הבנת תדירות שיני ציד
הגדרה: מהי תדירות שיניים ציד?
תדירות שן ציד (HTF, המכונה גם תדר פאזת הרכבה או תדר המחלק המשותף הגדול ביותר) הוא תדר נמוך רֶטֶט רכיב בזוגות גלגלי שיניים המייצג את הקצב שבו אותן שיניים בודדות על הגלגל השיניים ועל הגלגל השיניים חוזרות למגע זו עם זו. תדר זה נקבע על ידי המחלק המשותף הגדול ביותר (GCD) של מספר השיניים בכל גלגל שיניים ומופיע כתדר אפנון היוצר פסים צדדיים סביב ה תדירות רשת ההילוכים (GMF).
תדירות שן ציד היא משמעותית מבחינה אבחנתית מכיוון שרטט ב-HTF מצביע על בעיות בשיניים בודדות ספציפיות (כגון שן סדוקה, בלאי מקומי או אקסצנטריות) ולא על מצב גלגל השיניים הכללי, מה שעוזר לאתר את המיקום המדויק ואת אופי הפגמים בגלגל השיניים.
בסיס מתמטי
שיטת חישוב
HTF מחושב באמצעות המחלק המשותף הגדול ביותר (GCD) של ספירת השיניים:
נוּסחָה
- HTF = GCD(N₁, N₂) × סל"דאֶבְרָה / 60
- כאשר N₁ = מספר השיניים על הגלגלת
- N₂ = מספר השיניים על גלגל השיניים
- GCD = המחלק המשותף הגדול ביותר של N₁ ו-N₂
דוגמאות
דוגמה 1: זוג שיני ציד
- אֶבְרָה: 23 שיניים ב-1800 סל"ד
- צִיוּד: 67 שיניים
- GCD(23, 67): 1 (מספרים ראשוניים, ללא גורמים משותפים)
- HTF = 1 × 1800 / 60 = 30 הרץ (זהה למהירות ציר הגלגלת)
- מַשְׁמָעוּת: כל שן פיניון משתלבת עם כל שן גלגל שיניים לפני שהתבנית חוזרת על עצמה
- תוֹצָאָה: ציוד שיניים לציד - פיזור שחיקה אופטימלי
דוגמה 2: זוג שאינו ציד
- אֶבְרָה: 20 שיניים ב-1800 סל"ד
- צִיוּד: 60 שיניים
- ערך גולמי (20, 60): 20
- HTF = 20 × 1800 / 60 = 600 הרץ
- מַשְׁמָעוּת: אותם 20 זוגות שיניים משתלבים שוב ושוב
- תוֹצָאָה: דפוס שחיקה מרוכז על אותן שיניים
דוגמה 3: מקרה ביניים
- אֶבְרָה: 18 שיניים ב-3600 סל"ד
- צִיוּד: 54 שיניים
- GCD(18, 54): 18
- HTF = 18 × 3600 / 60 = 1080 הרץ
- תַבְנִית: 18 זוגות מגע שיניים שונים חוזרים על עצמם
ציוד לציד לעומת ציוד שאינו ציד
עיצוב שן ציד (GCD = 1)
מושג כאשר מספר השיניים הוא ראשוני יחסית (ללא גורמים משותפים):
- יתרונות:
- כל שן של גלגל שיניים משתלבת בסופו של דבר עם כל שן של גלגל שיניים
- שחיקה המפוזרת באופן אחיד על פני כל השיניים
- שגיאות ייצור ממוצעות
- חיי הילוך ארוכים יותר
- מועדף עבור רוב היישומים
- חסרונות:
- פגמי שיניים ספציפיים יוצרים רעידות במהירות הציר (HTF = מהירות פיר)
- ייתכן שיידרש ייצור מדויק יותר
עיצוב לא ציד (GCD > 1)
מתרחש כאשר מספר השיניים חולק גורמים משותפים:
- יתרונות:
- בחירת ספירת שיניים פשוטה יותר
- עשוי לאפשר גדלי הילוכים סטנדרטיים
- חסרונות:
- אותן שיניים משתלבות שוב ושוב (רק זוגות ייחודיים של GCD)
- שחיקה מרוכזת על זוגות שיניים זהים
- שגיאות ייצור בשיניים ספציפיות שחוזרות על עצמן בכל מחזור
- חיי גלגלים קצרים יותר בדרך כלל
- בדרך כלל נמנעים בתכנון תיבות הילוכים איכותיות
חתימת רטט
HTF כרווח צדדי
HTF מופיע בעיקר כריווח צדדי סביב GMF:
- שיא מרכזי: GMF (תדירות רשת הילוכים)
- פסים צדדיים: GMF ± HTF, GMF ± 2×HTF, GMF ± 3×HTF
