一种齿轮箱噪声预测模型的验证试验方法与流程

本发明涉及试验方法技术领域，具体涉及一种齿轮箱噪声预测模型的验证试验方法。

背景技术：
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齿轮箱是传递功率的重要动力装置，在汽车、船舶、航天和航空等领域发挥着重要的作用。随着科技发展和人们需求的提升，齿轮箱传递功率逐渐变大、运行转速逐渐升高，对齿轮箱振动噪声的要求也越来越高。齿轮箱空气噪声预估技术起源于德国，经过多年的发展已经形成了较为完整的理论，但目前，噪声预测的方法还存在诸多问题，需要进一步的修改和验证，尤其是还未形成完整和有效的齿轮传动装置噪声预测设计方法，因此，开发一种齿轮箱空气噪声预估方法是十分必要的。

声学量预测计算应用计算机模拟是近十年来发展起来的新技术，与传统方法相比，不仅效率高，而且可以得出传统方法不能实现的结果，同时为声学设计的定量化提供了有效手段。国外已经开发研制了许多噪声计算软件，但大多偏重于流体声学、建筑声学计算或汽车发动机噪声计算，而有关齿轮啮合噪声计算方面较少。

技术实现要素：
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本发明的目的是提供一种齿轮箱噪声预测模型的验证试验方法，用于已知齿轮参数，齿轮箱运行工况的情况下进行齿轮箱空气噪声预估，解决在设计阶段控制齿轮箱空气噪声的技术难题，为齿轮箱低噪声设计提供依据，以满足齿轮箱设计经济性的要求。

本发明采用的技术方案为：一种噪声预测模型的验证试验方法，由齿轮箱有限元模型匹配测试试验S1、齿轮传动误差测试试验S2、齿轮箱机脚振动及辐射噪声测试试验S3和齿轮箱辐射噪声声源测试试验S4组成，齿轮箱噪声预测模型的验证试验方法：

步骤一，进行齿轮箱空气噪声预估试验，齿轮箱空气噪声预估试验需要在齿轮箱空气噪声预估试验台进行，齿轮箱空气噪声预估试验台主要有封闭功率试验台和试验测试系统两部分，功率封闭试验台包括直流电机、增速齿轮箱、盘车机、陪试齿轮箱液压加载器、盘车机和联轴器，所述的齿轮箱空气噪声预估试验台上方加装隔声罩，将除被试齿轮箱之外的其他试验台部套罩在隔声罩里面；

步骤二，进行齿轮传动误差测试试验S2，所述的试验测试系统主要由模态力锤、圆光栅、加速度传感器、传声器、声阵列仪、振动噪声采集前端、采集卡和计算分析软件平台S9组成，圆光栅通过接口装置安装在大小齿轮上，圆光栅内环通过螺纹卡环与齿轮轴固定，圆光栅外环通过螺钉与齿轮箱连接，圆光栅采集数据与装有采集卡的电脑连接，开展齿轮传动误差测试试验S2；

步骤三，进行齿轮箱机脚振动及辐射噪声测试试验S3，所述的加速度传感器、传声器和声阵列仪分别与振动噪声采集前端连接用于齿轮箱机脚振动及辐射噪声测试试验S3；

步骤四，预估齿轮箱空气噪声S10，利用计算分析软件平台S10将齿轮啮合激励S6、机脚振动及辐射噪声S7和声源及声场分布S8数据进行分析计算，预估齿轮箱空气噪声S10；所述的加速度传感器分别布置在齿轮箱轴承座处和与刚性基座连接的机脚处；所述的传声器分别安装在齿轮箱正面与侧面1m处，高度与齿轮箱中分面平齐；声阵列仪安装在距离齿轮箱侧面1m处且重心与齿轮箱中分面平齐。

所述的盘车机稳定低速带动封闭功率试验台开展齿轮传动误差测试试验S2，此状态下圆光栅进行内外环转速采集，获得齿轮啮合传动误差数据。

所述的圆光栅采集的传动误差数据与加速度传感器采集到的轴承座处振动数据相结合确定齿轮啮合内部激励，以供给计算分析软件平台S9作为齿轮啮合激励S6。

所述的声阵列仪采集到齿轮箱声源及声场分布S8，一方面识别整个试验环境中的声源排除试验干扰，另一方面验证声学边界元模型的准确性，验证空气噪声预估方法的准确性。

所述的隔声罩阻隔封闭功率试验台中噪声较大的设备，阻止噪声外传和扩散，以减少对空气噪声测试的影响。

所述的利用模态试验修正的计算模型，综合圆光栅和加速度传感器测试的传动误差确定齿轮啮合激励S6、加速度传感器、传声器和声阵列仪测试数据，确定机脚振动及辐射噪声S7和识别声源及声场分布S8，进行计算分析软件平台S9调试和校准，开展齿轮箱空气噪声预估S10。

本发明的有益效果是：本齿轮箱噪声预测模型的验证试验方法将试验测试数据与仿真分析计算相结合，可用于不同运行工况下齿轮箱空气噪声的预测，为齿轮箱低噪声设计提供依据，解决了经验设计齿轮箱无法降低振动和噪声等问题，保证了传动质量、提高了齿轮箱运转可靠性及使用寿命。本发明准确性好、实用性强、通用性好。

