Pochopení vůle v ozubených kolech a spojkách
Definice: Co je to zpětná reakce?
Vůle (také nazývaná vůle nebo mezera) je vůle neboli mezera mezi spojovacími součástmi v mechanických pohonech, nejčastěji se vztahuje k tangenciální vůli mezi zabírajícími zuby ozubeného kola, když je jedno ozubené kolo drženo v klidu a spojovací kolo se otáčí tam a zpět. Představuje množství “ztrátového pohybu” neboli volné vůle v systému – vzdálenost, o kterou se hnací kolo může otočit, než se s hnaným kolem dostane do záběru v opačném směru.
Určitá vůle je nezbytná a záměrná, poskytuje prostor pro mazání, vyrovnává tepelnou roztažnost a zabraňuje zasekávání zubů. Nadměrná vůle způsobená opotřebením však vytváří rázové zatížení, hluk, chyby v polohování a vibrace problémy, zejména v přesných strojích a aplikacích s reverzním pohonem.
Účel zpětné reakce
Nezbytné funkce
- Mazací prostor: Umožňuje tvorbu mazacího filmu mezi zuby
- Tepelná roztažnost: Přizpůsobuje se prodlužování zubů ozubených kol s rostoucí teplotou
- Výrobní tolerance: Umožňuje montáž i přes malé odchylky v rozteči zubů
- Zabraňuje vázání: Zajišťuje, aby se zuby nezasekávaly při zatížení nebo tepelném nárůstu
Typické hodnoty vůle
- Přesná ozubená kola: 0,05–0,15 mm (0,002–0,006 palce)
- Průmyslové převody: 0,2–0,8 mm (0,008–0,030 palce)
- Těžké stroje: 1,0–3,0 mm (0,040–0,120 palce)
- Pravidlo: 0,04–0,081 TP3T osové vzdálenosti pro průmyslová ozubená kola
Metody měření
Přímé měření
- Metoda spárového měřidla: Vložte spárové měrky mezi zuby v roztečné linii
- Metoda úchylkoměru: Držte jeden převodový stupeň, druhý otáčejte tam a zpět a změřte dráhu na ose rozteče
- Měření souřadnic: Přesné měření obou ozubených kol, výpočet teoretické vůle
- Měřidlo vůle: Specializované nástroje pro výrobu nebo kontrolu
Provozní posouzení
- Poslouchejte, zda se neozývá chrastění nebo klepání (nadměrná vůle)
- Sledujte pohyb hřídele při obráceném zatížení
- Měření chyby polohování v servosystémech
- Analýza vibrací zobrazující vzorce související s nárazem
Problémy způsobené nadměrnou zpětnou rázovou reakcí
Rázové zatížení a vibrace
- Při obrácení zatížení se zuby oddělí a následně narazí
- Vytváří rázová zatížení a impulzivní vibrace
- Frekvence při rychlosti reverzace zátěže
- Urychluje únavu a opotřebení zubů ozubených kol
- Vydává charakteristický klepavý nebo bouchavý zvuk
Chyby polohování
- V servosystémech nebo polohovacích zařízeních vytváří vůle “mrtvou zónu”
- Výstupní hřídel nereaguje na malé změny vstupního tlaku
- Chyba polohování se rovná velikosti vůle
- Kritické pro CNC obráběcí stroje, robotiku a přesné přístroje
Hluk
- Chrastění zubů narážejících při kolísání zatížení
- Obzvláště problematické v aplikacích s proměnným zatížením
- Zhoršuje se s rostoucí vůlí v důsledku opotřebení
Snížená tuhost systému
- Vůle vytváří poddajnost v hnacím ústrojí
- Snižuje efektivní torzní tuhost
- Ovlivňuje výkon řídicího systému
- Může způsobit nestabilitu v systémech zpětnovazebního řízení
Příčiny nadměrné vůle
Běžné opotřebení
- Opotřebení boků zubů v důsledku kluzného kontaktu
- Postupný nárůst odporu v průběhu let
- Předpokládaný režim opotřebení u všech ozubených kol
- Rychlost závisí na zatížení, mazání a čistotě
Zrychlené opotřebení
- Abrazivní kontaminace: Částice působící jako lapovací pasta
- Nedostatečné mazání: Opotřebení urychlující mezní kontakt
- Přetížení: Nadměrné zatížení zubů
- Nesprávné zarovnání: Opotřebení soustředěné na okrajové zatížení
Chyby v návrhu nebo instalaci
- Nesprávná specifikace osové vzdálenosti
- Nesprávné párování převodů (neshodující se profily)
- Tepelná roztažnost není dostatečně zohledněna
- Příliš volné výrobní tolerance
Diagnostika vibrací
Vibrační charakteristiky
- Dopad: Ostré impulsy v časový průběh při změnách zatížení
- Více harmonických: Rázové zatížení excituje více frekvencí
- Závislé na zatížení: Vibrace se mění v závislosti na zatížení krouticím momentem
- Součást nezávislá na rychlosti: Frekvence nárazů založená na rychlosti změny zatížení, nikoli na otáčkách hřídele
Rozlišování negativní reakce od jiných problémů
- vs. běžné opotřebení vybavení: Vůle vytváří nárazy; opotřebení vytváří hladký, ale vyvýšený povrch GMF
- vs. zlomení zubu: Zlomený zub vytváří jeden náraz za otáčku; vůle vytváří několik nárazů za cyklus zatížení.
- vs. uvolněnost: Vůle je uvnitř ozubených kol; vůle je v ložiskách nebo úchytech
Korekce a řízení
Metody úprav
- Redukce osové vzdálenosti: Přibližte ozubená kola k sobě (pokud je to možné)
- Nastavení podložky: Použijte podložky pro správné umístění ozubených kol
- Ozubená kola s ochranou proti zpětnému rázu: Dělená ozubená kola s pružinovým zatížením eliminujícím vůli
- Předpětí: Aplikujte mírné zatížení a udržujte kontakt se zuby.
Nahrazení
- Vyměňte opotřebovaná ozubená kola, když vůle překročí specifikaci
- Vyměňte obě protilehlá ozubená kola společně (opotřebovávají se společně)
- Zvažte vylepšené materiály nebo povlaky pro lepší odolnost proti opotřebení
Provozní úpravy
- Pokud je to možné, vyhněte se častému střídání zátěže
- Řízení rychlosti aplikace zátěže pro minimalizaci dopadu
- Akceptujte určitou vůli jako normální (síťku nepřetahujte)
- V servosystémech kompenzujte v řídicím softwaru
Vůle je nezbytnou vlastností ozubených pohonů, která se stává problematickou pouze při nadměrné vůli. Pochopení správné specifikace vůle, jejího měření a příznaků nadměrné vůle umožňuje efektivní údržbu převodovky, vhodné načasování výměny a správné řešení problémů s vibracemi a hlukem u převodových strojů.
Kategorie:
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 