Metsästyshampaiden esiintymistiheyden ymmärtäminen

Laitteet

Kannettava tasapainotuslaite ja tärinäanalysaattori Balanset-1A

$2,358.31

Osat

Tärinäanturi

$107.47

Osat

Optinen anturi (lasertakometri)

$148.07

Laitteet

Balanset-4

$8,123.32

Osat

Magneettinen jalusta Insize-60-kgf

$54.93

Osat

Heijastava nauha

$11.94

Laitteet

Dynaaminen tasapainotin "Balanset-1A" OEM

$2,071.73

Määritelmä: Mikä on metsästyshampaiden tiheys?

Metsästyshampaiden tiheys (HTF, jota kutsutaan myös kokoonpanovaihetaajuudeksi tai suurimman yhteisen jakajan taajuudeksi) on matalataajuinen tärinä komponentti hammaspyöräpareissa, joka edustaa nopeutta, jolla samat yksittäiset hampaat hammaspyörällä ja hammaspyörällä tulevat takaisin kosketuksiin toistensa kanssa. Tämä taajuus määräytyy kunkin hammaspyörän hampaiden lukumäärän suurimman yhteisen jakajan (GCD) mukaan ja näkyy modulaatiotaajuutena, joka luo sivunauhat ympäri vaihteiden kytkeytymistaajuus (GMF).

Hunting-hampaiden taajuus on diagnostisesti merkittävä, koska värähtely huipputeholla viittaa yksittäisten hampaiden ongelmiin (kuten haljenneeseen hampaan, paikalliseen kulumiseen tai epäkeskisyyteen) pikemminkin kuin vaihteen yleiseen kuntoon, mikä auttaa paikantamaan vaihteen vikojen tarkan sijainnin ja luonteen.

Matemaattinen perusta

Laskentamenetelmä

HTF lasketaan käyttämällä hammaslukujen suurinta yhteistä jakajaa (GCD):

Kaava

• HTF = SYT(N₁, N₂) × RPM_{hammaspyörä} / 60
• Jossa N₁ = hammaspyörän hampaiden lukumäärä
• N₂ = hammaspyörän hampaiden lukumäärä
• GCD = N₁:n ja N₂:n suurin yhteinen jakaja

Esimerkkejä

Esimerkki 1: Metsästyshammaspari

• Hammaspyörä: 23 hammasta nopeudella 1800 rpm
• Varusteet: 67 hammasta
• SYT(23, 67): 1 (alkuluvut, ei yhteisiä tekijöitä)
• HTF = 1 × 1800 / 60 = 30 Hz (sama kuin hammaspyörän akselin nopeus)
• Merkitys: Jokainen hammaspyörän hammas on kytkentäkohtainen jokaisen hammaspyörän hampaan kanssa ennen kuvion toistumista
• Tulos: Metsästyshammaspyörät — optimaalinen kulumisjakauma

Esimerkki 2: Ei-metsästävä pari

• Hammaspyörä: 20 hammasta nopeudella 1800 rpm
• Varusteet: 60 hammasta
• SYT(20, 60): 20
• HTF = 20 × 1800 / 60 = 600 Hz
• Merkitys: Samat 20 hammasparia toistuvasti toisiinsa kietoutuvat
• Tulos: Keskittynyt kulumiskuvio samoilla hampailla

Esimerkki 3: Välitapaus

• Hammaspyörä: 18 hammasta nopeudella 3600 rpm
• Varusteet: 54 hammasta
• SYT(18, 54): 18
• HTF = 18 × 3600 / 60 = 1080 Hz
• Kuvio: 18 erilaista hammaskontaktiparia toistuu

Metsästys- vs. ei-metsästysvarustesarjat

Metsästyshampaiden suunnittelu (GCD = 1)

Saavutetaan, kun hampaiden lukumäärä on suhteellisen ensisijainen (ei yhteisiä tekijöitä):

• Edut:
  • Jokainen hammaspyörän hammas lopulta kytkeytyy jokaisen hammaspyörän hampaan kanssa
  • Kuluminen jakautuu tasaisesti kaikkiin hampaisiin
  • Valmistusvirheet keskiarvoistettiin
  • Pidempi vaihteiston käyttöikä
  • Suositellaan useimpiin sovelluksiin
• Haitat:
  • Tietyt hammasviat aiheuttavat värähtelyä akselin nopeudella (HTF = akselin nopeus)
  • Saattaa vaatia tarkempaa valmistusta

Ei-metsästyssuunnittelu (GCD > 1)

Tapahtuu, kun hampaiden lukumäärällä on yhteisiä tekijöitä:

• Edut:
  • Yksinkertaisempi hammasluvun valinta
  • Saattaa sallia vakiovaihteiden koot
• Haitat:
  • Samat hampaat toistuvasti verkkoutuvat (vain GCD:n ainutlaatuiset parit)
  • Kuluminen keskittyy samoihin hammaspareihin
  • Valmistusvirheet tietyissä hampaissa toistuvat joka syklissä
  • Lyhyempi vaihteiston käyttöikä tyypillisesti
  • Yleensä vältetään laadukkaiden vaihdelaatikoiden suunnittelussa

