A fogaskerekek és tengelykapcsolók holtjátékának megértése
Holtjáték (más néven súrlódás vagy játék) a mechanikus hajtóművek illeszkedő alkatrészei közötti hézag vagy rés - leggyakrabban a fogaskerék fogai közötti érintőleges hézag, amikor az egyik fogaskerék álló helyzetben van, a másik fogaskerék pedig előre-hátra himbálódik. Ez a “vesztett mozgás” vagy a szabad játék mértéke a rendszerben: az a távolság, amelyet a hajtó fogaskerék el tud forogni, mielőtt az ellenkező irányban a hajtott fogaskerékbe belekapna. A kis, szándékos holtjáték elengedhetetlen az egészséges működéshez. fogaskerekek működése, de amikor a kopás miatt megnő, akkor ütőterhelés, zaj, pozícionálási hiba és rezgés.
1. Meghatározás: Mi az a Backlash?
Egy fogaskerékpárban a holtjátékot a legpontosabban úgy határozzák meg, mint a hatásvonal mentén mért hézagot - vagy ennek megfelelően az osztásvonal érintőleges játékát -, amely lehetővé teszi, hogy az egyik fog kissé elmozduljon a párfoga terében, mielőtt az érintkezés létrejönne. Ha az egyik fogaskereket fixen tartjuk, és a másikat megmozgatjuk, akkor az a szög, amelyet az fogaskerék szabadon elmozdul, mielőtt a fogak összeérnek, egyenesen kifejezi a jelenlévő holtjátékot.
Ugyanez a gondolat a fogaskerekeken túl is érvényesül. A tengelykapcsolók, a fogazott tengelyek, a vezérműcsavarok, a fogasléces hajtások és minden fogazott vagy billentyűs kapcsolat tartalmaz némi súrlódást. A döntő pont az, hogy némi visszahatás szükséges és szándékos: helyet biztosít a kenőanyagfilm kialakulásának, befogadja a fogak hőtágulását, elnyeli a gyártási tűréseket, és megakadályozza a fogak terhelés alatti kötődését. A holtjáték csak akkor válik hibává, ha a tervezési értéket meghaladja - ekkor úgy viselkedik, mint egy lokalizált formája a mechanikai lazaság a fogaskerék belsejében.
2. Cél és tipikus értékek
Miért tervezték be a Backlash-t
- Kenési hely: lehetővé teszi, hogy olajfilm alakuljon ki a terhelt és a terheletlen fogszélek között.
- Hőtágulás: alkalmazkodik a fogak meghosszabbodásához, ahogy a sebességváltó üzemi hőmérsékletre melegszik.
- Gyártási tűréshatárok: lehetővé teszi, hogy a fogak vastagságának és távolságának kis eltérései ellenére is összeálljon egy pár.
- Megakadályozza a kötődést: biztosítja, hogy a fogak soha ne akadjanak el terhelés vagy hőnövekedés alatt, ami súrlódást és hőt okozna.
Tipikus holtjáték értékek
- Precíziós fogaskerekek: 0,05-0,15 mm (0,002-0,006 in).
- Ipari fogaskerekek: 0,2-0,8 mm (0,008-0,030 in).
- Nehézgépek: 1,0-3,0 mm (0,040-0,120 in).
- Ökölszabály: nagyjából 0,04-0,08% a középponti távolság az általános ipari fogaskerekeknél.
Ezek kiindulási pontok, nem abszolút értékek - a helyes érték a modultól, a pontossági osztálytól, az anyagtól és az üzemmódtól függ. Egy új páros tervezésénél vagy ellenőrzésénél érdemes a foggeometriát egy pontossági szabvány alapján megerősíteni; egy egyenes fogaskerék számológép és a megfelelő fogaskerék pontossági osztály szerszámmal könnyen kapcsolatba hozható a középponti távolság és a tűrés egy ésszerű holtjáték sávval.
