Krumpliaračių ir movų laisvumo supratimas
Neigiamas atsakas (dar vadinamas žingsniu arba laisvumu) – tai tarpas arba atotrūkis tarp sąveikaujančių mechaninių pavarų dalių; dažniausiai tai yra tangentinis tarpas tarp susikabinančių krumplių dantų, kai vienas krumplis laikomas nejudamas, o su juo sąveikaujantis krumplis yra supamas pirmyn ir atgal. Tai yra „prarasto judesio“ arba laisvojo žingsnio dydis sistemoje: atstumas, kurį varantysis krumplis gali pasisukti, kol jis susikabina su varomuoju krumpliu priešinga kryptimi. Nedidelis, sąmoningai paliktas atatrankos dydis yra būtinas, kad sistema veiktų tinkamai pavarų dėžės veikimas, tačiau kai jis susidėvi, tampa smūginių apkrovų, triukšmo, padėties nustatymo paklaidų ir vibracija.
1. Apibrėžimas: kas yra atatranka?
Krumplių poroje tarpas apibrėžiamas kaip tarpas, matuojamas išilgai veikimo linijos – arba, kitaip tariant, kaip tangentinis tarpas palei žingsnio liniją – kuris leidžia vienam krumplio dantukui šiek tiek pasislinkti į priešingo dantuko erdvę prieš susiliečiant. Jei vieną krumplį laikysite nejudamai, o kitą judinsite, kampas, kuriuo jis laisvai pasislenka prieš susiliečiant dantų šonams, tiesiogiai atspindi esamą tarpą.
Ši idėja taikoma ne tik krumpliaračiams. Jungtys, splainai, sraigtiniai varikliai, krumpliastiebinės pavaros ir bet kokios dantytos ar su kaiščiais sujungtos jungtys turi tam tikrą laisvumą. Svarbiausia yra tai, kad tam tikras atoveiksmis yra būtinas ir sąmoningas: jis sudaro sąlygas susidaryti tepimo plėvelei, kompensuoja dantų šiluminį plėtimąsi, išlygina gamybos nuokrypius ir neleidžia dantims susikibti esant apkrovai. Žingsnis tampa defektu tik tada, kai viršija numatytąją vertę – tuomet jis elgiasi kaip lokalizuota mechaninis laisvumas viduje pavarų dėžės.
2. Paskirtis ir tipinės vertės
Kodėl atatranka yra įtraukta į konstrukciją
- Tepimo erdvė: leidžia susidaryti alyvos plėvelei tarp apkrovos veikiamų ir neapkrautų dantų šonų.
- Šiluminis plėtimasis: leidžia dantims pailgėti, kai reduktorius įkaista iki darbinės temperatūros.
- Gamybos tolerancijos: leidžia sujungti dantų porą net ir esant nedideliems dantų storio bei tarpo skirtumams.
- Apsaugo nuo sukibimo: užtikrina, kad dantys niekada nesusikimštų dėl apkrovos ar terminio plėtimosi, nes tai smarkiai padidintų trintį ir šilumą.
Tipinės atbulinės eigos vertės
- Tikslūs krumpliai: 0,05–0,15 mm (0,002–0,006 colio).
- Pramoninės pavaros: 0,2–0,8 mm (0,008–0,030 colio).
- Sunkioji technika: 1,0–3,0 mm (0,040–0,120 colio).
- Nykščio taisyklė: maždaug 0,04–0,08 % ašių tarpo bendrosios paskirties pramoninėse pavarose.
Tai tik atskaitos taškai, o ne griežti reikalavimai – tikslūs skaičiai priklauso nuo modulio, tikslumo klasės, medžiagos ir eksploatacijos sąlygų. Projektuojant ar tikrinant naują porą verta palyginti dantų geometriją su tikslumo standartu; a cilindrinių krumplių skaičiuoklė ir atitinkamas pavarų tikslumo klasė Šis įrankis leidžia lengvai susieti centrinį atstumą ir leistiną nuokrypį su priimtinu laisvumo intervalu.
3. Matavimo metodai
Tiesioginis matavimas
- Storimetrų metodas: įkiškite matuoklį tarp dantų ties dantų linija, kad galėtumėte tiesiogiai nustatyti tarpą.
