RU2659697C1

RU2659697C1 - Low-noise gear train

Info

Publication number: RU2659697C1
Application number: RU2018104498A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2018-02-06
Filing date: 2018-02-06
Publication date: 2018-07-03

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to the machine building. Low-noise gear train comprises a rim, a hub with a bushing, a supporting shaft and a vibration-absorbing member, which is made in the form of external and internal bushings. Part of the hub cavity is filled with a sound-absorbing material of a mesh wire structure. On the side of an end face of the hub, an annular elastic element with holes is rigidly mounted, which is made in the form of two flat elastic rings connected by means of three elastic flat plates. Holes between the plates are filled with a vibration damping material. In an annular cavity of the gear train, a sound-absorbing annular insert is installed, made in the form of a cylindrical bushing, which is located between the outer and inner bushings of the gear train and is made in the form of a rigid and perforated walls, between which there are two layers: a sound-reflecting layer, adjacent to the rigid wall, and a sound-absorbing layer adjacent to the perforated wall. Sound-absorbing insert is formed with a central hole, the diameter of which is equal to the external diameter of the inner gear train bushing, and the outer diameter of the sound-absorbing insert is equal to the inner diameter of the outer bushing. Fastening of the sound-absorbing annular insert in the bushings can be carried out by means of an elastic adhesive layer or by interference fit.

EFFECT: increase in the damping properties of the gear train is provided.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано для снижения уровня шума различных трансмиссий.The invention relates to transport engineering and can be used to reduce the noise level of various transmissions.

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.The closest technical solution to the claimed object is a low-noise gear according to RF patent No. 131836 (prototype), containing a rim, a hub, a bearing disk for connecting the rim to the hub and a vibration-damping element located on the side of the rim end, made in the form of a package of alternating perforated disks and elastic rings.

Недостатком известного решения является сравнительно невысокие демпфирующие свойства вибродемпфирующего элемента.A disadvantage of the known solution is the relatively low damping properties of the vibration damping element.

Технический результат - повышение демпфирующих свойств зубчатой передачи.The technical result is an increase in the damping properties of the gear transmission.

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».This is achieved by the fact that in a low-noise gear transmission containing a rim, a hub with an annular cavity of rectangular cross section and an axisymmetric sleeve, in which a bearing shaft is mounted, connected to the sleeve by means of a key connection, a vibration-absorbing element is placed on the side of the end plane of the hub, which is made in the form of coaxial bushings axially symmetrical to the hub and coaxially placed in its cavity in such a way that one of them is external and the other internal, while the part of the cavity located between external and internal bushings, filled with sound-absorbing material, for example, mesh wire structure, and the fastening of the bushings in the annular cavity can be carried out on the inner cylindrical surfaces of the rim and the sleeve using an elastic adhesive layer, and from the side of the end plane of the hub rigidly, in an annular groove made in the annular cavity of the hub, an annular elastic element with holes is installed, which is made in the form of at least two flat elastic coaxially arranged rings, externally o and inner, interconnected by at least three elastic flat plates connecting the outer and inner rings, the holes between the elastic flat plates are filled with vibration damping material, and the vibration damping material is fastened by its connection with flat elastic coaxially arranged rings on both sides by covering their lateral surfaces, and in the annular cavity of the gear transmission is installed a sound-absorbing annular insert made in the form of a cylinder a bushing, which is located between the outer and inner gear bushings and made in the form of rigid and perforated walls, between which there are two layers: a sound-reflecting layer adjacent to the rigid wall, and a sound-absorbing layer adjacent to the perforated wall, while the sound-absorbing insert is made with the Central hole, the diameter of which is equal to the outer diameter of the inner sleeve of the gear transmission, and the outer diameter of the sound-absorbing insert is equal to the inner diameter of the outer sleeve, The insulation of the sound-absorbing ring insert in the bushings can be carried out using an elastic adhesive layer or by means of a tight fit.

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.In FIG. 1 shows a frontal section of a low noise gear; FIG. 2 shows an embodiment of a vibration-absorbing element, FIG. 3 is a profile projection of a vibration-absorbing element, in FIG. 4 is a diagram of a sound absorbing ring insert.

