Разбиране на хлабината в зъбните колела и съединителите
Определение: Какво е обратна реакция?
Негативна реакция (наричан още луфт или хлабина) е хлабината или разстоянието между свързващите компоненти в механичните задвижвания, най-често отнасяща се до тангенциалния хлабина между зацепващите се зъби на зъбното колело, когато едното зъбно колело е неподвижно, а свързващото се зъбно колело се върти напред-назад. Той представлява количеството “загубено движение” или свободен ход в системата - разстоянието, на което задвижващото зъбно колело може да се завърти, преди да се зацепи със задвижваното зъбно колело в обратна посока.
Известен луфт е необходим и умишлен, осигурявайки пространство за смазване, поемайки термичното разширение и предотвратявайки заклинването на зъбите. Прекомерният луфт от износване обаче създава ударно натоварване, шум, грешки в позиционирането и вибрация проблеми, особено в прецизните машини и приложенията за реверсивно задвижване.
Цел на обратната реакция
Необходими функции
- Смазочно пространство: Позволява образуването на лубрикантен филм между зъбите
- Термично разширение: Приспособява се към удължаването на зъбите на зъбните колела с повишаване на температурата
- Производствени толеранси: Позволява сглобяване въпреки малките вариации в разстоянието между зъбите
- Предотвратява залепването: Гарантира, че зъбите няма да се заклинват под натоварване или термично разрастване
Типични стойности на хлабината
- Прецизни зъбни колела: 0,05-0,15 мм (0,002-0,006 инча)
- Индустриални зъбни колела: 0,2-0,8 мм (0,008-0,030 инча)
- Тежки машини: 1,0-3,0 мм (0,040-0,120 инча)
- Правило: 0.04-0.08% междуцентрово разстояние за индустриални зъбни колела
Методи за измерване
Директно измерване
- Метод с луфметър: Поставете луфтомери между зъбите на линията на стъпката
- Метод с индикатор за часовник: Задръжте едната предавка, завъртете другата напред-назад, измерете хода по линията на стъпката
- Координатно измерване: Прецизно измерване на двете зъбни колела, изчисляване на теоретичен хлабинен ход
- Датчик за хлабина: Специализирани инструменти за производство или инспекция
Оперативна оценка
- Ослушвайте се за тракане или тропане (прекомерен хлабинен удар)
- Наблюдавайте движението на вала при обръщане на натоварването
- Измерване на грешка в позиционирането в серво системи
- Вибрационен анализ, показващ модели, свързани с удара
Проблеми от прекомерна обратна реакция
Ударно натоварване и вибрации
- Когато натоварването се обърне, зъбите се разделят и след това се удрят
- Създава ударни натоварвания и импулсивни вибрации
- Честота при скорост на обръщане на натоварването
- Ускорява умората и износването на зъбите на зъбните колела
- Издава характерен шум от чукане или блъскане
Грешки при позициониране
- В серво системите или позициониращото оборудване, обратният ход създава “мъртва зона”
- Изходният вал не реагира на малки промени във входния сигнал
- Грешката в позиционирането е равна на размера на хлабината
- От решаващо значение за CNC машини, роботика, прецизни инструменти
Шум
- Тракане от зъби, удрящи се по време на колебания в натоварването
- Особено проблематично при приложения с променливо натоварване
- Влошава се с увеличаване на обратната реакция от износването
Намалена твърдост на системата
- Обратната реакция създава податливост в задвижващия механизъм
- Намалява ефективната торсионна твърдост
- Влияе на производителността на системата за управление
- Може да причини нестабилност в системите за обратна връзка
Причини за прекомерна обратна реакция
Нормално износване
- Износване на страничните повърхности на зъбите от плъзгащ контакт
- Постепенно увеличаване на обратната реакция през годините
- Очакван режим на износване във всички зъбни колела
- Скоростта зависи от натоварването, смазването, чистотата
Ускорено износване
- Абразивно замърсяване: Частици, действащи като полираща паста
- Недостатъчно смазване: Граничен контакт, ускоряващ износването
- Претоварване: Прекомерно натоварване на зъбите
- Несъответствие: Концентрирано износване при натоварване на ръба
Грешки при проектирането или монтажа
- Неправилна спецификация за централно разстояние
- Неправилно сдвояване на предавките (несъответстващи профили)
- Термичното разширение не е взето предвид адекватно
- Производствените допуски са твърде хлабави
Диагностика на вибрациите
Вибрационни характеристики
- Въздействие: Остри импулси в времева вълна при обръщане на натоварването
- Множество хармоници: Ударното натоварване възбужда множество честоти
- Зависим от натоварването: Вибрацията варира в зависимост от натоварването с въртящ момент
- Компонент, независим от скоростта: Честотата на удара се основава на скоростта на изменение на натоварването, а не на скоростта на вала
Разграничаване на негативната реакция от други проблеми
- срещу общо износване на екипировка: Обратната реакция създава удари; износването създава гладко, но повдигнато ГМФ
- срещу счупване на зъби: Счупеният зъб създава удар веднъж на оборот; хлабината създава множество удари на цикъл на натоварване
- срещу разхлабеност: Хлабината е вътре в зъбните колела; хлабината е в лагерите или опорите
Корекция и управление
Методи за регулиране
- Намаляване на централното разстояние: Приближете зъбните колела една към друга (ако са регулируеми)
- Регулиране на шайбата: Използвайте подложки, за да позиционирате правилно зъбните колела
- Зъбни колела против обратен удар: Разделени зъбни колела с пружинно натоварване, елиминиращо луфта
- Предварително зареждане: Приложете леко натоварване, поддържайки контакт със зъбите
Замяна
- Сменете износените зъбни колела, когато хлабината надвиши спецификациите
- Сменете и двете свързващи зъбни колела заедно (износват се заедно)
- Помислете за подобрени материали или покрития за подобрена износоустойчивост
Оперативни условия
- Избягвайте честите обръщания на товара, ако е възможно
- Контролирайте скоростта на прилагане на натоварването, за да намалите въздействието
- Приемете известен хлабинен удар като нормален (не презатягайте мрежата)
- В серво системите, компенсирайте в управляващия софтуер
Луфтът е необходима характеристика на зъбните предавки, която става проблематична само когато е прекомерна. Разбирането на правилните спецификации за луфт, измерване и симптоми на прекомерен луфт позволява ефективна поддръжка на скоростната кутия, подходящо време за подмяна и правилно отстраняване на проблеми с вибрациите и шума в машините със зъбни предавки.