Medžioklės dantų dažnio supratimas
Medžioklės dantų dažnis (HTF – taip pat vadinamas surinkimo etapo dažniu arba didžiausio bendro daliklio dažniu) yra žemo dažnio vibracija krumplių poros elementas, kuris atspindi greitį, kuriuo tas pats atskiras krumpliaračio dantis vėl liečiasi su tuo pačiu atskiru krumpliaračio dantimi. Jį valdo mažiausias bendrasis kartotinis (LCM) iš dviejų dantų skaičiaus ir paprastai yra labai žemo dažnio – gerokai mažesnis už veleno sukimosi greitį –, kuris atrodo kaip lėta, periodinė amplitudės moduliacija. krumpliaračių susikabinimo dažnis (GMF) ir jo šoninės juostos.
HTF yra svarbus diagnostiniu požiūriu, nes šiuo dažniu perduodami virpesiai rodo, kad yra problemų su konkretūs atskiri dantys — įtrūkęs dantis, vietinis atsilupimas ar netaisyklingas montavimas — o ne bendra krumplių komplekto būklė. Todėl HTF šoninių juostų atpažinimas padeda analitikui tiksliai nustatyti, kuris krumplis, o gal net kuris dantis, yra gedimo šaltinis, todėl tai tampa vienu iš tiksliausių įrankių plačiame pavarų defektas diagnosis.
1. Apibrėžimas ir fizinė reikšmė
Kai dvi krumplinės pavaros sukasi kartu, tam tikras krumplio dantis kiekvieno apsisukimo metu vienas po kito susikabina su keliais pavaros dantimis iš eilės. Ar jis kada nors sugrįš prie pirmojo danties, su kuriuo susiliejo, ir kaip greitai tai įvyks, priklauso nuo aritmetinio santykio tarp abiejų dantų skaičių. Dantų susikabinimo dažnis (HTF) yra tiesiog to sugrįžimo dažnis. Žemas HTF reiškia, kad tam tikra dantų pora susiliečia tik retai; aukštas HTF reiškia, kad tos pačios kelios poros susiliečia vėl ir vėl.
Tai turi dvi priešingas pasekmes. Kalbant apie nusidėvėjimą, mažas HTF rodiklis yra teigiamas: pažeidimai ir gamybos netikslumai pasiskirsto po visus dantukus. Diagnozės atžvilgiu tas pats mažas HTF rodiklis sutelkia vieno pažeisto dantuko vibracijos signalą į aiškų, kartą per apsisukimą pasikartojantį reiškinį, kurį lengva pastebėti. Žinant šį skaičių, galima iš karto įvertinti abi situacijas.
2. Matematinis pagrindas
The formula
HTF = GMF / LCM(N₁, N₂) = GMF × GCD(N₁, N₂) / (N₁ × N₂)
- N₁ = krumplių skaičius
- N₂ = krumplių skaičius
- GMF = gear mesh frequency = N₁ × pinion speed (Hz) = N₂ × gear speed (Hz)
- LCM = the least common multiple of N₁ and N₂ (equal to N₁ × N₂ / GCD, where GCD is the greatest common divisor)
GMF, kurį reguliuoja HTF, abiem pavaromis yra lygus N × veleno greičiui; a krumpliaračių sujungimo dažnio skaičiuoklė tiesiogiai apskaičiuoja GMF ir jo šoninių juostų grupę, o Perdavimo santykio skaičiuoklė prieš taikydami formulę, nustatykite reikiamą įvesties ir išvesties greičio santykį.
1 pavyzdys: medžioklinių dantų pora
- Krumpliaratis: 23 dantys esant 1800 aps./min.
- Pavara: 67 dantys
- NSD(23, 67): 1 — both are prime, so they share no common factor; LCM(23, 67) = 23 × 67 = 1541
- GMF: 23 × (1800 / 60) = 690 Hz
- HTF = 690 / 1541 ≈ 0.45 Hz — ta pati dantų pora susitinka tik kartą per 2.2 sekundės, gerokai mažesnis už 30 Hz krumpliaračio veleno greitį
- Reikšmė: kiekvienas krumpliaračio dantis susikabina su kiekvienu krumpliaračio dantimi, kol šis ciklas pasikartoja
- Rezultatas: tikrasis krumplinis krumpliaratis su optimaliu nusidėvėjimo pasiskirstymu
2 pavyzdys: ne medžioklės pora
- Krumpliaratis: 20 dantų esant 1800 aps./min.
- Pavara: 60 dantų
- NSD(20, 60): 20; LCM(20; 60) = 60
- GMF: 20 × (1800 / 60) = 600 Hz
- HTF = 600 / 60 = 10 Hz — lygus išėjimo (krumpliaračio) veleno apsisukimų dažniui
- Reikšmė: Egzistuoja tik 20 skirtingų dantų porų, ir kiekviena pora susitraukia dešimt kartų per sekundę
- Rezultatas: koncentruotas nusidėvėjimo pėdsakas ant tų pačių dantų
3 pavyzdys: tarpinis atvejis
- Krumpliaratis: 18 dantų esant 3600 aps./min.
