МАЛОШУМНАЯ ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА
LOW-NOISE GEAR TRAIN

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано для снижения уровня шума различных трансмиссий.
Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является малошумная зубчатая передача по патенту РФ №131836 (прототип), содержащая обод, ступицу, несущий диск для соединения обода со ступицей и размещенный со стороны торца обода вибродемпфирующий элемент, выполненный в виде пакета чередующихся перфорированных дисков и эластичных колец.
Недостатком известного решения является сравнительно невысокие демпфирующие свойства вибродемпфирующего элемента.
Технический результат - повышение демпфирующих свойств зубчатой передачи.
Это достигается тем, что в малошумной зубчатая передаче, содержащей обод, ступицу с кольцевой полостью прямоугольного сечения и осесимметричной втулкой, в которой установлен несущий вал, соединенный со втулкой посредством шпоночного соединения, со стороны торцевой плоскости ступицы размещен вибропоглощающий элемент, который выполнен в виде коаксиальных втулок, осесимметричных ступице и коаксиально размещенных в ее полости таким образом, что одна из них является внешней, а другая - внутренней, при этом часть полости, расположенная между внешней и внутренней втулками, заполнена звукопоглощающим материалом, например, сетчатой проволочной структуры, а крепление втулок в кольцевой полости может быть осуществлено по внутренним цилиндрическим поверхностям обода и втулки при помощи эластичного клеевого слоя, причем со стороны торцевой плоскости ступицы жестко, в кольцевой канавке, выполненной в кольцевой полости ступицы, установлен кольцевой упругий элемент с отверстиями, который выполнен в виде по крайней мере двух плоских упругих коаксиально расположенных колец, внешнего и внутреннего, соединенных между собой посредством по крайней мере трех упругих плоских пластин, соединяющих внешнее и внутреннее кольца, отверстия между упругими плоскими пластинами заполнены вибродемпфирующим материалом, причем крепление вибродемпфирующего материала осуществляется посредством его связи с плоскими упругими коаксиально расположенными кольцами с двух сторон путем охвата их боковых поверхностей, а в кольцевой полости зубчатой передачи устанавливается звукопоглощающая кольцевая вставка, выполненная в виде цилиндрической втулки, которая расположена между внешней и внутренней втулками зубчатой передачи и выполнена в виде жесткой и перфорированной стенок, между которыми расположены два слоя: звукоотражающий слой, прилегающий к жесткой стенке, и звукопоглощающий слой, прилегающий к перфорированной стенке, при этом звукопоглощающая вставка выполнена с центральным отверстием, диаметр которого равен внешнему диметру внутренней втулки зубчатой передачи, а внешний диаметр звукопоглощающей вставки равен внутреннему диаметру внешней втулки, причем крепление звукопоглощающей кольцевой вставки во втулках может быть осуществлено при помощи эластичного клеевого слоя или посредством посадки с «натягом».
На фиг. 1 изображен фронтальный разрез малошумной зубчатой передачи, на фиг. 2 - форма выполнения вибропоглощающего элемента, на фиг. 3 - профильная проекция вибропоглощающего элемента, на фиг. 4 - схема звукопоглощающей кольцевой вставки.
Малошумная зубчатая передача (фиг. 1) содержит обод 1, ступицу 2 с кольцевой полостью 10 прямоугольного сечения и осесимметричной втулкой 4, в которой установлен несущий вал 3, соединенный со втулкой 4 посредством шпоночного или шлицевого соединения (не показано). Со стороны торцевой плоскости 5 ступицы 2 размещен вибропоглощающий элемент, который выполнен в виде коаксиальных втулок: внешней 6 и внутренней 7, осесимметричных ступице 2 и коаксиально размещенных в ее полости 10 таким образом, что одна из них, втулка 6, является внешней, а другая, втулка 7 - внутренней. Часть полости 10, расположенная между внешней 6 и внутренней 7 втулками, заполнена звукопоглощающим материалом, например, сетчатой проволочной структуры. Крепление втулок 6 и 7 в полости 10 может быть осуществлено по внутренним цилиндрическим поверхностям обода 1 и втулки 4 при помощи эластичного клеевого слоя.
Со стороны торцевой плоскости 5 ступицы 2 жестко, в кольцевой канавке, выполненной в кольцевой полости 10 ступицы 2, установлен кольцевой упругий элемент 8 с отверстиями 9.
Упругий элемент 8 выполнен (фиг. 2) в виде по крайней мере двух плоских упругих коаксиально расположенных колец, внешнего 8 и внутреннего 13, соединенных между собой посредством по крайней мере трех упругих плоских пластин 11. Пластины 11, соединяющие внешнее и внутреннее 13 кольца, могут быть выполнены в виде упругих стержней круглого или многоугольного профиля (не показано).
