Разбирање на фреквенцијата на бркачкиот заб (hunting tooth)
Фреквенција на бркачкиот заб (HTF — исто така наречена фреквенција на фазата на склопување или фреквенција на најголемиот заеднички делител) е нискофреквентна вибрации компонента во пар запчаници што ја претставува стапката со која исто поединечниот заб на пињонот повторно доаѓа во контакт со истиот поединечен заб на запчаникот. Таа е определена од најмалиот заеднички содржател (LCM) на двата броја на заби и обично е многу ниска фреквенција — далеку под брзината на вратилото — што се појавува како бавна, периодична амплитудна модулација на фреквенција на спрегнување на запчаниците (GMF) и неговата странични ленти.
HTF е важна дијагностички бидејќи вибрацијата пренесена со оваа стапка укажува на проблеми со специфични поединечни заби — напукнат заб, локализирано лупење или ексцентрично монтирање — наместо на општата состојба на комплетот запчаници. Затоа, препознавањето на HTF страничните ленти му помага на аналитичарот прецизно да утврди кој точно запчаник, па дури и кој заб, е изворот на дефектот, што ја прави еден од поострите инструменти во поширокиот сет алатки за дефект на запчаникот дијагностика.
1. Дефиниција и физичко значење
Кога два запчаника работат заедно, даден заб на пињонот се запченува со низа заби на запчаникот, еден по еден, вртење по вртење. Дали воопшто ќе се врати на првиот заб на запчаникот што го допрел — и колку брзо — зависи од аритметичкиот однос меѓу двата броја на заби. Фреквенцијата на ловечкиот заб е едноставно стапката на тоа враќање. Ниска HTF значи дека одреден пар заби се среќаваат само ретко; висока HTF значи дека истите неколку парови се среќаваат одново и одново.
Ова има две последици што влечат во спротивни насоки. За абењето, ниска HTF е добра: оштетувањето и производствената грешка се распоредени по сите заби. За дијагностиката, истата ниска HTF го концентрира вибрацискиот потпис на еден лош заб во чист настан што се случува еднаш по вртење и лесно се забележува. Разбирањето на бројот ви овозможува да ги прочитате двете приказни одеднаш.
2. Математичка основа
Формулата
HTF = GMF / LCM(N₁, N₂) = GMF × GCD(N₁, N₂) / (N₁ × N₂)
- N₁ = број на заби на пињонот
- N₂ = број на заби на запчаникот
- GMF = фреквенција на запченување = N₁ × брзина на пињонот (Hz) = N₂ × брзина на запчаникот (Hz)
- LCM = најмал заеднички содржател на N₁ и N₂ (еднаков на N₁ × N₂ / GCD, каде GCD е најголем заеднички делител)
GMF што HTF ја модулира сама по себе е N × брзина на вратилото за кој било од запчаниците; а калкулатор за фреквенција на запченување пресметува GMF и неговото семејство странични ленти директно, додека калкулатор за преносен однос го обработува односот на влезната/излезната брзина што ви е потребен пред примена на формулата.
Пример 1: пар со ловечки заб
- Пињон: 23 запци при 1800 вр/мин
- Запчаник: 67 запци
- НЗД(23, 67): 1 — двата се прости броеви, па немаат заеднички делител; LCM(23, 67) = 23 × 67 = 1541
- GMF: 23 × (1800 / 60) = 690 Hz
- HTF = 690 / 1541 ≈ 0,45 Hz — истиот пар заби се среќава само околу еднаш на секои 2,2 секунди, далеку под брзината на вратилото на пињонот од 30 Hz
- Значење: секој заб на пињонот се запченува со секој заб на запчаникот пред шаблонот да се повтори
- Резултат: вистински запчаник со ловечки заб со оптимална распределба на абењето
Пример 2: пар без ловечки заб
- Пињон: 20 запци при 1800 вртежи/мин
- Запчаник: 60 запци
- НЗД(20, 60): 20; LCM(20, 60) = 60
- GMF: 20 × (1800 / 60) = 600 Hz
- HTF = 600 / 60 = 10 Hz — еднаква на брзината на излезното вратило (на запчаникот)
- Значење: постојат само 20 различни парови заби, и секој пар повторно се запченува десет пати во секунда
- Резултат: концентриран шаблон на абење на истите заби
Пример 3: среден случај
- Пињон: 18 запци при 3600 вр/мин
- Запчаник: 54 запци
- НЗД(18, 54): 18; LCM(18, 54) = 54
- GMF: 18 × (3600 / 60) = 1080 Hz
- HTF = 1080 / 54 = 20 Hz
- Шема: постојат само 18 различни парови на контакт на заби, секој се повторува 20 пати во секунда
3. Комплети запчаници со ловечки заб наспроти без ловечки заб
Дизајн со ловечки заб (GCD = 1)
Се постигнува кога броевите на заби се заемно прости (без заеднички делители):
- Предности:
- Секој заб на пињонот на крајот се запченува со секој заб на запчаникот.
