Was ist die Hunting Tooth Frequency? Zahnradmusterwiederholung • Tragbarer Auswuchtapparat, Schwingungsanalysator "Balanset" zum dynamischen Auswuchten von Brechern, Ventilatoren, Mulchern, Schnecken an Mähdreschern, Wellen, Zentrifugen, Turbinen und vielen anderen Rotoren Was ist die Hunting Tooth Frequency? Zahnradmusterwiederholung • Tragbarer Auswuchtapparat, Schwingungsanalysator "Balanset" zum dynamischen Auswuchten von Brechern, Ventilatoren, Mulchern, Schnecken an Mähdreschern, Wellen, Zentrifugen, Turbinen und vielen anderen Rotoren

Was ist die Jagdzahnfrequenz? Zahnradmusterwiederholung

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Die Häufigkeit von Jagdzähnen verstehen

Definition: Was ist die Jagdzahnfrequenz?

Jagdzahnfrequenz (HTF, auch Montagephasenfrequenz oder größte gemeinsame Teilerfrequenz genannt) ist eine niederfrequente Vibration Komponente in Zahnradpaaren, die die Rate darstellt, mit der die gleichen einzelnen Zähne auf Ritzel und Rad wieder miteinander in Kontakt kommen. Diese Frequenz wird durch den größten gemeinsamen Teiler (GGT) der Anzahl der Zähne auf jedem Zahnrad bestimmt und erscheint als Modulationsfrequenz, die Seitenbänder rund um die Zahneingriffsfrequenz (GMF).

Die Häufigkeit des Zahnschwingens ist diagnostisch bedeutsam, da Vibrationen bei HTF eher auf Probleme mit bestimmten einzelnen Zähnen (wie z. B. einen gerissenen Zahn, lokalen Verschleiß oder Exzentrizität) als auf den allgemeinen Zustand des Zahnrads hinweisen und so dabei helfen, den genauen Ort und die Art von Zahnraddefekten zu bestimmen.

Mathematische Grundlagen

Berechnungsmethode

HTF wird mithilfe des größten gemeinsamen Teilers (GCD) der Zahnanzahl berechnet:

Formel

  • HTF = GCD(N₁, N₂) × U/minRitzel / 60
  • Wobei N₁ = Anzahl der Zähne am Ritzel
  • N₂ = Anzahl der Zähne am Zahnrad
  • GCD = größter gemeinsamer Teiler von N₁ und N₂

Beispiele

Beispiel 1: Jagdzahnpaar

  • Ritzel: 23 Zähne bei 1800 U/min
  • Gang: 67 Zähne
  • GCD(23, 67): 1 (Primzahlen, keine gemeinsamen Faktoren)
  • HTF = 1 × 1800 / 60 = 30 Hz (gleich der Ritzelwellendrehzahl)
  • Bedeutung: Jeder Ritzelzahn greift in jeden Zahn des Zahnrads ein, bevor sich das Muster wiederholt
  • Ergebnis: Jagdzahnrad – optimale Verschleißverteilung

Beispiel 2: Nicht jagendes Paar

  • Ritzel: 20 Zähne bei 1800 U/min
  • Gang: 60 Zähne
  • GCD(20, 60): 20
  • HTF = 20 × 1800 / 60 = 600 Hz
  • Bedeutung: Dieselben 20 Zahnpaare greifen wiederholt ineinander
  • Ergebnis: Konzentriertes Abnutzungsmuster auf denselben Zähnen

Beispiel 3: Zwischenfall

  • Ritzel: 18 Zähne bei 3600 U/min
  • Gang: 54 Zähne
  • GCD(18, 54): 18
  • HTF = 18 × 3600 / 60 = 1080 Hz
  • Muster: 18 verschiedene Zahnkontaktpaare wiederholen

Jagd- und Nichtjagd-Ausrüstungssets

Jagdzahn-Design (GCD = 1)

Wird erreicht, wenn die Anzahl der Zähne relativ prim ist (keine gemeinsamen Faktoren):

  • Vorteile:
    • Jeder Ritzelzahn greift schließlich in jeden Zahn des Zahnrads ein
    • Gleichmäßiger Verschleiß über alle Zähne verteilt
    • Fertigungsfehler durchschnittlich ausgeglichen
    • Längere Lebensdauer des Getriebes
    • Bevorzugt für die meisten Anwendungen
  • Nachteile:
    • Bestimmte Zahndefekte erzeugen Vibrationen bei Wellendrehzahl (HTF = Wellendrehzahl)
    • Erfordert möglicherweise eine präzisere Herstellung

Nicht-Jagd-Design (GCD > 1)

Tritt auf, wenn die Anzahl der Zähne gemeinsame Faktoren aufweist:

  • Vorteile:
    • Einfachere Auswahl der Zähnezahl
    • Kann Standard-Zahnradgrößen zulassen
  • Nachteile:
    • Gleiche Zähne greifen wiederholt ineinander (nur eindeutige GCD-Paare)
    • Der Verschleiß konzentriert sich auf gleiche Zahnpaare
    • Herstellungsfehler an bestimmten Zähnen wiederholen sich in jedem Zyklus
    • Kürzere Lebensdauer der Getriebe
    • Bei der Konstruktion hochwertiger Getriebe generell vermieden