附图说明：

图1是本发明实施方式示意图。

具体实施方式：

参照图1，一种噪声预测模型的验证试验方法，由齿轮箱有限元模型匹配测试试验S1、齿轮传动误差测试试验S2、齿轮箱机脚振动及辐射噪声测试试验S3和齿轮箱辐射噪声声源测试试验S4组成，齿轮箱噪声预测模型的验证试验方法：

步骤一，进行齿轮箱空气噪声预估试验，齿轮箱空气噪声预估试验需要在齿轮箱空气噪声预估试验台进行，齿轮箱空气噪声预估试验台主要有封闭功率试验台和试验测试系统两部分，功率封闭试验台包括直流电机、增速齿轮箱、盘车机、陪试齿轮箱液压加载器、盘车机和联轴器，所述的齿轮箱空气噪声预估试验台上方加装隔声罩，将除被试齿轮箱之外的其他试验台部套罩在隔声罩里面；

步骤二，进行齿轮传动误差测试试验S2，所述的试验测试系统主要由模态力锤、圆光栅、加速度传感器、传声器、声阵列仪、振动噪声采集前端、采集卡和计算分析软件平台S9组成，圆光栅通过接口装置安装在大小齿轮上，圆光栅内环通过螺纹卡环与齿轮轴固定，圆光栅外环通过螺钉与齿轮箱连接，圆光栅采集数据与装有采集卡的电脑连接，开展齿轮传动误差测试试验S2；

步骤三，进行齿轮箱机脚振动及辐射噪声测试试验S3，所述的加速度传感器、传声器和声阵列仪分别与振动噪声采集前端连接用于齿轮箱机脚振动及辐射噪声测试试验S3；

步骤四，预估齿轮箱空气噪声S10，利用计算分析软件平台S10将齿轮啮合激励S6、机脚振动及辐射噪声S7和声源及声场分布S8数据进行分析计算，预估齿轮箱空气噪声S10；所述的加速度传感器分别布置在齿轮箱轴承座处和与刚性基座连接的机脚处；所述的传声器分别安装在齿轮箱正面与侧面1m处，高度与齿轮箱中分面平齐；声阵列仪安装在距离齿轮箱侧面1m处且重心与齿轮箱中分面平齐。

所述的盘车机稳定低速带动封闭功率试验台开展齿轮传动误差测试试验S2，此状态下圆光栅进行内外环转速采集，获得齿轮啮合传动误差数据。所述的圆光栅采集的传动误差数据与加速度传感器采集到的轴承座处振动数据相结合确定齿轮啮合内部激励，以供给计算分析软件平台S9作为齿轮啮合激励S6。所述的声阵列仪采集到齿轮箱声源及声场分布S8，一方面识别整个试验环境中的声源排除试验干扰，另一方面验证声学边界元模型的准确性，验证空气噪声预估方法的准确性。所述的隔声罩阻隔封闭功率试验台中噪声较大的设备，阻止噪声外传和扩散，以减少对空气噪声测试的影响。所述的利用模态试验修正的计算模型，综合圆光栅和加速度传感器测试的传动误差确定齿轮啮合激励S6、加速度传感器、传声器和声阵列仪测试数据，确定机脚振动及辐射噪声S7和识别声源及声场分布S8，进行计算分析软件平台S9调试和校准，开展齿轮箱空气噪声预估S10。

本齿轮箱噪声预测模型的验证试验方法，包括齿轮箱有限元模型匹配测试试验S1、齿轮传动误差测试试验S2、齿轮箱机脚振动及辐射噪声测试试验S3、齿轮箱辐射噪声声源测试试验S4、模型匹配S5、确定齿轮啮合激励S6、确定机脚振动及辐射噪声S7、识别声源及声场分布S8、计算平分析软件平台S9调试和校准以及齿轮箱空气噪声预估S10。其中齿轮箱有限元模型匹配测试试验S1由模态力锤在齿轮箱上敲击完成，通过计算平台的计算分析完成模型匹配S5；齿轮传动误差测试试验S2由圆光栅、采集卡和计算平台共同完成，圆光栅和采集卡将齿轮转速信号输入到计算平台上进行齿轮传动误差的分析计算，以确定齿轮啮合激励S6；齿轮箱机脚振动及辐射噪声测试试验S3利用加速度传感器、传声器和振动噪声采集前端进行测试，加速度传感器分别安装在机脚处和轴承座处，传声器分别安装在齿轮箱端面和正面1m处，与齿轮箱中分面同高，采集数据用于确定机脚振动及辐射噪声S7；齿轮箱辐射噪声声源测试试验S4由声阵仪和采集前端进行试验，声阵仪布置在距离齿轮箱1m处，中心与齿轮箱中分面平齐测量得到识别声源及声场分布S8。将测试所得结果模型匹配S5、齿轮啮合激励S6、确定机脚振动及辐射噪声S7和声源及声场分布S8分别输入到计算机分析软件平台S9调试与校准中可得到齿轮箱空气噪声预估S10计算平台，用于后续的齿轮箱空气噪声预估S10工作。