Разбиране на честотата на ловните зъби
Честота на ловните зъби (HTF — наричана още честота на фазата на сглобяване или честота на най-големия общ делител) е нискочестотна вибрация компонент в зъбна двойка, който отразява скоростта, с която същият всеки отделен зъб на зъбното колело отново влиза в контакт със същия отделен зъб на зъбната предавка. Този интервал се определя от най-големия общ делител (НОД) на броя на зъбите на двете колела и се проявява в спектъра като разстоянието между странични ленти около честота на зацепване на зъбните колела (GMF).
HTF е от диагностично значение, тъй като вибрациите с тази честота сочат проблеми с конкретни отделни зъби — счупен зъб, локално отчупване или ексцентрично закрепване — а не с общото състояние на зъбната предавка. Поради това разпознаването на страничните ленти HTF помага на анализатора да определи точно коя предавка, а дори и кой зъб, е източникът на повредата, което го превръща в един от най-прецизните инструменти в по-широкия набор от gear defect диагноза.
1. Определение и физическо значение
Когато две зъбни колела се въртят заедно, даден зъб на малкото колело се зацепва последователно с редица зъби на голямото колело, един след друг, при всяко завъртане. Дали той някога се връща към първия зъб, с който се е докоснал — и колко бързо — зависи от аритметичното съотношение между броя на зъбите на двете колела. Честотата на зацепване на зъбите (HTF) е просто скоростта на това връщане. Ниска HTF означава, че дадена двойка зъби се срещат само рядко; висока HTF означава, че същите няколко двойки се срещат отново и отново.
Това има две последствия, които действат в противоположни посоки. По отношение на износването ниската стойност на HTF е положителна: уврежданията и производствените дефекти се разпределят равномерно по всички зъби. От диагностична гледна точка същата ниска стойност на HTF концентрира вибрационния отпечатък на един-единствен дефектен зъб в ясно изразено събитие, което се появява веднъж на оборот и е лесно за забелязване. Познаването на тази стойност ви позволява да разчетете и двете ситуации едновременно.
2. Математическа основа
The formula
HTF = НОД(N₁, N₂) × об/минзъбно колело / 60
- N₁ = брой зъби на зъбното колело
- N₂ = брой зъби на зъбното колело
- GCD = най-голям общ делител на N₁ и N₂
GMF, който HTF модулира, е равен на N × скоростта на вала за всяка от предавките; a калкулатор за честотата на зъбно зацепване изчислява директно GMF и семейството от странични ленти, докато калкулатор за предавателно число определя съотношението между скоростта на входните и изходните данни, което ви е необходимо, преди да приложите формулата.
Пример 1: двойка ловни зъби
- Пиньон: 23 зъба при 1800 об/мин
- Екипировка: 67 зъба
- НОД(23, 67): 1 — и двете са прости числа, така че нямат общ делител
- HTF = 1 × 1800 / 60 = 30 Hz, равна на скоростта на вала на зъбното колело
- Значение: всеки зъб на зъбното колело се зацепва с всеки зъб на зъбното колело, преди моделът да се повтори
- Резултат: истинска зъбна предавка с оптимално разпределение на износването
Пример 2: двойка, която не ловува
- Пиньон: 20 зъба при 1800 оборота в минута
- Екипировка: 60 зъба
- НОД(20, 60): 20
- HTF = 20 × 1800 / 60 = 600 Hz
- Значение: същите 20 двойки зъби се зацепват многократно
- Резултат: изразена абразия по едни и същи зъби
Пример 3: междинен случай
- Пиньон: 18 зъба при 3600 об/мин
- Екипировка: 54 зъба
- НОД(18, 54): 18
- HTF = 18 × 3600 / 60 = 1080 Hz
- Модел: Повтарят се 18 различни двойки зъбни контакти
3. Комплекти за лов и за нелов
Дизайн с ловни зъби (GCD = 1)
Постига се, когато броят на зъбите е относително прости (няма общи делители):
- Предимства:
- Всеки зъб на пиньона евентуално се зацепва с всеки зъб на зъбно колело
- Износването е равномерно разпределено по всички зъби.
- Производствените грешки се изравняват, а не се засилват.
- По-дълъг експлоатационен срок на зъбните колела.
- Предпочитан за повечето приложения.
- Недостатъци:
- Конкретен дефект на зъба предизвиква вибрации при скоростта на вала (тъй като HTF = скоростта на вала).
- Може да се наложи по-прецизно производство.
Дизайн, който не е предназначен за лов (GCD > 1)
Това се случва, когато номерата на зъбите имат общи делители:
- Предимства:
- По-лесен избор на броя на зъбите.
- Може да се използват стандартни, готови размери на зъбни колела.
- Недостатъци:
- Едни и същи зъби се зацепват многократно (съществуват само уникални двойки от ГКД).
- Износването се концентрира върху същите двойки зъби.
- При определени зъби при всеки цикъл се появяват производствени грешки.
- Обикновено по-кратък експлоатационен срок на зъбните колела.
- Обикновено се избягва при проектирането на качествени скоростни кутии.
4. Характеристика на вибрациите
HTF като разстояние между страничните ленти
HTF рядко се проявява като ясен самостоятелен пик; той се проявява като разстояние между страничните ленти около честотата на мрежата в вибрационен спектър:
- Централен връх: GMF (честотата на зацепване на зъбните колела).