3. Mérési módszerek
Közvetlen mérés
- Tapintásmérő módszer: helyezzen be tapintómérőt a fogak közé a fogazási vonalnál, hogy közvetlenül leolvassa a hézagot.
- Tárcsás kijelzős módszer: zárolja az egyik fogaskereket, a másikat előre-hátra ringassa, és mérje meg a szabad mozgást az osztási sugárban.
- Koordinátamérés: mindkét fogaskerék precíziós mérése és az elméleti holtjáték kiszámítása a fogak vastagságából és a középponti távolságból.
- Hátszélességmérő: a gyártásellenőrzéshez vagy helyszíni ellenőrzéshez használt, kifejezetten erre a célra kifejlesztett eszközök.
Működési értékelés
- Figyeljen a csörgésre vagy csattogásra, ami túlzott holtjátékot jelez.
- Figyelje meg a tengely mozgását, amikor a terhelést megfordítják - a látható lengés játékra utal.
- Pozicionálási hiba mérése szervo- vagy indexelőrendszerekben.
- Használja a címet. rezgéselemzés hogy feltárja a hatáshoz kapcsolódó mintákat, amelyeket a felesleges szempillák produkálnak.
4. A túlzott visszahatás okozta problémák
Ütésterhelés és rezgés
- Amikor a terhelés megfordul, a fogak szétválnak, majd újra összecsapódnak.
- Ez minden egyes alkalommal, amikor a kapcsolat újra létrejön, lökésszerű terhelést és impulzív rezgést okoz.
- Az ütközés a terhelés-visszafordítási sebességgel ismétlődik, nem feltétlenül a tengely fordulatszámával.
- Az ismételt ütések felgyorsítják a fogak fáradtság és viselet.
- Az eredmény egy jellegzetes kopogó vagy csörömpölő hang.
Pozicionálási hibák
- A szervorendszerekben és a pozicionáló berendezésekben a holtjáték “holt zónát” hoz létre minden egyes fordulat körül.
- A kimeneti tengely nem reagál a kis bemeneti változásokra, amíg a hézagot fel nem veszik.
- A pozicionálási hiba megegyezik a holtjáték összegével.
- Ez a CNC-szerszámgépek, a robotika és a precíziós műszerek esetében kritikus fontosságú.
Zaj és csökkent merevség
- Zaj: a terhelés ingadozásakor a fogak ütközéséből eredő csörgés, amely különösen a változó terhelésű hajtásoknál okoz gondot, és a hézagok kopásával egyre rosszabb lesz.
- Csökkentett rendszermerevség: a holtjáték engedékenységet visz be a hajtásláncba, csökkentve a tényleges torziós merevség, ami rontja a szabályozási hurok teljesítményét, és a visszacsatolt rendszerekben akár határciklus-instabilitást is okozhat.
5. A túlzott holtjáték okai
Normál kopás
- A fogak peremei a fogaskerék fogazása során fellépő csúszó érintkezés miatt kopnak.
- A visszahatás az évek során fokozatosan növekszik.
- Ez a várható kopási mód minden sebességváltónál.
- Az arány a terheléstől, a kenés minőségétől és az olaj tisztaságától függ.
Gyorsított kopás
- Csiszolószennyezés: a kemény részecskék a peremeket csiszolva, mint egy csiszolóanyag működnek.
- Nem megfelelő kenés: A fémfelületek közötti határfelületi érintkezés felgyorsítja a kopást.
- Túlterhelés: a túlzott fogterhelés gyorsabb felületi veszteséget okoz.
- Eltolódás: élbetöltés a tengelyeltérés a kopás a fogak egyik végére koncentrálódik.
Tervezési vagy telepítési hibák
- Helytelen középtávolság-meghatározás.
- Rossz fogaskerékpárosítás nem megfelelő fogprofilokkal.
- A hőtágulást nem vették megfelelően figyelembe.
