膜式燃气表运行噪声的原因及解决方法.doc

摘要：分析了膜式燃气表运行过程中有异常噪声的原因，提出了相应的解决方法。
关键词：膜式燃气表；噪声；传动机构；齿轮重合度；渐开线；摆线
Reason and Solution of Operation Noise of Diaphragm Gas Meter
GUO Hai-qing，REN Yan
Abstract：The reason why the abnormal noise occurs during operation of diaphragm gas meter is analyzed，and the corresponding solution is put forward.
Key words：diaphragm gas meter；noise；transmission mechanism；gear coincide degree；involute；cycloid
    《膜式燃气表检定规程》(JJG 577—2005)第6.2条规定，“燃气表在运行过程中，不允许有异常的噪声及明显的间歇停止现象”，将膜式燃气表表内噪声列为膜式燃气表出厂前必须检测的性能指标。膜式燃气表噪声从何而来？如何降低?这是我们专业生产燃气表的厂家一直在寻求解决的问题。
1 噪声产生原因分析
    膜式燃气表是采用柔性薄膜测量气体流量的燃气表(以下简称燃气表)。燃气表的工作原理就是燃气经分配阀交替进入计量室，推动计量室内的柔性薄膜片作往复运动，充满后排向出气口，通过转换机构将这一充气、排气的循环过程转换成相应的体积量，传递到计数器。转换机构因摆动、咬合、摩擦，必然产生噪声，因此检定规程不允许的是异常的噪声。由于检定规程对异常的噪声没有具体规定，我们以燃气表检定位置到检定员正常工作位置的距离约0.5m为判定标准，在相对安静环境条件下，给燃气表通气，流量为最大流量，使燃气表运行，静听表内声音，听不清传动声响者为合格燃气表；听得清传动声响者为异常的噪声，判为不合格燃气表。异常的噪声产生原因有以下3方面。
    ① 产品设计原因
    燃气表传动机构大多靠齿轮传动，齿轮要传动平稳，齿与齿重合度必须大于等于1，否则传动比不能保持恒定，而且主动轮将迅速打击从动轮而引起冲击、振动和噪声。而重合度过高，齿与齿之间就有可能产生干涉，啮合齿前一个齿还没脱开，后面一个或几个齿就要进入啮合，干涉的结果就产生“咔咔”声。
    ② 制件制造精度
    制件制造精度低首先是注塑件毛刺，传动件因模具精度低或模具磨损，在齿面、传动副之间产生毛刺。其次是制件公差大，公差大的制件之间配合间隙就会或大或小，传动件运转时就会或松或紧，松的件摇摆发出“哗啦”声，紧的件卡滞就会像没上油的门轴，发出“吱扭”声。根据多年经验，我们认为传动副之间的配合间隙在0.05mm左右比较好。
    ③ 装配精度
    摇臂铆入立轴滚花部位，由于阻力，有可能使膜盒摇臂与分配摇臂相对位置或角度产生偏移，铆接工序及后道调表工序操作者没有检查到位，致使燃气表膜片运行的极限位置与联动机构运行的死点位置不相对应，膜片该换向但联动机构推动它继续向前运行不能得到及时换向，运转不平稳，机构产生急回，就会产生“呼呼”声。
2 解决方法
2.1 优化设计
    燃气表计量的是燃气累计体积，传动准确性不必像钟表那样高，而且燃气表传动机构大多是塑料齿轮，两啮合齿冲击声远小于两啮合齿别劲声，可以从产品设计上降低齿轮啮合重合度。
    ① 减小啮合齿厚。燃气表齿轮传递的力非常小，按下式计算：

式中F——燃气表齿轮传递的力，N
    △p——膜片前后压力差，Pa，家用燃气表国家标准规定最大允许值为200Pa，而实际一般控制在150Pa
    A——膜片有效受力面积，m2
    V——燃气表回转体积，m3，以我公司C表为例，回转体积为1.2×10-3m3
    S——膜片行程，m，以我公司C表为例，为O.0185m
    通过以上计算，燃气表齿轮传递的力约2.4N。这样燃气表齿轮的啮合齿厚可以适当减小，减小齿厚也就增加了齿之间侧隙，使齿传动灵活。
    ② 将渐开线齿形改为摆线齿形。
    标准渐开线齿厚、摆线齿厚按下式计算：
    δj=1.57×10-3m    (3)
    δb=1.41×10-3m    (4)
式中δj——标准渐开线齿厚，m
    m——齿轮模数，mm
    δb——摆线齿厚，m
    将渐开线齿形改为摆线齿形后，就可以增加齿间侧隙。
    ③ 减小齿厚和齿顶高。将渐开线齿采用负变位方法，减小齿厚和齿顶高。按下式计算：
    △δ=2×10-3xmtanα    (5)
    △ha=10～m    (6)
式中△δ——减小的齿厚，m
    △ha——减小的齿顶高，m
    x——变位系数
    α——压力角，取20。
    ④ 减少啮合齿之间的中心距。
    ⑤ 采用较大齿顶修沿圆弧，圆滑过渡，减少干涉。
    ⑥ 在保证制件工艺的前提下，尽可能地减小齿轮与旋转轴的配合间隙，减小齿轮在旋转轴上的摆动。
2.2 提高制件制造精度
    将现有没达到产品设计精度的冲压模具、注塑模具坚决淘汰。新模具的制作要寻找设备优良、加工精确、经验丰富、管理到位的模具生产专业厂家。
2.3 提高装配精度
    ① 在相应的铆接工装上，增加定位紧固装置，铆接受力时，零件相对位置不致改变。
    ② 加强工序控制，对操作者进行现场培训。
    ③ 加强考核力度，层层把关，对后续工序返回的不合格燃气表，追究操作者责任。