הבנת תנועה אחורית בגלגלי שיניים וצימודים
הגדרה: מהי תגובה חריפה?
תְגוּבָה חֲרִיפָה (נקרא גם משחק או שחרור) הוא המרווח או הפער בין רכיבים מתחברים בהינעים מכניים, לרוב מתייחס למרווח המשיקי בין שיני גלגלי שיניים משתלבות כאשר גלגל שיניים אחד מוחזק נייח והגלגל המחבר מסובב קדימה ואחורה. הוא מייצג את כמות "התנועה האבודה" או משחק חופשי במערכת - המרחק שגלגל ההינע יכול להסתובב לפני שהוא משלב את גלגל ההינע המונע בכיוון ההפוך.
מרווח תנועה מסוים הכרחי ומכוון, ומספק מקום לסיכה, מאפשר התפשטות תרמית ומונע היתקשות של השיניים. עם זאת, מרווח תנועה מוגזם כתוצאה מבלאי יוצר עומס פגיעה, רעש, שגיאות מיקום ו... רֶטֶט בעיות, במיוחד במכונות מדויקות ויישומי הנעה לאחור.
מטרת התגובה הנגדית
פונקציות הכרחיות
- חלל שימון: מאפשר היווצרות שכבת חומר סיכה בין השיניים
- התפשטות תרמית: מאפשר התארכות של שיני גלגל שיניים עם עליית הטמפרטורה
- סבילות ייצור: מאפשר הרכבה למרות שינויים קטנים במרווחי השיניים
- מונע קשירה: מבטיח שהשיניים לא יתקעו תחת עומס או צמיחה תרמית
ערכי תגובה אופייניים
- הילוכים מדויקים: 0.05-0.15 מ"מ (0.002-0.006 אינץ')
- הילוכים תעשייתיים: 0.2-0.8 מ"מ (0.008-0.030 אינץ')
- ציוד כבד: 1.0-3.0 מ"מ (0.040-0.120 אינץ')
- הֲלָכָה לְמַעֲשֶׂה: 0.04-0.08% של מרחק מרכז עבור גלגלי שיניים תעשייתיים
שיטות מדידה
מדידה ישירה
- שיטת מד תחושה: הכנס מדי תחושה בין השיניים בקו הגובה
- שיטת מחוון חוגה: החזיקו הילוך אחד, סובבו את השני קדימה ואחורה, מדדו את המהלך בקו הגובה
- מדידת קואורדינטות: מדידה מדויקת של שני ההילוכים, חישוב חופש תיאורטי
- מד שחרור אחורי: כלים מיוחדים לייצור או בדיקה
הערכה תפעולית
- האזינו לרעש או נקישה (תגובת נגד מוגזמת)
- שימו לב לתנועת הציר כאשר העומס הפוך
- מדידת שגיאת מיקום במערכות סרוו
- ניתוח רעידות המציג דפוסים הקשורים לפגיעה
בעיות כתוצאה מתגובת נגד מוגזמת
עומס פגיעה ורעידות
- כאשר העומס מתהפך, השיניים נפרדות ואז מתנגשות
- יוצר עומסי הלם ורעידות אימפולסיביות
- תדירות בקצב היפוך עומס
- מאיץ עייפות ובלאי של שיני גלגל השיניים
- מייצר רעש דפיקה או חבטה אופייני
שגיאות מיקום
- במערכות סרוו או בציוד מיקום, תנועה אחורית יוצרת "אזור מת"“
- ציר המוצא אינו מגיב לשינויים קטנים בקלט
- שגיאת המיקום שווה לכמות החופש ההפוך
- קריטי עבור מכונות CNC, רובוטיקה ומכשירי דיוק
רַעַשׁ
- רעש משיניים שנוגעות במהלך תנודות עומס
- בעייתי במיוחד ביישומי עומס משתנה
- מחמיר ככל שההלם גובר כתוצאה מבלאי
נוקשות מערכת מופחתת
- תגובה חריפה יוצרת תאימות במערכת ההינע
- מפחית את קשיחות הפיתול האפקטיבית
- משפיע על ביצועי מערכת הבקרה
- יכול לגרום לחוסר יציבות במערכות בקרת משוב
גורמים לתגובת נגד מוגזמת
בלאי רגיל
- שחיקה של צידי השיניים כתוצאה ממגע החלקה
- עלייה הדרגתית בתגובת נגד לאורך השנים
- מצב שחיקה צפוי בכל גלגלי השיניים
- הקצב תלוי בעומס, בשימון, בניקיון
שחיקה מואצת
- זיהום שוחק: חלקיקים הפועלים כתרכובת לחיכה
- שימון לקוי: מגע גבול מאיץ שחיקה
- עומס יתר: עומסים מוגזמים על השיניים
- חוסר יישור: עומס קצה מרוכז בלאי
שגיאות עיצוב או התקנה
- מפרט מרחק מרכז שגוי
- צימוד הילוכים שגוי (פרופילים שאינם תואמים)
- התפשטות תרמית לא נלקחה בחשבון כראוי
- סבולות ייצור רופפות מדי
אבחון רעידות
מאפייני רטט
- משפיעים: דחפים חדים ב צורת גל זמן בהיפוכי עומס
- הרמוניות מרובות: עומס פגיעה מעורר תדרים מרובים
- תלוי עומס: הרטט משתנה עם עומס מומנט
- רכיב שאינו תלוי במהירות: תדירות הפגיעה מבוססת על קצב שינוי העומס, לא על מהירות הציר
הבחנה בין תגובה חריפה לבין סוגיות אחרות
- לעומת בלאי ציוד כללי: תגובה חריפה יוצרת פגיעות; שחיקה יוצרת חלקות אך מוגברות GMF
- לעומת שבירת שיניים: שן שבורה יוצרת פגיעה של פעם אחת בכל סיבוב; תנועה אחורית גורמת לפגיעה מרובת פגיעות בכל מחזור עומס
- לעומת רפיון: חוסר תנועה פנימי בגלגלי השיניים; חוסר תנועה נמצא במיסבים או בתושבות
תיקון וניהול
שיטות התאמה
- צמצום מרחק מרכז: קירבו את ההילוכים זה לזה (אם ניתן לכוונן)
- כוונון שיס: השתמשו בשימס כדי למקם את ההילוכים בצורה נכונה
- הילוכים נגד התנגדות: גלגלי שיניים מפוצלים עם עומס קפיץ המבטל משחק
- טעינה מוקדמת: הפעל עומס קל תוך שמירה על מגע עם השיניים
תַחֲלִיף
- החלף גלגלי שיניים שחוקים כאשר חופש התנועה חורג מהמפרט
- החלפת שני גלגלי השיניים המחוברים יחד (הם נשחקים יחד)
- שקלו חומרים או ציפויים משודרגים לשיפור עמידות הבלאי
התאמות תפעוליות
- הימנעו מהיפוכי עומס תכופים במידת האפשר
- שלוט בקצב יישום העומס כדי למזער את ההשפעה
- קבלו מעט התנגדות כרגיל (אל תהדקו את הרשת יתר על המידה)
- במערכות סרוו, פיצוי בתוכנת בקרה
חופש מאוזן הוא מאפיין הכרחי של גלגלי שיניים שהופך לבעייתי רק כאשר הוא מוגזם. הבנת מפרט חופש מאוזן נכון, מדידה ותסמינים של חופש מאוזן מוגזם מאפשרת תחזוקה יעילה של תיבת הילוכים, תזמון החלפה מתאים ופתרון בעיות רטט ורעש במכונות עם הילוכים.