Hammasrataste ja sidurite lõtku mõistmine
Tagasilöök (mida nimetatakse ka lõtkeks või mänguks) on mehaaniliste ülekannete kokkupuutuvate osade vaheline vahe või lõhe – kõige sagedamini on tegemist hammasrataste hammaste vahelise tangentsiaalse lõtkega, kui üks hammasratas on paigal ja teist liigutatakse edasi-tagasi. See on süsteemis esineva „kaotatud liikumise” ehk vaba mängu suurus: vahemaa, mille võimsusülekande hammasratas suudab läbida enne, kui see hakkab vastassuunas liikuvale hammasrattale mõjuma. Väike, tahtlik tagasilöök on hädavajalik süsteemi tõrgeteta toimimiseks käiguvahetuse toimimine, kuid kui see kulumise tagajärjel läbi kasvab, tekitab see löökkoormust, müra, positsioneerimisviga ja vibratsioon.
1. Mõiste: Mis on tagasilöök?
Hammasrataste paari puhul määratletakse tagasilööki kõige täpsemalt kui vahet, mida mõõdetakse mööda jõujoonet – või samaväärselt kui tangentsiaalset mänguruumi hammasjoonel –, mis võimaldab ühel hambal liikuda veidi vastasasuva hamba ruumis enne kokkupuute tekkimist. Kui hoida üht hammasratast paigal ja liigutada teist, siis nurk, mille ulatuses see vabalt liigub enne, kui hammaste küljed kokku puutuvad, väljendab otseselt olemasolevat tagasilööki.
Sama põhimõte kehtib ka muude osade puhul peale hammasrataste. Ühendusdetailidel, spliinidel, juhtvõllidel, hammaslatil ja hammasülekannetel ning igasugustel hammas- või kiilühendustel esineb teatud mäng. Oluline on see, et teatud vastureaktsioon on vajalik ja taotluslik: see võimaldab määrdekihtide tekkimist, võtab arvesse hammaste soojuspaisumist, kompenseerib tootmistolerantse ja takistab hammaste kokkukleepumist koormuse all. Tagasilöök muutub defektiks alles siis, kui see ületab projekteeritud väärtuse – sel juhul käitub see nagu lokaalne vorm mehaaniline lõtvus hammasrattakomplekti sees.
2. Eesmärk ja tüüpilised väärtused
Miks tagasilöök on süsteemi sisse ehitatud
- Määrimisruum: võimaldab õlikile tekkimist koormatud ja koormamata hammaste külgede vahel.
- Soojuspaisumine: võimaldab hammaste pikendamist, kui reduktor soojeneb töötemperatuurini.
- Tootmistolerantsid: võimaldab hammaste paari kokku sobitada hoolimata hammaste paksuse ja vahekauguse väikestest erinevustest.
- Võimaldab vältida kokkukleepumist: tagab, et hambad ei jää koormuse või soojuspaisumise tõttu kunagi kinni, mis suurendaks hõõrdumist ja soojust.
Tüüpilised tagasilöögi väärtused
- Täppisülekanded: 0,05–0,15 mm (0,002–0,006 tolli).
- Tööstuslikud hammasrattad: 0,2–0,8 mm (0,008–0,030 tolli).
- Rasketehnika: 1,0–3,0 mm (0,040–0,120 tolli).
- Rusikareegel: tavapäraste tööstuslike hammasrataste puhul umbes 0,04–0,08% telgede vahekaugusest.
Need on suunised, mitte absoluutsed väärtused – õige näitaja sõltub moodulist, täpsusklassist, materjalist ja kasutusoludest. Uue hammasratta projekteerimisel või kontrollimisel tasub hammaste geomeetriat võrrelda täpsusstandardiga; a sirgehammasratta kalkulaator ja vastav hammasratta täpsusklass See tööriist võimaldab hõlpsasti seostada telgede vahekauguse ja tolerantsi sobiva tagasilöögivahemikuga.
