Pochopení frekvence záběru ozubených kol
Definice: Co je frekvence záběru ozubených kol?
Frekvence záběru ozubených kol (GMF, nazývaná také frekvence záběru zubů nebo frekvence záběru zubů) je vibrace frekvence generovaná záběrem zubů ozubeného kola při jejich vstupu a výstupu z kontaktu během otáčení ozubeného kola. Vypočítá se jako počet zubů na ozubeném kole vynásobený jeho rychlostí otáčení (GMF = počet zubů × ot./min / 60). GMF představuje rychlost, s jakou zuby do sebe zabírají, a obvykle je dominantní frekvencí ve spektru vibrací převodovky.
Pochopení a sledování GMF je zásadní pro diagnostiku převodovky, protože amplituda, harmonickéa postranní pásma vrcholu GMF poskytují podrobné informace o stavu ozubeného kola, včetně opotřebení, nesouososti, vad zubů a dostatečnosti mazání.
Výpočet frekvence záběru ozubených kol
Základní vzorec
GMF lze vypočítat z libovolného ozubeného kola v zabírající dvojici:
- GMF = Npastorek × ot./minpastorek / 60 (s použitím pastorku)
- GMF = Nvýstroj × ot./minvýstroj / 60 (s použitím výstroje)
- Obě metody dávají stejný výsledek (musí, protože zuby do sebe zapadají)
Příklad výpočtů
Příklad 1: Jednoduchá převodovka
- Vstup (pastorek): 20 zubů při 1800 ot./min
- Výstup (převodový stupeň): 60 zubů při 600 ot./min
- GMF = 20 × 1800 / 60 = 600 Hz
- Ověření: 60 × 600 / 60 = 600 Hz ✓
Příklad 2: Vícestupňová převodovka
- První fáze: 18 zubů při 3600 ot./min → GMF₁ = 1080 Hz
- Druhá fáze: 25 zubů při 1200 ot./min → GMF₂ = 500 Hz
- Třetí fáze: 30 zubů při 400 ot./min → GMF₃ = 200 Hz
- Spektrum: Zobrazí vrcholy na všech třech frekvencích plus harmonické a postranní pásma
GMF ve vibračních spektrech
Normální (zdravá) převodovka
- Vrchol GMF: Jasný vrchol na vypočítané frekvenci
- Amplituda: Mírné, konzistentní v průběhu času
- Harmonické: Může být přítomna 2×GMF a 3×GMF, ale s nízkou amplitudou (< 25% GMF)
- Postranní pásma: Minimální nebo chybějící
- Otáčky hřídele: 1× vrcholy pro vstupní a výstupní hřídele nižší než GMF
Abnormální podpisy naznačující problémy
Vysoká amplituda GMF
- Příčina: Obecné opotřebení převodů, nesouosost, vysoké zatížení
- Indikátor: Amplituda GMF se v průběhu času zvyšuje
- Akce: Zvyšte frekvenci monitorování, naplánujte inspekce
Více harmonických složek GMF
- Příčina: Vady zubů ozubených kol, silné opotřebení, špatný kontaktní vzor
- Vzor: 2×GMF, 3×GMF, 4×GMF s významnými amplitudami
- Závažnost: Více harmonických = závažnější stav
Postranní pásma kolem GMF
Postranní pásma jsou modulací GMF otáčkami hřídele:
- Boční pásy pastorku: GMF ± otáčky vstupního hřídele → indikuje vady pastorku
- Boční pásky pro výbavu: GMF ± otáčky výstupního hřídele → indikuje vady převodu
- Více postranních pásem: GMF ± n×(otáčky hřídele), kde n = 1, 2, 3… → specifické vady zubů
- Asymetrické postranní pásma: Silnější na jedné straně naznačuje excentrické ozubení nebo nerovnoměrnou rozteč zubů
Diagnostická interpretace
Posouzení stavu ozubeného kola
| Stav | Amplituda GMF | Harmonické | Postranní pásma |
|---|---|---|---|
| Nové/Dobré | Nízká, stabilní | Minimální (< 25% GMF) | Chybí nebo je velmi malý |
| Běžné opotřebení | Mírný, postupný nárůst | 2×GMF přítomný, ale nízký | Mohou se objevit malé postranní pásy |
| Mírné opotřebení | Vysoký, pokračující nárůst | 2×, 3×GMF viditelný | Čisté postranní pásma ± frekvence hřídele |
| Vážné opotřebení/poškození | Velmi vysoká | Více harmonických (4×, 5×+) | Více rodin postranních pásem |
| Lokalizovaná vada | Mírný | Současnost | Silné, pravidelně rozmístěné postranní pásy |
Specifické signatury chyb
Nesprávné zarovnání ozubených kol
- Vysoké harmonické složky 2×GMF a 3×GMF
- Axiální vibrace mohou být zvýšené
- Vylepšeno korekcí seřízení převodových stupňů
Excentrické ozubené kolo
- Silné boční pásy při ±1× otáčkách hřídele excentrického převodu
- Kontakt zubů se mění jednou za otáčku
- Může se objevit amplitudová modulace v časovém průběhu
Zlomený nebo prasklý zub
- Postranní pásma s vysokou amplitudou při rozteči otáček hřídele
- Jeden náraz na otáčku vadného ozubeného kola
- Může zobrazovat impulzivní události v časovém průběhu
- Rychlý růst amplitudy
Nedostatečné mazání
- Zvýšená amplituda GMF v důsledku zvýšeného tření
- Zvýšení vysokofrekvenčního šumu
- Zvýšení teploty v převodovce
GMF a strukturální rezonance
GMF často spadá do rozsahu, který vyvolává strukturální rezonance:
- Typický GMF: 200–2000 Hz pro průmyslové převodovky
- Vlastní frekvence rámce: Často 50–500 Hz
- Vhodný: GMF nebo harmonické kmity mohou vyvolat rezonance rámu nebo pouzdra
- Výsledek: Hlasité kvílení převodů, nadměrné vibrace skříně
- Řešení: Zpevnit skříň, přidat tlumení, změnit počet zubů ozubeného kola (změnit GMF)
Strategie monitorování
Stanovení základních hodnot
- Zaznamenejte amplitudu GMF, když je převodovka nová nebo čerstvě generálně opravena.
- Dokumentace normálních harmonických a postranních pásmových úrovní
- Stanovení limitů alarmů (obvykle 2–3× základní hodnota)
Trendové parametry
- Amplituda GMF: Primární ukazatel celkového stavu převodového stupně
- Harmonické poměry: Zvýšení 2×GMF/GMF, 3×GMF/GMF naznačuje zhoršení
- Energie postranního pásma: Součet amplitud postranních pásem
- Vysokofrekvenční obsah: Širokopásmová energie v rozsahu 5–50 kHz (stav povrchu ozubeného kola)
Úrovně alarmů
- Upozornění: Amplituda GMF 2× základní hodnota
- Poplach: Amplituda GMF 4× základní hodnota nebo rychlý nárůst
- Kritické: Více silných harmonických, rozsáhlá postranní pásma nebo 10× základní linie
Frekvence záběru ozubených kol je základem monitorování a diagnostiky stavu převodovky. Pochopení výpočtu GMF, normálních vs. abnormálních spektrálních vzorců a diagnostického významu harmonických a postranních pásem umožňuje efektivní detekci problémů s ozubenými koly dlouho před katastrofickým selháním, což umožňuje plánovanou údržbu a prevenci nákladných výrobních ztrát.
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 