درک فرکانس مش دنده
فرکانس درگیری دندهها (GMF — همچنین موسوم به فرکانس درگیری دندان یا تماس دندانها) برابر است با لرزش فرکانسی که در طول چرخش هنگام درگیری و جداشدن دندانهای دنده تولید میشود. این فرکانس با ضرب تعداد دندانهای یک دنده در سرعت چرخشی آن دنده بهدست میآید: GMF = (تعداد دندانهها × دور در دقیقه) / 60. GMF معمولاً پیک غالب در یک جعبه دنده است طیف ارتعاش، و دامنه آن، آن است هارمونیک ها، و نوارهای کناری در اطراف آن اطلاعات مفصلی در مورد وضعیت دنده را حمل میکنند — سایش، ناهمترازی، عیوب دندانها و کفایت روغنکاری. بنابراین، ردیابی GMF پایه و اساس تشخیص جعبه دنده و بخش اساسی شناسایی است نقص دنده قبل از اینکه به خرابی تبدیل شوند.
1. محاسبه فرکانس درگیری دنده
فرمول پایه
GMF میتواند از هر یک از اعضای جفت درگیری محاسبه شود و هر دو باید نتیجه یکسانی دهند زیرا دندانها یکدیگر را با نرخی مشترک عبور میدهند:
- GMF = Nپینیون × RPMپینیون / 60 (از طریق پینیون)
- GMF = Nدنده × RPMدنده / 60 (از طریق چرخ دنده)
این دو معادل هستند زیرا نسبت سرعت معکوس نسبت تعداد دندان است. توجه داشته باشید که GMF یک سرعت کارکرد هارمونیک ساده نیست — این تعداد دندان ضربدر سرعت شافت است، بنابراین معمولاً خیلی بالاتر از 1× قرار میگیرد.
مثالهای کارشده
مثال 1 — جعبه دنده ساده
- ورودی (پینیون): 20 دندان در 1,800 دور بر دقیقه
- خروجی (دندانه): 60 دندان در 600 دور بر دقیقه
- GMF = 20 × 1,800 / 60 = 600 هرتز
- بررسی کنید: 60 × 600 / 60 = 600 Hz ✓
مثال 2 — جعبه دنده چند مرحلهای
- مرحله اول: 18 دندانه در 3,600 دور در دقیقه → GMF₁ = 1,080 هرتز
- مرحله دوم: 25 دندان در 1,200 دور بر دقیقه → GMF₂ = 500 هرتز
- مرحله سوم: 30 دندان در 400 دور بر دقیقه → GMF₃ = 200 هرتز
- طیف: یک قله مشخص برای هر مرحله، به علاوه هارمونیکها و نوارهای کناری را نشان میدهد.
محاسبه این موارد به صورت دستی برای هر مرحله خستهکننده است؛ محاسبهگر فرکانس مش دنده GMF و فاصله نوارهای کناری مورد انتظار را فوری برمیگرداند، و محاسبهی فرکانس هارمونیک به جایگذاری مرتبههای شافت اطراف را کمک میکند.
2. GMF در طیف ارتعاش
جعبه دنده سالم
- پیک GMF: یک قله واضح و منفرد در فرکانس محاسبهشده.
- دامنه: متوسط و ثابت در طول زمان.
- هارمونیکها: 2×GMF و 3×GMF ممکن است حضور داشته باشند اما کوچک باشند (زیر حدود 25٪ از GMF).
- باندهای کناری: حداقل یا بدون وجود.
- سرعت شفتها: پیکهای 1x برای شفتهای ورودی و خروجی خوب زیر GMF قرار دارند.
امضاهای غیرطبیعی
دامنه GMF بالا
افزایش دامنه GMF در طول زمان نشاندهنده سایش عمومی دنده، عدم ترازبندی یا بار بالا است. اقدام این است که فرکانس نظارت را افزایش دهیم و یک بازرسی برنامهریزی کنیم.
هارمونیکهای چندگانه GMF
پیکهای قوی 2×GMF، 3×GMF و 4×GMF نشاندهنده عیوب دندانه، سرفراشی سنگین یا الگوی تماس ضعیف است — به طور کلی، هر چه هارمونیکهای بیشتری ظاهر شوند، وضعیت شدیدتر است.
نوارهای جانبی اطراف GMF
Sidebandها مدولاسیون GMF توسط سرعت شفت هستند و آنها را مشخص میکنند کدام دنده معیوب است:
- پینیون sidebandها: GMF ± سرعت شفت ورودی → عیب دندانه کوچک.
- Sidebandهای دنده: GMF ± سرعت شفت خروجی → عیب در دندانه محرک.
- نوارهای جانبی متعدد: GMF ± n×(سرعت شفت) → عیوب محلی دندانه.
- باندهای کناری نامتقارن: قویتر در یک طرف → دنده eccentric یا فاصله دندان نابرابر.