- Matuoklio metodas: užfiksuokite vieną krumplį, kitą pakreipkite pirmyn ir atgal, ir išmatuokite laisvąjį eigos atstumą ties pasukimo spinduliu.
- Koordinatinis matavimas: tiksliai išmatuoti abu krumpliaračius ir apskaičiuoti teorinį žingsnį pagal dantų storį ir tarpą tarp ašių.
- Atstūmimo matuoklis: specialiai sukurti įrankiai, skirti gamybos patikrai arba patikrinimams vietoje.
Veiklos vertinimas
- Atkreipkite dėmesį į barškėjimą ar trenksmą, kuris rodo per didelį laisvumą.
- Stebėkite veleno judėjimą, kai keičiama apkrova – pastebimas svyravimas rodo laisvumą.
- Išmatuokite padėties nustatymo paklaidą servovariklių arba indeksavimo sistemose.
- Naudokite vibracijos analizė siekiant atskleisti poveikio modelius, kuriuos sukelia pernelyg intensyvus blakstienų plakimas.
4. Dėl per didelio žingsnio atsirandančios problemos
Smūginė apkrova ir vibracija
- Kai apkrova pasikeičia, dantys atsiskiria, o po to vėl smarkiai susiliečia.
- Kiekvieną kartą, kai ryšys atkuriama, dėl to susidaro smūginės apkrovos ir impulsiniai virpesiai.
- Smūgis pasikartoja krovinio krypties pasikeitimo dažniu, nebūtinai veleno sukimosi greičiu.
- Pakartotiniai smūgiai pagreitina danties nuovargis ir dėvėti.
- Dėl to pasigirsta būdingas barškėjimas ar trenksmas.
Padėties nustatymo klaidos
- Servosistemose ir padėties nustatymo įrangoje tarpas sukuria „neaktyvią zoną“ aplink kiekvieną krypties pasikeitimą.
- Išėjimo velenas nereaguoja į nedidelius įėjimo parametrų pokyčius, kol nėra pašalintas laisvumas.
- Padėties nustatymo paklaida lygi laisvumo dydžiui.
- Tai ypač svarbu CNC staklėms, robotikai ir tiksliesiems prietaisams.
Triukšmas ir sumažėjęs standumas
- Triukšmas: dantų tarpusavio susidūrimo keliamas barškėjimas esant apkrovos svyravimams, kuris ypač kelia problemų pavarose su kintančia apkrova ir stiprėja, kai dėl nusidėvėjimo didėja tarpas.
- Sumažėjęs sistemos standumas: Atatranka sukelia atsilaisvinimą pavarų grandinėje, dėl to sumažėja efektyvus sukimasis standumas, pablogėjęs valdymo grandinės veikimas, o grįžtamojo ryšio sistemose tai gali netgi sukelti ribinio ciklo nestabilumą.
5. Per didelio žingsnio priežastys
Įprastas nusidėvėjimas
- Dantų šonai nusidėvi dėl slydimo sąlyčio, būdingo krumplių sąveikai.
- Atatranka palaipsniui didėja su eksploatacijos metais.
- Tai yra įprastas nusidėvėjimo būdas visose pavarose.
- Sunaudojimas priklauso nuo apkrovos, tepimo kokybės ir alyvos švarumo.
Pagreitintas nusidėvėjimas
- Šlifavimo medžiagų užteršimas: kietos dalelės veikia kaip šlifavimo pasta, nušlifuodamos šonus.
- Nepakankamas tepimas: Metalo paviršių tarpusavio sąlytis pagreitina nusidėvėjimą.
- Perkrovimas: Pernelyg didelė dantų apkrova skatina greitesnį paviršiaus nusidėvėjimą.
- Nesuderinimas: krašto apkrova iš veleno nesulygiavimas dėl to dantų nusidėvėjimas sutelkiamas viename gale.
Projektavimo ar diegimo klaidos
- Neteisingai nurodytas ratų tarpvėžis.
- Netinkamas krumplių suporavimas dėl nesutampančių dantų profilių.
- Nepakankamai atsižvelgta į šiluminį plėtimąsi.
- Gamybos nuokrypiai nustatyti per dideli.
