Razumijevanje učestalosti lovačkih zuba
Definicija: Što je frekvencija lovačkih zuba?
Učestalost lovačkih zuba (HTF, također nazvana frekvencija faze montaže ili frekvencija najvećeg zajedničkog djelitelja) je niskofrekventna vibracija komponenta u parovima zupčanika koja predstavlja brzinu kojom se isti pojedinačni zubi na zupčaniku i zupčaniku vraćaju u međusobni kontakt. Ova frekvencija određena je najvećim zajedničkim djeliteljem (NZD) broja zuba na svakom zupčaniku i pojavljuje se kao modulacijska frekvencija koja stvara bočni pojasevi oko frekvencija zahvata zupčanika (GMF).
Učestalost lovačkih zuba dijagnostički je značajna jer vibracije na visokotemperaturnom opterećenju ukazuju na probleme sa specifičnim pojedinačnim zubima (poput napuknutog zuba, lokaliziranog trošenja ili ekscentričnosti), a ne na opće stanje zupčanika, što pomaže u određivanju točne lokacije i prirode nedostataka zupčanika.
Matematička osnova
Metoda izračuna
HTF se izračunava pomoću najvećeg zajedničkog djelitelja (NZD) broja zuba:
Formula
- HTF = NZD(N₁, N₂) × RPMzupčanik / 60
- Gdje je N₁ = broj zuba na zupčaniku
- N₂ = broj zuba na zupčaniku
- NZD = najveći zajednički djelitelj brojeva N₁ i N₂
Primjeri
Primjer 1: Par lovačkih zuba
- Zupčanik: 23 zuba pri 1800 okretaja u minuti
- Oprema: 67 zuba
- NZD(23, 67): 1 (prosti brojevi, bez zajedničkih djelitelja)
- HTF = 1 × 1800 / 60 = 30 Hz (isto kao i brzina osovine zupčanika)
- Značenje: Svaki zub zupčanika spaja se sa svakim zubom zupčanika prije nego što se uzorak ponovi
- Proizlaziti: Lovački zubi - optimalna raspodjela trošenja
Primjer 2: Par koji ne lovi
- Zupčanik: 20 zuba pri 1800 okretaja u minuti
- Oprema: 60 zuba
- NZD(20, 60): 20
- HTF = 20 × 1800 / 60 = 600 Hz
- Značenje: Istih 20 pari zuba se više puta umrežavaju
- Proizlaziti: Koncentrirani uzorak trošenja na istim zubima
Primjer 3: Srednji slučaj
- Zupčanik: 18 zuba pri 3600 okretaja u minuti
- Oprema: 54 zuba
- NZD(18, 54): 18
- HTF = 18 × 3600 / 60 = 1080 Hz
- Uzorak: 18 različitih parova kontaktnih zuba se ponavlja
Setovi lovačke opreme u odnosu na setove opreme koji nisu za lov
Dizajn lovačkog zuba (GCD = 1)
Postiže se kada su brojevi zuba relativno prosti (bez zajedničkih djelitelja):
- Prednosti:
- Svaki zub zupčanika na kraju se spaja sa svakim zubom zupčanika
- Trošenje ravnomjerno raspoređeno po svim zubima
- Prosječne pogreške u proizvodnji
- Dulji vijek trajanja zupčanika
- Poželjno za većinu primjena
- Nedostaci:
- Specifični defekti zuba stvaraju vibracije pri brzini osovine (HTF = brzina osovine)
- Može zahtijevati precizniju proizvodnju
Dizajn koji ne lovi (GCD > 1)
Javlja se kada brojevi zuba imaju zajedničke faktore:
- Prednosti:
- Jednostavniji odabir broja zuba
- Može dopustiti standardne veličine zupčanika
- Nedostaci:
- Isti zubi se više puta spajaju (samo jedinstveni parovi GCD-a)
- Trošenje koncentrirano na istim parovima zuba
- Greške u proizvodnji na određenim zubima ponavljane su u svakom ciklusu
- Kraći vijek trajanja zupčanika obično
- Općenito se izbjegava kod dizajna kvalitetnih mjenjača
Vibracijski potpis
HTF kao razmak bočnog pojasa
HTF se prvenstveno pojavljuje kao razmak bočnih pojaseva oko GMF-a:
- Središnji vrh: GMF (frekvencija zahvata zupčanika)
- Bočni pojasevi: GMF ± HTF, GMF ± 2×HTF, GMF ± 3×HTF