3. Mõõtmismeetodid
Otsene mõõtmine
- Paksusmõõturi meetod: asetage mõõteklambrid hammaste vahele hammasjoonele, et vahet otse mõõta.
- Mõõturiga mõõtmise meetod: lukusta üks hammasratas, liiguta teist edasi-tagasi ja mõõda vaba liikumisulatus telje raadiusel.
- Koordinaatmõõtmine: mõõta täpselt mõlemat hammasratast ja arvutada teoreetiline hammasvahe hammaste paksuse ja telgede vahekauguse alusel.
- Tagasilöögimõõtur: spetsiaalselt tootmiskontrolliks või välitöödeks loodud vahendid.
Operatiivne hindamine
- Kuulake, kas kostub kolksumist või klõpsumist, mis viitab liigsele lõtkule.
- Jälgige võlli liikumist koormuse suuna muutumisel – nähtav kõikumine viitab lõtkudele.
- Mõõta servo- või indekseerimissüsteemide positsioneerimisviga.
- Kasutage vibratsioonianalüüs et selgitada välja, milliseid mõjuga seotud mustreid tekitab liigne ripsmetušš.
4. Liigse tagasilöögi põhjustatud probleemid
Löögikoormus ja vibratsioon
- Kui koormus muutub vastupidiseks, liiguvad hambad lahku ja löövad seejärel uuesti kokku.
- See tekitab iga kord, kui kontakt taastub, löökkoormusi ja impulssvibratsiooni.
- Löök tekib koormuse suuna muutumise kiiruse juures, mitte tingimata võlli pöörlemiskiiruse juures.
- Korduvad löögid kiirendavad hamba väsimus ja kandma.
- Selle tulemuseks on iseloomulik koputav või kolksuv heli.
Positsioneerimisvead
- Servosüsteemides ja positsioneerimisseadmetes tekitab tagasilöök iga suunamuutuse ümber „surnud tsooni“.
- Väljundvõll ei reageeri väikestele sisendmuutustele enne, kui mäng on kõrvaldatud.
- Positsioneerimisviga on võrdne tagasilöögi suurusega.
- See on äärmiselt oluline CNC-tööpinkide, robootika ja täppisinstrumentide puhul.
Müra ja vähenenud jäikus
- Müra: hambade kokkupõrkumisel tekkiv kolin koormuse kõikumisel, mis on eriti tülikas muutuva koormusega ajamites ja süveneb, kui kulumise tõttu suureneb vahe.
- Süsteemi jäikuse vähenemine: tagasilöök tekitab jõuülekandes hõõrdumist, vähendades efektiivset väändumine jäikus, mis halvendab reguleerimissilmuse toimivust, ning tagasisidesüsteemides võib see põhjustada isegi piirtsükli ebastabiilsust.
5. Liigse tagasilöögi põhjused
Tavaline kulumine
- Hammaste küljed kuluvad hammasrataste kokkupuutumisel tekkiva libistava kontakti tõttu.
- Tagasilöök suureneb järk-järgult kasutusaja jooksul.
- See on kõigi hammasülekannete puhul oodatav kulumisviis.
- Kulu sõltub koormusest, määrdeaine kvaliteedist ja õli puhtusest.
Kiirendatud kulumine
- Abrasiivse materjali sattumine: kõvad osakesed toimivad lihvimismassina, lihvides servasid.
- Ebapiisav määrimine: Metallpindade kokkupuutepunkt kiirendab kulumist.
- Ülekoormus: Liigne koormus hammaste peale kiirendab pinna kulumist.
- Joondumatuse: äärekoormus alates võlli joondushäire koormus koondub hammaste ühele otsale.
Projekteerimis- või paigaldusvead
- Ebaõige teljevahe.
- Vale hammasrataste paar, mille hammasprofiilid ei sobi kokku.
- Soojuspaisumist ei ole piisavalt arvesse võetud.
- Tootmistolerantsid on seatud liiga laialt.
6. Tagasilöögi diagnoosimine vibratsioonianalüüsi abil
Vibratsiooni signatuur
- Mõjub: teravad impulssid aja lainekuju iga koormuse suuna muutumisel.