۳. تفسیر تشخیصی
ارزیابی وضعیت در یک نگاه
| وضعیت | دامنه GMF | هارمونیکها | باندهای کناری |
|---|---|---|---|
| جدید / خوب | کم، پایدار | حداقل (< ۲۵٪ از GMF) | وجود ندارد یا بسیار کوچک است |
| سرفراشی عادی | افزایش متوسط و تدریجی | ۲×GMF وجود دارد اما کم است | sidebandهای کوچک ظاهر میشوند |
| سرفراشی متوسط | بالا، هنوز افزایش مییابد | ۲×، ۳×GMF قابل مشاهده | sidebandهای واضح در ± فرکانسهای شفت |
| سایش شدید / آسیب | بسیار بالا | هارمونیکهای چندگانه (۴×، ۵×+) | خانوادههای باند جانبی چندگانه |
| نقص موضعی | متوسط | حاضر | نوارهای کناری قوی و با فاصله منظم |
امضاهای خطای خاص
- عدم تنظیم دنده: هارمونیکهای 2×GMF و 3×GMF بالا، اغلب با افزایش ارتعاش محوری; اصلاحشده با بازترازبندی دندهها.
- دنده eccentric: باندهای جانبی قوی در ±1× سرعت شفت دندانه غیرمتمرکز، با تماس دندانه یک بار در هر دور — قابل مشاهده به صورت مدولاسیون دامنه در شکل موج زمانی.
- دندان شکسته یا ترکخورده: نوارهای جانبی با دامنه بالا در فاصله سرعت شافت، یک ضربه در هر دوران چرخ معیوب، رویدادهای ضربهای در شکل موج زمانی، و رشد سریع دامنه.
- روغنکاری ناکافی: دامنه GMF افزایش یافته از اصطکاک بیشتر، سر و صدای فرکانس بالا در حال افزایش، و بالا رفتن دما در جعبه دنده.
تخلیه بیش از حد از لقی میتواند این امضاها را بیشتر مبهم کند و اجازه دهد تا دندانها در هر تشابک صدای محک کنند.
4. GMF و تشدید ساختاری
GMF اغلب در باند قرار میگیرد که میتواند حالتهای ساختاری را تحریک کند و آن چیزی را که در غیر این صورت منبع متوسطی بود تقویت کند:
- GMF معمولی: 200–2,000 هرتز برای جعبه دندههای صنعتی.
- فرکانسهای طبیعی قاب: اغلب 50–500 هرتز.
- خطر: GMF یا یکی از هارمونیکهای آن با یک خانه یا قاب منطبق است رزونانس ساختاری.
- نتیجه: وز صدای دندهای شدید و ارتعاش بیش از حد محفظه.
- راهحلها: محفظه را تقویت کنید، میرایی اضافه کنید، یا تعداد دندانها را تغییر دهید تا GMF را از تشدید دور کنید.
5. ساخت یک استراتژی نظارتی
خط پایه و روند
دامنه GMF را — همراه با سطوح هارمونیک و نوار جانبی عادی — هنگامی که جعبه دنده جدید است یا تازه تعمیر شده، ثبت کنید و آن را به عنوان مرجع برای هر چیزی که بعد میآید استفاده کنید. مفیدترین پارامترهای روند شامل موارد زیر است:
- امplitude GMF: شاخص اصلی وضعیت کلی دنده.
- نسبت هارمونیک: افزایش 2×GMF/GMF یا 3×GMF/GMF نشاندهنده تخریب است.
- انرژی نوار جانبی: دامنه جمعشده خانوادههای نوار جانبی.
- محتوای فرکانس بالا: انرژی پهنباند در محدوده 5–50 کیلوهرتز وضعیت سطح دندان را منعکس میکند.
سطوح هشدار
- هشدار: دامنه GMF در ۲ برابر خط پایه.
- زنگ هشدار: دامنه GMF در ۴ برابر خط پایه یا هر افزایش سریع.
- انتقادی: چندین هارمونیک قوی، نوارهای جانبی گسترده، یا ۱۰ برابر خط پایه.
اندازهگیری GMF در محل
ثبت GMF، هارمونیکهای آن و نوارهای جانبی آن به صورت خالص نیاز به پهنای باند و تفکیک کافی برای جدا کردن خطوط فاصلهای نزدیک دارد. یک دستگاه تحلیلگر قابل حمل دو کانالی مانند Balanset-1A طیف جعبه دنده و شکل موج زمانی را در محل ثبت میکند و به مهندس امکان میدهد پیک GMF و خانوادههای نوار جانبی آن را مستقیماً بخواند — و جایی که افزایش ۱× نشان میدهد که فن متصل یا جفتکننده نیز نامتوازن شده است، موازنهسازی در محل را در همان بازدید انجام دهید. هنگام استفاده به این روش، تحلیل بسامد مش دنده مشکلات دنده را بسیار پیش از شکست فاجعهانگیز تشخیص میدهد و خاموشیهای غیرمنتظره را به نگهداری برنامهریزیشده تبدیل میکند.