- Pavara: 54 dantys
- NSD(18, 54): 18; LCM(18, 54) = 54
- GMF: 18 × (3600 / 60) = 1080 Hz
- HTF = 1080 / 54 = 20 Hz
- Raštas: egzistuoja tik 18 skirtingų dantų kontaktų porų, kurių kiekviena kartojasi 20 kartų per sekundę
3. Medžioklės ir ne medžioklės įrangos komplektai
„Medžioklinio danties“ konstrukcija (GCD = 1)
Pasiekiama, kai dantų skaičius yra santykinai pirminis (nėra bendrų daugiklių):
- Privalumai:
- Kiekvienas krumpliaračio dantis galiausiai susijungia su kiekvienu krumpliaračio dančiu
- Susidėvėjimas pasiskirsto tolygiai po visus dantis.
- Gamybos klaidos yra išlyginamos, o ne išryškinamos.
- Ilgesnis pavarų tarnavimo laikas.
- Tinkamiausias daugumai naudojimo atvejų.
- Trūkumai:
- Vieno konkretaus danties defektas pair kartojasi tik esant labai mažam HTF (maža veleno greičio dalis), todėl norint jį išspręsti, reikia ilgų įrašų. Vienas pažeistas dantis vis tiek atsitrenkia vieną kartą per savo paties veleno apsisukimą.
- Gali prireikti tikslesnės gamybos.
Ne medžioklinis modelis (GCD > 1)
Tai atsitinka, kai dantų numeriai turi bendrų daliklių:
- Privalumai:
- Paprastesnis dantų skaičiaus pasirinkimas.
- Gali būti naudojami standartiniai, serijiniai pavarų dydžiai.
- Trūkumai:
- Tie patys dantys nuolat susikabina (yra tik GCD unikalios poros).
- Susidėvėjimas labiausiai pasireiškia būtent tose pačiose dantų porose.
- Kiekvieną ciklą pasikartoja tam tikrų dantų gamybos klaidos.
- Paprastai trumpesnis pavarų tarnavimo laikas.
- Paprastai to vengiama projektuojant kokybiškas pavarų dėžes.
4. Vibracijos charakteristika
HTF spektre ir bangos formoje
HTF retai pasirodo kaip stiprus atskiras smailės taškas ir paprastai yra per mažas, kad jį būtų galima nustatyti kaip šoninės juostos atstumą. Šoninės juostos aplink tinklo dažnį vibracijos spektras yra išdėstyti pagal dviejų krumpliaračių veleno sukimosi dažnius; Pats HTF rodomas kaip lėtas, periodinis tinklelio vibracijos amplitudės moduliavimas (tūkymas):
- Centrinis pikas: GMF (krumplių sąveikos dažnis).
- Šoninės juostos: GMF ± 1×, 2×, 3× krumpliaračio su lokalizuotu defektu veleno sukimosi greičio.
- HTF signature: lėtas laiko bangos formos ritmas – bendras vibracijos lygis pakyla ir išnyksta esant HTF greičiui (paprastai nuo herco dalies iki kelių hercų).
- Aiškinimas: HTF pasikartojanti moduliacija nurodo gedimą, susijusį su konkrečiu dantimi pair, pavyzdžiui, pažeistas krumpliaračio dantis periodiškai atsitrenkia į pažeistą krumpliaračio dantį; moduliacijos gylis atspindi lokalizuoto defekto sunkumą.
Kadangi šios šoninės juostos susitelkia aplink aukštą tinklo dažnį ir gali būti tankios, jas aptikti padeda du metodai. Cepstrum analizė sujungia vienodais tarpais išdėstytą šoninių juostų grupę į vieną dažnių liniją, todėl tarpai tampa lengvai įskaitomi, ir gaubtinės analizė iš moduluoto tinklinio signalo atkuria pažeisto danties smūgį, įvykusį per vieną apsisukimą.
Diagnozavimo modeliai
Vienas pažeistas dantis: stiprios šoninės juostos aplink GMF, išdėstytos pagal pažeistą dantį nešančio krumpliaračio veleno greitį; vienas smūgis per vieną tos pavaros apsisukimą; į laiko bangos forma rodo aiškų periodinį impulsą.
Pavaros ekscentricitetas: veleno greičio šoninės juostos, atsirandančios dėl nutekėjimo arba ekscentrinio montavimo; danties įsikišimo gylis kinta vieną kartą per apsisukimą, amplitudės moduliuojant GMF; paprastai ištaisoma iš naujo sumontuojant arba kompensuojant nutrūkimą (žr ekscentriškumas).
Abiejų pavarų pažeidimai (dantų poros gedimas): kai pažeistas krumpliaračio dantis periodiškai susiduria su pažeistu krumpliaračio dantimi, vibracija išsipučia ir išnyksta esant mažam HTF greičiui – lėtas plakimas, uždedamas tinklelio vibracijai; gali reikėti pakeisti pavarą arba priimti, jei ji patenka į leistiną nuokrypį.