- Странични ленти: GMF ± HTF, GMF ± 2×HTF, GMF ± 3×HTF.
- Тълкуване: Страничните ленти на разстояние HTF показват индивидуални дефекти на зъбите или ексцентричност
- Амплитуда: амплитудата на страничната лента отразява тежестта на локализирания дефект.
Тъй като тези странични ленти се струпват около висока честота на мрежата и могат да бъдат гъсто разположени, има две техники, които помагат за тяхното откриване. Анализ на кепструма обединява групата от странични ленти с равномерно разстояние в една-единствена линия на честотната характеристика, което улеснява четенето на разстоянията, и анализ на обвивката възстановява въздействието на увреден зъб при всяко завъртане въз основа на модулирания сигнал от мрежата.
Диагностични модели
Един повреден зъб: силни странични ленти при разстояние HTF около GMF; HTF е равно на скоростта на вала на зъбното колело с повредения зъб; един удар на всеки оборот на това зъбно колело; времева форма на сигнала показва ясен периодичен импулс.
Ексцентричност на зъбното колело: Странични ленти HTF, възникващи вследствие на несъосност или ексцентрично монтиране; дълбочината на зацепване на зъбите варира веднъж на оборот, което води до амплитудна модулация на GMF; обикновено това може да се коригира чрез премонтиране или компенсиране на несъосността (вж. ексцентричност).
Неравномерно разстояние между зъбите: производствена грешка в стъпката на зъбите, която води до повтарящ се модел при HTF; може да се наложи подмяна на зъбното колело или да се приеме, ако грешката попада в допустимите граници.
5. Практическа диагностика
Откриване на дефектното зъбно колело
За да се установи коя част — зъбното колело или главната предавка — е дефектна:
- Изчислете скоростите на двата вала: входните и изходните обороти в минута.
- Измерете разстоянието между страничните ленти от спектъра на вибрациите.
- Ако разстоянието = честотата на входния вал → Дефектът е в зъбното колело.
- Ако разстоянието = честотата на изходния вал → Дефектът е в зъбното колело.
- Заключение: Разстоянието между страничните ленти показва кой вал — и съответно коя предавка — е проблемът.
Това е точно видът измерване, за което е подходящ преносим двуканален анализатор. Благодарение на оптичния тахометър, който синхронизира данните с ъгъла на вала, Балансет-1а записва спектъра и времевата вълнова форма на корпуса на скоростната кутия, така че разстоянието между страничните ленти да може да се измери спрямо известните входни и изходни скорости, а импулсът на счупен зъб, възникващ веднъж на оборот, да може да се потвърди във вълновата форма — и всичко това при работеща машина, без да се отваря корпусът. А калкулатор за хармонични честоти след което преобразува измерените обороти в минута в точните стойности в херци, които трябва да се търсят.
Оценка на тежестта
- Амплитуда на страничната лента: по-големите амплитуди сочат по-тежък локализиран дефект.
- Брой странични ленти: Повече странични ленти (по-високи порядъци) показват по-лошо състояние
- Времева форма на вълната: ясен периодичен импулс потвърждава въздействието върху отделен зъб.
- Сравнение с GMF: страничните ленти над ~25 % от амплитудата на GMF сочат значителен дефект — полезна defect-severity threshold.
6. Съображения при проектирането
Избор на номера на зъбите
- Използвайте прости числа където е възможно, да се наложи GCD = 1 (дизайн с „ловни зъби“).
- Избягвайте често срещаните фактори — избягвайте комбинации от типа 20:60 (GCD = 20).
- Добри примери за двойки: 17:51, 19:57, 23:69 (всички с GCD = 1).
- Компромис: това ограничение може леко да намали броя на възможните предавателни числа.
Когато е допустимо да не се ловува
- Приложения с ниско натоварване, при които износването не е от решаващо значение.
- Стандартни зъбни предавки, при които точното предавателно съотношение е задължително.
- Приложения с кратък експлоатационен срок, при които разпределението на износването е от по-малко значение.
- Когато предимствата при производството надвишават загубите от износване.
7. Връзка с честотите на другите предавки
Йерархията на честотите в скоростната кутия
- Скорости на валовете: 1× за вход и изход — най-ниските честоти.
- Как се прави: равно на скоростта на вала при конструкция с автоподхват, а при такава без автоподхват – по-високо.
- ГМФ: брой зъби × скорост на вала — най-високата основна честота.
- GMF harmonics: 2×GMF, 3×GMF и т.н., произтичащи от нелинейностите на мрежата и обратна реакция.
Стратегия за анализ на страничните ленти
- Странични ивици при разстояние, съответстващо на скоростта на вала → ексцентрично зъбно колело или дефект на отделен зъб.
- Странични ленти при разстояние HTF (където HTF ≠ скорост на вала) → проблем с повтарящия се зъбен профил.
- Липса на ясни странични ленти → общо разпространение износване на предавкитеили просто подходящо облекло.
Честотата на зъбните сътресения, макар и да представлява една по-незабележима страна на динамиката на зъбните колела, предоставя ценна диагностична информация. Разбирането на изчислението на HTF и разпознаването на страничните ленти на HTF позволява на анализатора да определи с точност коя предавка е дефектна и дали проблемът се дължи на един повреден зъб или на по-разпространено състояние — което води до целенасочени и уверени решения за поддръжка при отстраняването на неизправности в скоростната кутия.