6. Atgalinio žingsnio nustatymas atliekant vibracijos analizę
Vibracijos parašas
- Poveikis: staigūs impulsai laiko bangos forma kiekvieną kartą keičiant apkrovos kryptį.
- Daugialypės harmonikos: smūginė apkrova sukelia plačią grupę harmonikos užduotų vieno švaraus garso.
- Priklauso nuo apkrovos: vibracija stiprėja ir silpnėja priklausomai nuo sukamojo momento apkrovos.
- Nuo greičio nepriklausoma sudedamoji dalis: smūgių dažnis priklauso nuo apkrovos kitimo ciklo, o ne nuo veleno greičio.
Atgalinio žingsnio atskyrimas nuo kitų gedimų
- palyginti su įprastu įrangos nusidėvėjimu: atatranka sukelia smūgius, o tolygus nusidėvėjimas sukelia lygų, bet padidintą krumpliaračių susikabinimo dažnis (GMF) su šalutinėmis juostomis.
- palyginti su dantų lūžiais: Suskilęs dantis sukelia vieną smūgį per vieną apsisukimą, o žingsnis sukelia kelis smūgius per vieną apkrovos ciklą.
- vs. laisvumas: atgalinis žingsnis yra būdingas pačioms krumplių pavaroms; laisvumas susidaro guoliuose, korpusuose ar tvirtinimo elementuose.
Kadangi atsiliekimo, sąrankos nusidėvėjimo ir laisvumo požymiai dažnai sutampa, nepakeičiamas yra analizatorius, kuris fiksuoja tiek spektrą, tiek laiko bangos formą su faze. Eksploatacijos sąlygomis neatsiejamas pagalbininkas yra nešiojamas dviejų kanalų prietaisas, pavyzdžiui, Balanset-1A leidžia technikui užfiksuoti laiko signalą ant reduktoriaus guolio korpuso, nustatyti impulsinius svyravimus, rodančius per didelį laisvumą, ir patikrinti, ar nėra disbalanso, dar prieš atidarant reduktorių. Nustatyti sąveikos tašką ir jo šonines juostas dar greičiau galima naudojant specialią krumpliaračių sujungimo dažnio skaičiuoklė.
7. Koregavimas ir valdymas
Koregavimo metodai
- Ašies atstumo sumažinimas: jei tai leidžia tvirtinimo konstrukcija, šiek tiek priartinkite pavarų krumpliaračius.
- Pagalvėlės reguliavimas: Naudokite tarpiklius, kad perkelti krumpliaračius į tinkamą padėtį.
- Pavaros be atsilaisvinimo: dviejų dalių spyruokliniai krumpliai, kurie nuolat kompensuoja laisvumą.
- Išankstinis įkrovimas: pritaikykite nedidelę apkrovą, kad dantų šonai nuolat liestųsi (žr. guolio išankstinė apkrova (dėl analogiško principo, taikomo guoliams).
Pakeitimas
- Pakeiskite susidėvėjusius krumpliaračius, kai tarpas viršija nurodytą normą.
- Keiskite abu suporuotus krumpliaračius kartu, nes jie nusidėvi kaip suderinta pora.
- Apsvarstykite galimybę naudoti patobulintas medžiagas arba paviršiaus dangas, kad būtų užtikrintas didesnis atsparumas nusidėvėjimui.
Operacinės patalpos
- Jei procesas leidžia, venkite dažnų apkrovos krypties pasikeitimų.
- Reguliuokite apkrovos didėjimo greitį, kad sušvelnintumėte smūgį.
- Priimkite tam tikrą atatranką kaip normalią — neperveržkite tinklelio, nes tai gali sukelti užstrigimą ir perkaitimą.
- Servosistemose neaktyviąją zoną reikia kompensuoti valdymo programinėje įrangoje.
Atatranka yra neišvengiama krumplių pavarų savybė, kuri tampa problema tik tada, kai tampa pernelyg didelė. Žinant teisingas technines specifikacijas, tinkamus matavimo metodus ir per didelio laisvumo sukeliamus vibracijos požymius, galima veiksmingai prižiūrėti reduktorius, protingai planuoti jų keitimą ir užtikrinti tvarkingą trikčių šalinimas ir būklės stebėjimas dėl nuolat pasikartojančių triukšmo ir vibracijos problemų, susijusių su reduktorinėmis mašinomis.