- פֵּשֶׁר: פסים צדדיים במרווח HTF מצביעים על פגמים או אקסצנטריות בשיניים בודדות
- מִשׂרַעַת: אמפליטודה של פס צד מציינת את חומרת הפגם המקומי
דפוסי אבחון
שן אחת פגומה
- פסים צדדיים חזקים במרווח HTF סביב GMF
- HTF = מהירות ציר של גלגל שיניים עם שן פגומה
- פגיעה אחת לכל סיבוב של גלגל שיניים פגום
- צורת גל זמן מציגה דחף מחזורי
אקסצנטריות של ההילוכים
- פסי צד של HTF ממסלול (הרכבה אקסצנטרית)
- עומק חיבור השן משתנה פעם אחת בכל סיבוב
- יוצר אפנון אמפליטודה של GMF
- ניתן לתיקון באמצעות הרכבה מחדש או פיצוי על ריון חוץ
מרווח שיניים לא שווה
- טעות ייצור במרווח שיניים
- יוצר דפוס חוזר ב-HTF
- ייתכן שיידרש החלפת גלגל שיניים או קבלתו אם הוא נמצא בתוך הסבולות
אבחון מעשי
זיהוי ציוד פגום
קבע באיזה גלגל שיניים (גלגל שיניים ראשי או גלגל שיניים ראשי) יש את הפגם:
- חשב את שני מהירויות הציר: סל"ד קלט ופלט
- מדידת ריווח פס צד: מספקטרום הרטט
- לְהַשְׁווֹת: אם מרווח פס הצד = תדר ציר הכניסה → פגם בגלגל השיניים
- לְהַשְׁווֹת: אם מרווח פס הצד = תדר ציר המוצא → פגם בגלגל השיניים
- סיכום: ריווח פס הצד מזהה איזה ציר (וכך איזה גלגל שיניים) סובל מהבעיה
הערכת חומרה
- משרעת צדדית: אמפליטודות גבוהות יותר מצביעות על פגם מקומי חמור יותר
- מספר פסי צד: יותר פסי צד (סדר גבוה יותר) מצביעים על מצב גרוע יותר
- צורת גל זמן: דחף מחזורי ברור מאשר את הפגיעה בשן בודדת
- השוואה ל-GMF: פסים צדדיים > 25% של משרעת GMF מצביעים על פגם משמעותי
שיקולי עיצוב
בחירת מספרי שיניים
שיטה מומלצת לתכנון ציוד:
- השתמש במספרים ראשוניים: מבטיח GCD = 1 (עיצוב שן ציד)
- הימנעו מגורמים נפוצים: אל תשתמשו בספירת שיניים כמו 20:60 (GCD=20)
- דוגמאות לזוגות טובים: 17:51, 19:57, 23:69 (כל ה-GCD=1)
- פשרה: עשוי להגביל מעט את אפשרויות יחס ההילוכים
מתי אי-ציד מקובל
- יישומים בעומס נמוך בהם הבלאי אינו קריטי
- סטים סטנדרטיים של הילוכים כאשר נדרשים יחסים מדויקים
- יישומים קצרי חיים (פיזור בלאי פחות חשוב)
- כאשר יתרונות הייצור גוברים על שיקולי הבלאי
קשר לתדרי הילוכים אחרים
היררכיית תדרים בתיבת הילוכים
- מהירויות פיר: 1× עבור קלט ופלט (תדרים נמוכים ביותר)
- HTF: שווה למהירות הציר (עיצוב ציד) או גבוהה יותר (לא ציד)
- GMF: מספר שיניים × מהירות פיר (תדר ראשוני גבוה ביותר)
- הרמוניות GMF: 2×GMF, 3×GMF וכו' (מאינאריות)
אסטרטגיית ניתוח פס צד
- פסים צדדיים במרווח מהירות פיר → גלגל שיניים אקסצנטרי או פגם בשן בודד
- פסים צדדיים במרווח HTF (אם HTF ≠ מהירות הציר) → בעיית דפוס שיניים חוזר
- אין פסים צדדיים ברורים → בלאי כללי מבוזר או מצב טוב של גלגל שיניים
תדירות שיניים ציד, למרות היותה היבט עדין של דינמיקת גלגלי השיניים, מספקת מידע אבחוני רב עוצמה. הבנת חישוב תדירות השיניים (HTF) וזיהוי פסי צד של HTF מאפשרים זיהוי מדויק של איזה גלגל שיניים סובל מפגם והאם הבעיה היא שן פגומה ספציפית או מצב מבוזר יותר, ומנחים פעולות תחזוקה ממוקדות בפתרון בעיות בתיבת הילוכים.