5. Praktinė diagnostika
Defektuotos pavaros nustatymas
Norint nustatyti, kuri detalė – krumpliaratis ar pagrindinis krumpliaratis – yra sugedusi:
- Apskaičiuokite abu velenų greičius: įėjimo ir išėjimo sūkių skaičių per minutę.
- Išmatuokite šoninių juostų tarpus iš vibracijos spektro.
- Jei tarpas = įėjimo veleno dažnis → defektas yra krumpliaratyje.
- Jei tarpas = išėjimo veleno dažnis → defektas yra pavaroje.
- Išvados: Šoninių juostų tarpas rodo, kuris velenas – ir atitinkamai kuri pavara – kelia problemų.
Būtent tokio pobūdžio matavimams puikiai tinka nešiojamasis dviejų kanalų analizatorius. Jo optinis tachometras susieja duomenis su veleno kampu, todėl Balanset-1A užfiksuoja spektro ir laiko signalą prie reduktoriaus korpuso, todėl galima išmatuoti šoninių juostų tarpus, atsižvelgiant į žinomus įėjimo ir išėjimo greičius, o signalą patvirtinti, kad įtrūkęs dantis sukelia impulsą kartą per apsisukimą – visa tai atliekama veikiančioje mašinoje, neatidarant korpuso. A harmoninių dažnių skaičiuoklė tada išmatuotus apsisukimų per minutę skaičius konvertuoja į tikslias hercų vertes, kurių reikia ieškoti.
Sunkumo vertinimas
- Šoninės juostos amplitudė: didesnės amplitudės rodo sunkesnį lokalizuotą defektą.
- Šoninių juostų skaičius: Daugiau šoninių juostų (aukštesnės eilės) rodo blogesnę būklę.
- Laiko bangos forma: aiškus periodinis impulsas patvirtina, kad smūgis buvo nukreiptas į vieną dantį.
- Palyginimas su GMF: šoninės juostos, viršijančios ~25 % GMF amplitudės, rodo reikšmingą defektą — naudinga defect-severity threshold.
6. Projektavimo aspektai
Dantų numerių pasirinkimas
- Naudokite pirminius skaičius jei įmanoma, priversti GCD = 1 (dantų su iškyšuliais konstrukcija).
- Venkite dažniausiai pasitaikančių veiksnių — venkite tokių derinių kaip 20:60 (GCD = 20).
- Geri pavyzdžių poros: 17:51, 19:57, 23:69 (visais atvejais GCD = 1).
- Kompromisas: Šis apribojimas gali šiek tiek sumažinti galimų perdavimo santykių pasirinkimą.
Kada medžioklė neleidžiama
- Mažos apkrovos taikymo sritys, kuriose nusidėvėjimas nėra esminis veiksnys.
- Standartiniai pavarų komplektai, kuriuose būtinas tikslus perdavimo santykis.
- Trumpalaikio naudojimo atvejai, kai nusidėvėjimo pasiskirstymas nėra toks svarbus.
- Kai gamybos privalumai nusveria nusidėvėjimo trūkumus.
7. Ryšys su kitų pavarų dažniais
Pavarų dėžės dažnių hierarchija
- Shaft speeds: 1× įvesties ir išvesties – žemiausi sukimosi dažniai.
- HTF: paprastai žemiausias dažnis iš visų – maža veleno greičio dalis medžiokliniame projekte (GCD = 1) ir niekada ne didesnis už lėtesnį veleno greitį net ir ne medžioklėje.
- GMF: dantų skaičius × veleno sukimosi greitis — didžiausias pagrindinis dažnis.
- GMF harmonics: 2×GMF, 3×GMF ir t. t., atsirandančios dėl tinklelio netiesinių savybių ir laisvumas.
Šoninės juostos analizės strategija
- Šoninės juostos, išsidėsčiusios pagal veleno sūkių dažnį → ekscentrinis krumpliaratis arba atskiro danties defektas.
- Lėta amplitudės moduliacija (mušimas) HTF dažniu → pasikartojanti dantų poros problema, pvz., suderinti abiejų pavarų pažeidimai.
- Nėra aiškių šoninių juostų → bendras pasiskirstymas gear weararba tiesiog sveiką gyvenimo būdą.
„Dantų dažnio svyravimas“ (HTF), nors ir yra vos pastebimas pavarų dinamikos aspektas, suteikia vertingos diagnostinės informacijos. Supratimas, kaip apskaičiuojamas HTF, ir gebėjimas atpažinti HTF šonines juostas leidžia analitikui tiksliai nustatyti, kuri pavara yra sugedusi, ir ar problema susijusi su vienu pažeistu dantimi, ar su plačiau paplitusia gedimo vieta – tai padeda priimti tikslius ir pagrįstus techninės priežiūros sprendimus, sprendžiant pavarų dėžės gedimus.