Tärinäsignaali

HTF sivukaistavälinä

HTF näkyy pääasiassa sivunauhojen väleinä GMF:n ympärillä:

• Keskihuippu: GMF (vaihteiden kytkeytymistaajuus)
• Sivunauhat: GMF ± HTF, GMF ± 2×HTF, GMF ± 3×HTF
• Tulkinta: HTF-välein olevat sivunauhat osoittavat yksittäisiä hammasvirheitä tai epäkeskisyyttä
• Amplitudi: Sivukaistan amplitudi osoittaa paikallisen vian vakavuuden

Diagnostiset mallit

Yksi vaurioitunut hammas

• Vahvat sivunauhat HTF-väleillä GMF:n ympärillä
• HTF = vaurioituneen hampaan omaavan hammaspyörän akselinopeus
• Isku kerran viallisen hammaspyörän kierrosta kohden
• Aika-aaltomuoto näyttää jaksollisen impulssin

Vaihteiden epäkeskisyys

• HTF-sivunauhat ulosheitosta (epäkeskinen asennus)
• Hampaan tarttumissyvyys vaihtelee kerran kierrosta kohden
• Luo GMF:n amplitudimodulaation
• Korjattavissa uudelleenasennuksella tai kompensoimalla heittovirhettä

Epätasainen hammasväli

• Hammasvälin valmistusvirhe
• Luo kuvion toistuvan HTF:ssä
• Saattaa vaatia vaihteen vaihtoa tai hyväksyntää, jos toleranssien rajoissa

Käytännön diagnoosi

Viallisten varusteiden tunnistaminen

Määritä, kummassa hammaspyörässä (hammaspyörässä vai päähammaspyörässä) on vika:

1. Laske molemmat akselinopeudet: Tulo- ja lähtökierrosluku
2. Mittaa sivunauhojen välinen etäisyys: Värähtelyspektristä
3. Vertaa: Jos sivunauhojen väli = tuloakselin taajuus → hammaspyörävika
4. Vertaa: Jos sivunauhojen väli = lähtöakselin taajuus → vaihdevika
5. Johtopäätökset: Sivunauhojen väli osoittaa, millä akselilla (ja siten millä vaihteella) on ongelma

Vakavuusarviointi

• Sivukaistan amplitudi: Suuremmat amplitudit osoittavat vakavampaa paikallista vikaa
• Sivunauhojen lukumäärä: Useammat sivunauhat (korkeammat kertaluvut) osoittavat huonompaa kuntoa.
• Aika-aaltomuoto: Selkeä jaksoittainen impulssi vahvistaa yksittäisen hampaan iskun
• Vertailu GMF:ään: GMF-amplitudin sivukaistat > 25% osoittavat merkittävää vikaa

Suunnittelunäkökohdat

Hammasnumeroiden valitseminen

Vaihteiden suunnittelun parhaat käytännöt:

• Käytä alkulukuja: Varmistaa GCD = 1 (metsästyshampaiden suunnittelu)
• Vältä yleisiä tekijöitä: Älä käytä hammaslukuja, kuten 20:60 (GCD=20)
• Esimerkkejä hyvistä pareista: 17:51, 19:57, 23:69 (kaikki GCD=1)
• Kompromissi: Saattaa rajoittaa vaihdevälitysvaihtoehtoja hieman

Milloin metsästyskielto on hyväksyttävää

• Pienen kuormituksen sovelluksiin, joissa kuluminen ei ole kriittistä
• Vakiovaihteistot, joissa vaaditaan tarkkoja välityssuhteita
• Lyhytikäiset sovellukset (kulumisjakauma vähemmän tärkeä)
• Kun valmistuksen edut ovat suuremmat kuin kulumiseen liittyvät seikat

Suhde muihin vaihdetaajuuksiin

Taajuushierarkia vaihteistossa

• Akselin nopeudet: 1× tulolle ja lähtölle (alhaisimmat taajuudet)
• HTF: Yhtä suuri kuin akselin nopeus (metsästysmalli) tai suurempi (ei-metsästysmalli)
• GMF: Hampaiden lukumäärä × akselin nopeus (korkein ensiötaajuus)
• GMF-harmoniset yliaallot: 2×GMF, 3×GMF jne. (epälineaarisuuksista)

Sivukaista-analyysistrategia

• Sivunauhat akselin nopeusvälillä → epäkeskopyörä tai yksittäinen hammasvika
• Sivunauhat HTF-välillä (jos HTF ≠ akselin nopeus) → toistuva hammaskuvio-ongelma
• Ei selkeitä sivunauhoja → yleinen tasainen kuluminen tai hyvä vaihteen kunto

Vaikka vaihteiston dynamiikan hienovarainen osa-alue, värähtelyhampaan taajuus tarjoaa tehokasta diagnostiikkatietoa. HTF-laskennan ymmärtäminen ja HTF-sivunauhojen tunnistaminen mahdollistaa tarkan tunnistamisen siitä, missä vaihteessa on vika ja onko ongelma tietty vaurioitunut hammas vai hajautuneempi tila, mikä ohjaa kohdennettuja huoltotoimenpiteitä vaihteiston vianetsinnässä.

---

← Takaisin päähakemistoon