- Mitmekordsed harmoonilised: löökkoormus tekitab laia rühma harmoonilised selle asemel, et kasutada ühtainust puhast tooni.
- Koormusest sõltuv: vibratsioon tugevneb ja nõrgeneb vastavalt pöördemomendi koormusele.
- Kiirusest sõltumatu komponent: löögisagedus sõltub koormuse muutumise tsüklist, mitte võlli pöörlemiskiirusest.
Tagasilöögi eristamine muudest rikestest
- vs. varustuse üldine kulumine: tagasilöök tekitab lööke, samas kui ühtlane kulumine tekitab sujuva, kuid kõrgendatud hammasrataste hambumissagedus (GMF) koos külgribadega.
- vs. hamba murdumine: murtud hammas tekitab ühe löögi ühe pöörde kohta, samas kui tagasilöök tekitab mitu lööki ühe koormustsükli jooksul.
- vs. lõtvus: tagasilöök tekib hammasrataste sees; lõtvus asub laagrites, korpustes või kinnitustes.
Kuna tagasilöögi, hammaste kulumise ja lõtkude iseloomulikud tunnused kattuvad, on hindamatuks abivahendiks analüsaator, mis registreerib nii spektri kui ka faasiga ajakäiku. Töökeskkonnas on selliseks abivahendiks näiteks kaasaskantav kahekanaliline seade, nagu Balanset-1A võimaldab tehnikul salvestada ajakäigu kõverat reduktori laagri korpuses, tuvastada impulssilisi pöördeid, mis viitavad liigsele mängule, ning välistada või kinnitada tasakaalustamatuse olemasolu enne reduktori avamist. Hammaste kokkupuutepunkti ja selle külgribade täpne kindlaksmääramine on veelgi kiirem spetsiaalse hammasrataste hambumissageduse kalkulaator.
7. Parandamine ja haldamine
Reguleerimismeetodid
- Keskmise vahemaa vähendamine: liigutage hammasrattaid veidi lähemale üksteisele, kui kinnitus seda võimaldab.
- Plaadi reguleerimine: kasutage alusplaate, et hammasrattad õigesse asendisse paigutada.
- Tagasilöögivabad hammasrattad: lahknevad, vedruga varustatud hammasrattad, mis kõrvaldavad pidevalt lõtku.
- Eellaadimine: rakendage kerget koormust, et hammaste küljed oleksid pidevas kontaktis (vt laagri eelkoormus (vt samasugust põhimõtet laagrite puhul).
Asendamine
- Vahetage kulunud hammasrattad välja, kui hammaste vaheline lõtk ületab lubatud piiri.
- Vahetage mõlemad kokkupuutuvad hammasrattad korraga välja, kuna need kuluvad paarina.
- Kaaluge kulumiskindluse parandamiseks uuendatud materjalide või pinnakatte kasutamist.
Operatiivsed majutusvõimalused
- Vältige sagedasi koormuse suuna muutusi, kui protsess seda võimaldab.
- Reguleerige koormuse rakendamise kiirust, et leevendada lööki.
- Võta mõningast tagasilööki kui normaalset nähtust – ära pinguta võrku liiga tugevasti, sest see võib põhjustada takerdumist ja ülekuumenemist.
- Servosüsteemides tuleb juhtimistarkvaras kompenseerida surnud tsoon.
Tagasilöök on hammasülekannete vältimatu omadus, mis muutub probleemiks alles siis, kui see muutub liiga suureks. Õigete tehniliste näitajate, usaldusväärsete mõõtmismeetodite ja liigse mängu põhjustatud vibratsioonisümptomite tundmine võimaldab hooldada reduktoreid tõhusalt, planeerida nende vahetamist mõistlikult ja tagada distsiplineeritud tõrkeotsing ja seisundi jälgimine hammasülekandega masinate korduvate müra- ja vibratsiooniprobleemide lahendamiseks.