- Túlságosan lazán beállított gyártási tűréshatárok.
6. A holtjáték diagnosztizálása rezgéselemzéssel
Rezgésjel
- Hatással van: éles impulzusok a időhullámforma minden terhelés megfordításakor.
- Több harmonikus: az ütközéses terhelés az alábbiak széles családját gerjeszti felharmonikusok inkább, mint egyetlen tiszta hangot.
- Terhelésfüggő: a rezgés a nyomatékterheléssel emelkedik és csökken.
- Sebességtől független komponens: az ütési sebesség a terhelés-változási ciklust követi, nem pedig a tengely fordulatszámát.
A visszahatás megkülönböztetése más hibáktól
- vs. általános fogaskerék kopás: a holtjáték ütéseket okoz, míg az egyenletes kopás sima, de emelkedett fogaskerék-kapcsolási frekvencia (GMF) oldalsávokkal.
- vs. fogtörés: egy törött fog fordulatonként egyszeri ütést eredményez, míg a holtjáték terhelésenként több ütést okoz.
- vs. lazaság: a holtjáték a fogaskerekek belső oldala; lazaság a csapágyakban, házakban vagy tartószerkezetekben él.
Mivel a holtjáték, a hálókopás és a lazaság árulkodó jelei átfedik egymást, felbecsülhetetlen értékű egy olyan analizátor, amely mind a spektrumot, mind a fázisú időhullámformát rögzíti. A terepen egy olyan hordozható kétcsatornás műszer, mint a Balanset-1A lehetővé teszi a technikus számára, hogy rögzítse a sebességváltó csapágyházának időbeli hullámformáját, kiszúrja a túlzott lengésről árulkodó impulzusszerű visszafordulásokat, és kizárja a kiegyensúlyozatlanságot, mielőtt a sebességváltót kinyitnák. A hurok és oldalsávjainak pontos meghatározása még gyorsabb egy erre a célra kifejlesztett fogaskerekek fogazási frekvenciájának számítója.
7. Helyesbítés és irányítás
Beállítási módszerek
- Középtávolság-csökkentés: a fogaskerekeket kissé közelebb kell helyezni egymáshoz, ahol a rögzítés lehetővé teszi.
- Shim beállítása: a fogaskerekek helyes beállításához használjon alátéteket.
- Visszalökésgátló fogaskerekek: osztott, rugós fogaskerekek, amelyek folyamatosan veszik fel a játékot.
- Előtöltés: kis terhelést kell alkalmazni, hogy a fogszélek állandóan érintkezzenek egymással (lásd csapágy előfeszítés a csapágyak analóg elvét illetően).
Csere
- Cserélje ki az elhasználódott fogaskerekeket, ha a holtjáték meghaladja a specifikációt.
- Cserélje ki mindkét fogaskereket együtt, mivel azok párban kopnak.
- A jobb kopásállóság érdekében fontolja meg a korszerűbb anyagok vagy felületi bevonatok használatát.
Működési lehetőségek
- Kerülje a gyakori terhelésfordítást, ahol a folyamat lehetővé teszi.
- Szabályozza a terhelés alkalmazásának sebességét a hatás enyhítése érdekében.
- Egy kis holtjátékot fogadjon el normálisnak - ne húzza túl a hálót, mert az kötődést és túlmelegedést okozhat.
- A szervorendszereknél kompenzálja a holtteret a vezérlőszoftverben.
A holtjáték a hajtóművek szükséges tulajdonsága, amely csak akkor válik problémává, ha túlzottan megnő. A helyes specifikáció, a helyes mérési technika és a túl nagy játék rezgési tüneteinek ismerete lehetővé teszi a sebességváltók hatékony karbantartását, a cserék ésszerű időzítését és a fegyelmezett viselkedést. hibaelhárítás és állapotfelügyelet a hajtóműves gépek visszatérő zaj- és rezgésproblémáira.