- Tumačenje: Bočne trake na HTF razmaku ukazuju na pojedinačne defekte zuba ili ekscentricitet
- Amplituda: Amplituda bočnog pojasa ukazuje na težinu lokaliziranog defekta
Dijagnostički obrasci
Jedan oštećeni zub
- Jake bočne trake na HTF razmaku oko GMF-a
- HTF = brzina osovine zupčanika s oštećenim zubom
- Udarac jednom po okretu neispravnog zupčanika
- Vremenski valni oblik prikazuje periodični impuls
Ekscentričnost zupčanika
- HTF bočne trake od odstupanja (ekscentrična montaža)
- Dubina zahvata zuba mijenja se jednom po okretu
- Stvara amplitudnu modulaciju GMF-a
- Može se ispraviti ponovnom montažom ili kompenzacijom odstupanja
Nejednak razmak zuba
- Proizvodna greška u razmaku zuba
- Stvara uzorak koji se ponavlja na HTF-u
- Može zahtijevati zamjenu ili prihvaćanje zupčanika ako je unutar tolerancija
Praktična dijagnoza
Identificiranje neispravne opreme
Odredite koji zupčanik (napajač ili glavni zupčanik) ima kvar:
- Izračunajte obje brzine osovine: Ulazni i izlazni okretaji u minuti
- Mjerenje razmaka bočnih pojaseva: Iz vibracijskog spektra
- Usporedi: Ako je razmak bočnog pojasa = frekvencija ulaznog vratila → defekt zupčanika
- Usporedi: Ako je razmak bočnog pojasa = frekvencija izlaznog vratila → kvar zupčanika
- Zaključak: Razmak bočnih pojaseva identificira koje vratilo (a time i koji zupčanik) ima problem
Procjena ozbiljnosti
- Amplituda bočnog pojasa: Veće amplitude ukazuju na teži lokalizirani defekt
- Broj bočnih pojaseva: Više bočnih pojaseva (viši redovi) ukazuju na lošije stanje
- Vremenski valni oblik: Jasan periodični impuls potvrđuje pojedinačni udarac zuba
- Usporedba s GMF-om: Bočni pojasevi > 25% amplitude GMF-a ukazuju na značajan defekt
Razmatranja dizajna
Odabir broja zuba
Najbolja praksa za dizajn zupčanika:
- Koristite proste brojeve: Osigurava NZD = 1 (dizajn lovačkog zuba)
- Izbjegavajte uobičajene faktore: Nemojte koristiti broj zuba kao što je 20:60 (GCD=20)
- Primjeri dobrih parova: 17:51, 19:57, 23:69 (svi NZD=1)
- Kompromis: Može malo ograničiti opcije prijenosnog omjera
Kada nije lov prihvatljiv
- Primjene s malim opterećenjem gdje habanje nije kritično
- Standardni setovi zupčanika gdje su potrebni točni omjeri prijenosa
- Kratkotrajna primjena (raspodjela habanja manje važna)
- Kada prednosti proizvodnje nadmašuju razmatranja o habanju
Odnos prema frekvencijama drugih zupčanika
Hijerarhija frekvencija u mjenjaču
- Brzine osovine: 1× za ulaz i izlaz (najniže frekvencije)
- HTF: Jednaka brzini osovine (lovni dizajn) ili veća (nelovni dizajn)
- GMF: Broj zuba × brzina osovine (najviša primarna frekvencija)
- GMF harmonici: 2×GMF, 3×GMF, itd. (iz nelinearnosti)
Strategija analize bočnog pojasa
- Bočni pojasevi pri razmaku brzine osovine → ekscentrični zupčanik ili defekt pojedinačnog zuba
- Bočni pojasevi pri razmaku HTF-a (ako je HTF ≠ brzina osovine) → problem s ponavljajućim uzorkom zuba
- Nema jasnih bočnih traka → opće raspoređeno trošenje ili dobro stanje zupčanika
Frekvencija lova na zub, iako suptilan aspekt dinamike zupčanika, pruža snažne dijagnostičke informacije. Razumijevanje izračuna HTF-a i prepoznavanje bočnih pojaseva HTF-a omogućuje preciznu identifikaciju toga koji zupčanik ima defekt i je li problem određeni oštećeni zub ili raspršenije stanje, usmjeravajući ciljane radnje održavanja u rješavanju problema mjenjača.