Vibrationssignatur

HTF als Seitenbandabstand

HTF erscheint hauptsächlich als Seitenbandabstand um GMF:

  • Zentralgipfel: GMF (Zahnradeingriffsfrequenz)
  • Seitenbänder: GMF ± HTF, GMF ± 2×HTF, GMF ± 3×HTF
  • Interpretation: Seitenbänder im HTF-Abstand weisen auf einzelne Zahndefekte oder Exzentrizität hin
  • Amplitude: Die Seitenbandamplitude zeigt den Schweregrad des lokalisierten Defekts an

Diagnosemuster

Einzelner beschädigter Zahn

  • Starke Seitenbänder im HTF-Abstand um GMF
  • HTF = Wellendrehzahl des Zahnrads mit beschädigtem Zahn
  • Schlag einmal pro Umdrehung des defekten Zahnrades
  • Die Zeitwellenform zeigt periodische Impulse

Zahnradexzentrizität

  • HTF-Seitenbänder durch Rundlauf (exzentrische Montage)
  • Die Zahneingriffstiefe variiert einmal pro Umdrehung
  • Erzeugt eine Amplitudenmodulation von GMF
  • Korrigierbar durch Neumontage oder Rundlaufkompensation

Ungleichmäßiger Zahnabstand

  • Fertigungsfehler im Zahnabstand
  • Erzeugt Musterwiederholungen bei HTF
  • Bei Toleranzen kann ein Austausch oder eine Abnahme des Getriebes erforderlich sein

Praktische Diagnose

Identifizierung defekter Ausrüstung

Ermitteln Sie, welches Zahnrad (Ritzel oder Hauptzahnrad) den Defekt aufweist:

  1. Berechnen Sie beide Wellendrehzahlen: Eingangs- und Ausgangsdrehzahl
  2. Seitenbandabstand messen: Aus dem Schwingungsspektrum
  3. Vergleichen: Wenn Seitenbandabstand = Eingangswellenfrequenz → Ritzeldefekt
  4. Vergleichen: Wenn Seitenbandabstand = Abtriebswellenfrequenz → Getriebedefekt
  5. Schlussfolgerung: Der Seitenbandabstand identifiziert, welche Welle (und somit welches Zahnrad) das Problem hat

Schweregradbewertung

  • Seitenbandamplitude: Höhere Amplituden weisen auf einen schwerwiegenderen lokalisierten Defekt hin
  • Anzahl der Seitenbänder: Mehr Seitenbänder (höhere Ordnungen) weisen auf einen schlechteren Zustand hin
  • Zeitwellenform: Klarer periodischer Impuls bestätigt individuelle Zahneinwirkung
  • Vergleich mit GMF: Seitenbänder > 25% der GMF-Amplitude weisen auf einen signifikanten Defekt hin

Designüberlegungen

Auswahl der Zahnnummern

Best Practice für die Getriebekonstruktion:

  • Verwenden Sie Primzahlen: Stellt GCD = 1 sicher (Jagdzahndesign)
  • Vermeiden Sie häufige Faktoren: Verwenden Sie keine Zahnzahlen wie 20:60 (GCD=20)
  • Beispiele für gute Paare: 17:51, 19:57, 23:69 (alle GCD=1)
  • Abtausch: Kann die Übersetzungsoptionen leicht einschränken

Wenn Nichtjagd akzeptabel

  • Anwendungen mit geringer Belastung, bei denen der Verschleiß nicht kritisch ist
  • Standardgetriebesätze, bei denen genaue Übersetzungsverhältnisse erforderlich sind
  • Kurzzeitanwendungen (Verschleißverteilung weniger wichtig)
  • Wenn Fertigungsvorteile die Verschleißaspekte überwiegen

Beziehung zu anderen Getriebefrequenzen

Frequenzhierarchie im Getriebe

  • Wellengeschwindigkeiten: 1× für Eingang und Ausgang (niedrigste Frequenzen)
  • HTF: Gleich der Wellendrehzahl (Jagdausführung) oder höher (Nicht-Jagdausführung)
  • GMF: Anzahl der Zähne × Wellendrehzahl (höchste Primärfrequenz)
  • GMF-Harmonische: 2×GMF, 3×GMF usw. (aufgrund von Nichtlinearitäten)

Strategie zur Seitenbandanalyse

  • Seitenbänder im Wellendrehzahlabstand → Exzentergetriebe oder einzelner Zahndefekt
  • Seitenbänder im HTF-Abstand (wenn HTF ≠ Wellengeschwindigkeit) → Problem mit sich wiederholendem Zahnmuster
  • Keine klaren Seitenbänder → allgemeiner verteilter Verschleiß oder guter Getriebezustand

Die Schwingungsfrequenz der Zähne ist zwar ein subtiler Aspekt der Getriebedynamik, liefert aber wichtige Diagnoseinformationen. Das Verständnis der HTF-Berechnung und das Erkennen von HTF-Seitenbändern ermöglicht die präzise Identifizierung des defekten Zahnrads und ob das Problem ein bestimmter beschädigter Zahn oder ein verteilter Zustand ist. Dies ermöglicht gezielte Wartungsmaßnahmen bei der Getriebefehlerbehebung.

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