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.The low-noise gear transmission (Fig. 1) contains a rim 1, a hub 2 with an annular cavity 10 of rectangular cross section and an axisymmetric sleeve 4 in which a bearing shaft 3 is mounted, connected to the sleeve 4 by means of a key or splined connection (not shown). On the side of the end plane 5 of the hub 2 there is a vibration-absorbing element, which is made in the form of coaxial bushings: external 6 and internal 7, axisymmetric hub 2 and coaxially placed in its cavity 10 so that one of them, sleeve 6, is external and the other , sleeve 7 is internal. The part of the cavity 10 located between the outer 6 and inner 7 bushings is filled with sound-absorbing material, for example, a mesh wire structure. The fastening of the sleeves 6 and 7 in the cavity 10 can be carried out on the inner cylindrical surfaces of the rim 1 and the sleeve 4 using an elastic adhesive layer.

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.From the side of the end plane 5 of the hub 2 rigidly, in an annular groove made in the annular cavity 10 of the hub 2, an annular elastic element 8 with holes 9 is installed.

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).The elastic element 8 is made (Fig. 2) in the form of at least two flat elastic coaxially arranged rings, the outer 8 and the inner 13, interconnected by at least three elastic flat plates 11. Plates 11 connecting the outer and inner 13 rings, can be made in the form of elastic rods of a round or polygonal profile (not shown).

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.The elastic element 9 can be made of a flat elastic element of a circular shape by cutting profile holes 12 and 9 or by laser cutting of these profile holes.

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).It is possible that the openings 9 between the elastic flat plates 11 are filled with vibration damping material, for example polyurethane, and the vibration damping material is fastened by its connection with flat elastic coaxially arranged rings 8 and 13 on both sides by covering their side surfaces, for example, when filling them with polyurethane (Fig. 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.Low-noise gear operates as follows. During the operation of the gear transmission, part of the radial loads is perceived by the elastic elements 8. When vibrating at the gear frequency, spatial vibration isolation and shock protection are provided. Sound absorption is also suppressed by sound-absorbing material in the annular cavity 10 of the hub 2 in the form of a mesh wire structure.

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».In FIG. 4 shows a diagram of a sound-absorbing ring insert made in the form of a cylindrical sleeve, which is mounted in an annular cavity 10 located between the outer 6 and the inner 7 gear bushes and increasing the noise reduction efficiency at high frequencies, and which is made in the form of a rigid 14 and perforated 17 walls between which two layers are located: a sound-reflecting layer 15 adjacent to the rigid wall 14, and a sound-absorbing layer 16 adjacent to the perforated wall 17. The sound-absorbing insert is made with tral bore 18 of a diameter equal to the outer diameter of the inner sleeve gear 7, and the outer diameter of the sound-absorbing inserts is the inner diameter of the outer sleeve 6. The sound-absorbing ring insert in the bushings 6 and 7 can be fixed using an elastic adhesive layer, or by means of a tight fit.

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».Moreover, the layer 15 of sound-reflecting material is made of a complex profile, consisting of uniformly distributed hollow tetrahedrons, which allow reflecting sound waves incident in all directions, and the perforated wall has the following perforation parameters: hole diameter - 3 ÷ 7 mm, perforation percentage 10 ÷ 15%, and the shape of the hole can be made in the form of holes of a round, triangular, square, rectangular or rhomboid profile, while in the case of non-circular holes, the conditional diameter should be considered l is the maximum diameter of the circle inscribed in the polygon. As the sound-absorbing material of layer 16, rockwool-type mineral wool or URSA-type mineral wool, or P-75-type basalt wool or glass wool lined with glass wool, or foamed polymer, such as polyethylene or polypropylene can be used. The surface of the fibrous absorbers is treated with special porous paints that allow air to pass through (for example, Acutex T) or coated with breathable fabrics or non-woven materials, such as Lutrasil.

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/м³ 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/м³.As the material of the sound-reflecting layer 15, material based on aluminum-containing alloys can be used, followed by filling them with titanium hydride or air with a density in the range of 0.5 ... 0.9 kg / m ³ with the following strength properties: compressive strength in the range of 5 ... 10 MPa, bending strength within 10 ... 20 MPa, for example foam aluminum. As the material of the sound-reflecting layer 15, soundproofing plates based on glass staple fiber of the “Shumostop” type with a material density of 60 ÷ 80 kg / m ³ can be used.

