Comprensione della frequenza di accoppiamento degli ingranaggi

Dispositivi

Equilibratore portatile e analizzatore di vibrazioni Balanset-1A

$2,344.68 Il prezzo originale era: $2,344.68.$2,018.20Il prezzo attuale è: $2,018.20.

Parti di ricambio

Sensore di vibrazioni

$106.85 Il prezzo originale era: $106.85.$83.10Il prezzo attuale è: $83.10.

Parti di ricambio

Sensore ottico (tachimetro laser)

$147.21 Il prezzo originale era: $147.21.$106.85Il prezzo attuale è: $106.85.

Dispositivi

Balanset-4

$8,076.37

Parti di ricambio

Standard magnetico Insize-60-kgf

$54.61

Parti di ricambio

Nastro riflettente

$11.87

Dispositivi

Bilanciatore dinamico "Balanset-1A" OEM

$2,059.75 Il prezzo originale era: $2,059.75.$1,780.77Il prezzo attuale è: $1,780.77.

Definizione: Che cos'è la frequenza di accoppiamento degli ingranaggi?

Frequenza di accoppiamento degli ingranaggi (GMF, chiamata anche frequenza di accoppiamento dei denti o frequenza di ingaggio dei denti) è la vibrazione Frequenza generata dall'ingranamento dei denti degli ingranaggi quando entrano ed escono dal contatto durante la rotazione. Si calcola moltiplicando il numero di denti di un ingranaggio per la sua velocità di rotazione (GMF = Numero di Denti × RPM / 60). La GMF rappresenta la velocità di accoppiamento dei denti ed è tipicamente la frequenza dominante negli spettri di vibrazione del cambio.

La comprensione e il monitoraggio del GMF sono fondamentali per la diagnostica del cambio perché l'ampiezza, armoniche, E bande laterali del picco GMF forniscono informazioni dettagliate sulle condizioni degli ingranaggi, tra cui usura, disallineamento, difetti dei denti e adeguatezza della lubrificazione.

Calcolo della frequenza di accoppiamento degli ingranaggi

Formula di base

Il GMF può essere calcolato da entrambi gli ingranaggi di una coppia ingranante:

• GMF = N_pignone × giri al minuto_pignone / 60 (utilizzando il pignone)
• GMF = N_ingranaggio × giri al minuto_ingranaggio / 60 (utilizzando l'attrezzatura)
• Entrambi i metodi danno lo stesso risultato (deve, poiché i denti si incastrano)

Calcoli di esempio

Esempio 1: Cambio semplice

• Ingresso (pignone): 20 denti a 1800 giri/min
• Uscita (ingranaggio): 60 denti a 600 giri/min
• GMF = 20 × 1800 / 60 = 600 Hz
• Verifica: 60 × 600 / 60 = 600 Hz ✓

Esempio 2: cambio multistadio

• Prima fase: 18 denti a 3600 giri/min → GMF₁ = 1080 Hz
• Seconda fase: 25 denti a 1200 giri/min → GMF₂ = 500 Hz
• Terza fase: 30 denti a 400 giri/min → GMF₃ = 200 Hz
• Spettro: Mostrerà picchi a tutte e tre le frequenze più armoniche e bande laterali

GMF negli spettri di vibrazione

Cambio normale (sano)

• Picco GMF: Picco chiaro alla frequenza calcolata
• Ampiezza: Moderato, costante nel tempo
• Armoniche: Possono essere presenti 2×GMF e 3×GMF ma con bassa ampiezza (< 25% di GMF)
• Bande laterali: Minimo o assente
• Velocità dell'albero: 1× picchi per alberi di ingresso e di uscita inferiori a GMF

Firme anomale che indicano problemi

Ampiezza GMF elevata

• Causa: Usura generale degli ingranaggi, disallineamento, carichi elevati
• Indicatore: Ampiezza GMF in aumento nel tempo
• Azione: Aumentare la frequenza del monitoraggio, pianificare l'ispezione

Armoniche GMF multiple

• Causa: Difetti dei denti degli ingranaggi, forte usura, scarso modello di contatto
• Modello: 2×GMF, 3×GMF, 4×GMF con ampiezze significative
• Gravità: Più armoniche = condizione più grave

Bande laterali attorno al GMF

Le bande laterali sono la modulazione del GMF in base alla velocità dell'albero:

• Bande laterali del pignone: GMF ± velocità dell'albero di ingresso → indica difetti del pignone
• Bande laterali dell'attrezzatura: GMF ± velocità dell'albero di uscita → indica difetti degli ingranaggi
• Bande laterali multiple: GMF ± n×(velocità dell'albero) dove n = 1, 2, 3… → difetti specifici dei denti
• Bande laterali asimmetriche: Più forte da un lato indica un ingranaggio eccentrico o una spaziatura dei denti non uniforme

Interpretazione diagnostica

Valutazione delle condizioni degli ingranaggi

Condizione	Ampiezza GMF	Armoniche	Bande laterali
Nuovo/Buono	Basso, stabile	Minimo (< 25% di GMF)	Assente o molto piccolo
Usura normale	Aumento moderato e graduale	2×GMF presenti ma bassi	Possono apparire piccole bande laterali
Usura moderata	Elevato, continuo aumento	2×, 3×GMF visibile	Bande laterali chiare ± frequenze dell'albero
Usura/danni gravi	Molto alto	Armoniche multiple (4×, 5×+)	Famiglie di bande laterali multiple
Difetto localizzato	Moderare	Presente	Bande laterali forti e regolarmente distanziate

Firme di errore specifiche

Disallineamento degli ingranaggi

• Armoniche elevate 2×GMF e 3×GMF
• La vibrazione assiale può essere elevata
• Migliorato dalla correzione dell'allineamento degli ingranaggi

Ingranaggio eccentrico

• Forti bande laterali a ±1× velocità dell'albero dell'ingranaggio eccentrico
• Il contatto dei denti varia una volta per giro
• Potrebbe essere visualizzata la modulazione di ampiezza nella forma d'onda temporale

Dente rotto o incrinato

• Bande laterali ad alta ampiezza alla spaziatura della velocità dell'albero
• Un impatto per ogni giro dell'ingranaggio difettoso
• Può mostrare eventi impulsivi nella forma d'onda del tempo
• Crescita rapida dell'ampiezza

Lubrificazione inadeguata

• Ampiezza GMF elevata dovuta all'aumento dell'attrito
• Aumento del rumore ad alta frequenza
• Aumento della temperatura nel cambio

GMF e risonanza strutturale

Il GMF spesso rientra nell'intervallo che eccita risonanze strutturali:

• GMF tipico: 200-2000 Hz per riduttori industriali
• Frequenze naturali del frame: Spesso 50-500 Hz
• Corrispondenza: GMF o armoniche possono eccitare risonanze del telaio o dell'alloggiamento
• Risultato: Forte rumore degli ingranaggi, vibrazioni eccessive della carcassa
• Soluzione: Irrigidire l'alloggiamento, aggiungere smorzamento, modificare il numero di denti degli ingranaggi (modifica GMF)

Strategia di monitoraggio

Stabilimento di base

• Registrare l'ampiezza GMF quando il cambio è nuovo o appena revisionato
• Documentare i livelli armonici e di banda laterale normali
• Stabilire limiti di allarme (in genere 2-3 volte il valore di base)

Parametri di tendenza

• Ampiezza GMF: Indicatore primario delle condizioni generali dell'attrezzatura
• Rapporti armonici: L'aumento di 2×GMF/GMF, 3×GMF/GMF indica un deterioramento
• Energia della banda laterale: Somma delle ampiezze delle bande laterali
• Contenuto ad alta frequenza: Energia a banda larga nell'intervallo 5-50 kHz (condizioni della superficie dell'ingranaggio)

Livelli di allarme

• Attenzione: Ampiezza GMF 2× baseline
• Allarme: Ampiezza GMF 4× basale o rapido aumento
• Critico: Molteplici armoniche forti, bande laterali estese o linea di base 10×

La frequenza di accoppiamento degli ingranaggi è il fondamento del monitoraggio e della diagnostica delle condizioni del cambio. La comprensione del calcolo della frequenza di accoppiamento (GMF), dei modelli spettrali normali e anomali e del significato diagnostico di armoniche e bande laterali consente di rilevare efficacemente i problemi degli ingranaggi molto prima che si verifichino guasti catastrofici, consentendo una manutenzione pianificata e prevenendo costose perdite di produzione.

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