et de la racine: Atténue l'impact lorsque la racine de la dent s'engage.

Couronnement: Réduction de la concentration de la charge le long de la direction de la dent.

Il existe diverses méthodes de modification, telles que les engrenages hélicoïdaux à double couronne avec différents profils paraboliques (paraboles secondaires, quartiques et sextiques),engrenages de couronnement de contour avec des caractéristiques telles que la réduction de la pression au fond et le dégagement de la pointe, etc. Différentes méthodes de modification donnent lieu à différents chemins de contact lors du maillage.

4.2 Amélioration de la rugosité de surface

Utilisez des techniques de broyage, d'affûtage ou de polissage et de laminage de précision pour réduire la rugosité de la surface.

Grâce au renforcement par laminage, non seulement la valeur de Ra peut être réduite, mais aussi la qualité de la couche durcie de la surface des dents peut être améliorée.

L'affinage est un procédé efficace. L'axe de l'outil d'affinage est réglé correctement,et l'outil d'affûtage (un engrenage interne usiné de précision en céramique abrasive telle que l'alumine avec un angle d'hélice spécifique) traite l'engrenage de la pièce à usinerAu cours de l'opération, la direction de traitement (contact) de la surface des dents d'engrenage est presque la même que celle du maillage d'engrenage.

4.3 Équilibre dynamique et précision d'assemblage

Effectuer des essais d'équilibre dynamique sur les engrenages et les arbres afin de réduire les sources de vibrations.

Contrôler le débit radial (Fr) et le débit axial (Fa) pendant le montage afin d'éviter des charges inégales.

5. Normes et exigences d'essais

Les normes internationales et de l'industrie ont des exigences claires pour les performances NVH des engins:

ISO 1328: spécifie les niveaux de précision des engins et les plages d'erreur.

ISO 8579: Traite de la mesure du bruit de transmission.

ISO 10816: couvre les normes de surveillance et d'évaluation des vibrations.

En intégrant les tests NVH dans le contrôle de la qualité de l'ensemble du processus de production, la tranquillité et la stabilité du système de transmission peuvent être assurées avant que le produit ne quitte l'usine.

Les essais NVH des engrenages ne sont pas seulement une partie de l'inspection en usine, mais doivent également être effectués tout au long du processus de conception, de traitement et d'assemblage des engrenages.analyse des vibrations, et la mesure de la rugosité de surface, combinée à l'optimisation des modifications et à la technologie de traitement de précision,le silence de fonctionnement et la durée de vie de la boîte de vitesses peuvent être considérablement améliorés sans augmenter les coûtsIl s'agit non seulement d'une manifestation de la compétitivité des produits, mais aussi d'une tendance inévitable au développement de haute qualité de la fabrication de machines modernes.