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.It is possible that the sound-reflecting layer 15 adjacent to the rigid wall 14 is made with perforation (not shown) of the sound-reflecting material of a complex profile, consisting of uniformly distributed hollow tetrahedrons, which allow reflecting sound waves incident in all directions. At the same time, the perforation on the sound-reflecting layer 15 is made by analogy with throttle holes, which are the neck of Helmholtz resonators, the capacity of which is determined by the volume of the sound-reflecting layer 15, and the adjacent rigid wall 14 of the sound-absorbing element.

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.Sound-absorbing element operates as follows. Sound energy from equipment located in the room, or another object that emits intense noise, passing through the perforated wall 17 enters the layer 16 of soft sound-absorbing material, where it is absorbed, and then to the layer 15 of sound-reflecting material of a complex profile, consisting of uniformly distributed hollow tetrahedra, allowing to reflect sound waves incident in all directions, again directing them to sound-absorbing material for secondary absorption and dispersion of sound energy. Performing perforation on the sound-reflecting layer 15 contributes to a more efficient sound attenuation at medium and high frequencies, since sound waves will pass through the perforation 17 of the sound-absorbing element and scatter on the layer 16 of sound-absorbing material due to the reflective properties of the sound-reflecting layer 15, and the resonance will work at high frequencies Helmholtz absorber, represented by the volume enclosed between the sound-reflecting layer 15 and the rigid wall 14 of the sound-absorbing element, and perforation in the form of throttle holes that serve as the necks of Helmholtz resonators.

Claims

1. Малошумная зубчатая передача, содержащая 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, отличающаяся тем, что 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».1. Low-noise gear transmission containing a rim, a hub with an annular cavity of rectangular cross section and an axisymmetric sleeve, in which a bearing shaft is mounted, connected to the sleeve by means of a key connection, a vibration-absorbing element is placed on the side of the end plane of the hub, which is made in the form of coaxial bushings, axisymmetric hub , and coaxially placed in its cavity in such a way that one of them is external, and the other is internal, while the part of the cavity located between the external and internal volts stems, filled with sound-absorbing material, for example, mesh wire structure, and the fastening of the bushings in the annular cavity can be carried out on the inner cylindrical surfaces of the rim and the sleeve using an elastic adhesive layer, and from the side of the end plane of the hub rigidly, in an annular groove made in the annular cavity hubs, an annular elastic element with holes is installed, which is made in the form of at least two flat elastic coaxially arranged rings, external and internal, connected interconnected by at least three elastic flat plates connecting the outer and inner rings, the holes between the elastic flat plates are filled with vibration damping material, and the vibration damping material is fastened by its connection with flat elastic coaxially arranged rings on both sides by covering their side surfaces, characterized in that in the annular cavity of the gear transmission is installed a sound-absorbing annular insert made in the form of a cylindrical bushing, which is located between the outer and inner gear bushings and made in the form of rigid and perforated walls, between which there are two layers: a sound-reflecting layer adjacent to the rigid wall, and a sound-absorbing layer adjacent to the perforated wall, while the sound-absorbing insert is made with the Central hole, the diameter of which is equal to the outer diameter of the inner sleeve of the gear transmission, and the outer diameter of the sound-absorbing insert is equal to the inner diameter of the outer sleeve, of the sound-absorbing ring inserts in the sleeves can be effected by means of an elastic adhesive layer or by planting with "interference fit."

2. Малошумная зубчатая передача по п. 1, отличающаяся тем, что звукоотражающий слой, прилегающий к жесткой стенке, выполнен сложного профиля, состоящим из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров с перфорацией, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, при этом перфорация на звукоотражающем слое выполнена по аналогии дроссельных отверстий, являющихся горловиной резонаторов Гельмгольца, емкость которых определяется объемом звукоотражающего слоя и прилегающей к нему жесткой стенкой звукопоглощающей кольцевой вставки.2. Low-noise gear according to claim 1, characterized in that the sound-reflecting layer adjacent to the rigid wall is made of a complex profile consisting of uniformly distributed hollow tetrahedra with perforation, which allow reflecting sound waves incident in all directions, while perforation on the sound-reflecting layer made by analogy with throttle holes, which are the neck of Helmholtz resonators, the capacity of which is determined by the volume of the sound-reflecting layer and the adjacent rigid wall of the sound-absorbing ring core insertion.