Упругий элемент 9 может быть выполнен из плоского упругого элемента круглой формы путем вырубки профильных отверстий 12 и 9 или путем лазерной вырезки этих профильных отверстий.
Возможен вариант, когда отверстия 9 между упругими плоскими пластинами 11 заполнены вибродемпфирующим материалом, например полиуретаном, причем крепление вибродемпфирующего материала осуществляется посредством его связи с плоскими упругими коаксиально расположенными кольцами 8 и 13 с двух сторон путем охвата их боковых поверхностей, например, при заливке их полиуретаном (фиг. 3).
Малошумная зубчатая передача работает следующим образом. При работе зубчатой передачи часть радиальных нагрузок воспринимается упругими элементами 8. При колебаниях на зубцовой частоте обеспечивается пространственная виброизоляция и защита от ударов. Гашению звуковых колебаний способствует и звукопоглощающий материал в кольцевой полости 10 ступицы 2 в виде сетчатой проволочной структуры.
На фиг. 4 изображена схема звукопоглощающей кольцевой вставки, выполненной в виде цилиндрической втулки, которая устанавливается в кольцевую полость 10, расположенную между внешней 6 и внутренней 7 втулками зубчатой передачи и повышающую эффективность снижения шума на высоких частотах, и которая выполнена в виде жесткой 14 и перфорированной 17 стенок, между которыми расположены два слоя: звукоотражающий слой 15, прилегающий к жесткой стенке 14, и звукопоглощающий слой 16, прилегающий к перфорированной стенке 17. Звукопоглощающая вставка выполнена с центральным отверстием 18, диаметр которого равен внешнему диметру внутренней 7 втулки зубчатой передачи, а внешний диаметр звукопоглощающей вставки равен внутреннему диаметру внешней 6 втулки. Крепление звукопоглощающей кольцевой вставки во втулках 6 и 7 может быть осуществлено при помощи эластичного клеевого слоя, или посредством посадки с «натягом».
При этом слой 15 звукоотражающего материала выполнен сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, а перфорированная стенка имеет следующие параметры перфорации: диаметр отверстий - 3÷7 мм, процент перфорации 10÷15%, причем по форме отверстия могут быть выполнены в виде отверстий круглого, треугольного, квадратного, прямоугольного или ромбовидного профиля, при этом в случае некруглых отверстий в качестве условного диаметра следует считать максимальный диаметр вписываемой в многоугольник окружности. В качестве звукопоглощающего материала слоя 16 может быть применена минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральная вата типа «URSA», или базальтовая вата типа П-75, или стекловата с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена. Поверхность волокнистых звукопоглотителей обрабатывается специальными пористыми красками, пропускающими воздух (например, «Acutex Т») или покрывается воздухопроницаемыми тканями или неткаными материалами, например «Лутрасилом».
3
3
В качестве материала звукоотражающего слоя 15 может быть применен материал на основе алюминесодержащих сплавов с последующим наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5…0,9 кг/м со следующими прочностными свойствами: прочность на сжатие в пределах 5…10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10…20 МПа, например пеноалюминия. В качестве материала звукоотражающего слоя 15 могут быть применены звукоизоляционные плиты на базе стеклянного штапельного волокна типа «Шумостоп» с плотностью материала, равной 60÷80 кг/м.
Возможен вариант, когда звукоотражающий слой 15, прилегающий к жесткой стенке 14, выполнен с перфорацией (не показана) из звукоотражающего материала сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны. При этом перфорация на звукоотражающем слое 15 выполнена по аналогии дроссельных отверстий, являющихся горловиной резонаторов Гельмгольца, емкость которых определяется объемом звукоотражающего слоя 15, и прилегающей к нему жесткой стенкой 14 звукопоглощающего элемента.
Звукопоглощающий элемент работает следующим образом. Звуковая энергия от оборудования, находящегося в помещении, или другого, излучающего интенсивный шум, объекта, пройдя через перфорированную стенку 17 попадает на слой 16 из мягкого звукопоглощающего материала, где происходит ее поглощение, а затем на слой 15 из звукоотражающего материала сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, снова направляя их на звукопоглощающий материал для вторичного поглощения и рассеяния звуковой энергии. Выполнение перфорации на звукоотражающим слое 15 способствует более эффективному шумоглушению на средних и высоких частотах, так как звуковые волны будут проходить через перфорацию 17 звукопоглощающего элемента и рассеиваться на слое 16 из звукопоглощающего материала за счет отражающих свойств звукоотражающего слоя 15, а на высоких частотах будет работать резонансный поглотитель Гельмгольца, представленный объемом, заключенным между звукоотражающим слоя 15 и жесткой стенкой 14 звукопоглощающего элемента, и перфорацией в виде дроссельных отверстий, выполняющих функцию горловин резонаторов Гельмгольца.