- Абењето е рамномерно распределено по сите заби.
- Производствените грешки се усредняваат наместо да се засилуваат.
- Подолг работен век на запчаниците.
- Претпочитано за повеќето примени.
- Недостатоци:
- Дефект што вклучува еден одреден заб пар се повторува само на многу ниската HTF (мал дел од брзината на вратилото), па затоа се потребни долги временски записи за да се разреши. Еден оштетен заб сепак предизвикува удар еднаш по вртеж на своето вратило.
- Може да бара попрецизна изработка.
Незапирачки дизајн (GCD > 1)
Се јавува кога бројот на заби има заеднички множители:
- Предности:
- Поедноставен избор на бројот на заби.
- Може да овозможи стандардни, готови големини на запчаници.
- Недостатоци:
- Истите заби се запнуваат постојано (постојат само GCD уникатни парови).
- Абењето е концентрирано на истите тие парови заби.
- Производствените грешки на одредени заби се повторуваат во секој циклус.
- Обично покус работен век на запчаниците.
- Општо се избегнува во квалитетниот дизајн на менувачи.
4. Вибрациски потпис
HTF во спектарот и брановата форма
HTF ретко се појавува како силен самостоен врв и обично е премногу низок за да се разреши како растојание меѓу страничните ленти. Страничните ленти околу фреквенцијата на запнување во вибрационен спектар се распоредени на брзините на вратилата на двата запчаника; самата HTF се појавува како бавна, периодична амплитудна модулација (пулсирање) на вибрацијата од запнувањето:
- Централен врв: GMF (фреквенцијата на запнување на запчаниците).
- Странични ленти: GMF ± 1×, 2×, 3× од брзината на вратилото на запчаникот што носи локализиран дефект.
- HTF потпис: бавно пулсирање во временската бранова форма — вкупното ниво на вибрации расте и спласнува со брзината на HTF (обично од дел од херц до неколку херци).
- Толкување: модулација што се повторува на HTF укажува на дефект што вклучува одреден заб пар, како што е оштетен заб на пиньонот што периодично удира во оштетен заб на запчаникот; длабочината на модулацијата ја одразува сериозноста на локализираниот дефект.
Бидејќи овие странични ленти се групираат околу висока фреквенција на запнување и можат да бидат густи, две техники помагаат да се откријат. Анализа на кепструм собира редовно распоредено семејство странични ленти во една квефренциска линија, правејќи го растојанието лесно за читање, и анализа на обвивката го обновува ударот еднаш по вртеж на оштетениот заб од модулираниот сигнал на запнувањето.
Дијагностички обрасци
Еден оштетен заб: силни странични ленти околу GMF распоредени на брзината на вратилото на запчаникот што го носи оштетениот заб; еден удар по вртеж на тој запчаник; временски бранов облик покажува јасен периодичен импулс.
Ексцентричност на запчаникот: странични ленти на брзината на вратилото што произлегуваат од отскокнување или ексцентрично монтирање; длабочината на запнувањето на забите варира еднаш по вртеж, амплитудно ја модулира GMF; обично се коригира со повторно монтирање или со компензација на отскокнувањето (види ексцентричност).
Оштетување на двата запчаника (дефект на пар заби): кога оштетен заб на пиньонот периодично се среќава со оштетен заб на запчаникот, вибрацијата расте и спласнува со ниската брзина на HTF — бавно пулсирање наложено врз вибрацијата од запнувањето; може да бара замена на запчаниците или прифаќање доколку е во рамките на толеранцијата.
5. Практична дијагностика
Идентификување на дефектниот запчаник
За да се утврди кој член — пиньонот или главниот запчаник — го носи дефектот:
- Пресметајте ги брзините на двете вратила: влезните и излезните вртежи во минута (RPM).
- Измерете го растојанието меѓу страничните ленти од вибрацискиот спектар.
- Ако растојанието = фреквенцијата на влезното вратило → дефектот е на пиньонот.
- Ако растојанието = фреквенцијата на излезното вратило → дефектот е на запчаникот.
- Заклучок: растојанието меѓу страничните ленти одредува кое вратило — а со тоа и кој запчаник — е проблемот.
Ова е токму видот мерење за кое е погоден преносливиот двоканален анализатор. Со својот оптички тахометар што ги заклучува податоците за аголот на вратилото, Balanset-1A го снима спектарот и временската бранова форма на куќиштето на менувачот така што растојанието меѓу страничните ленти може да се измери во однос на познатите влезни и излезни брзини, а ударот еднаш по вртеж на напукнат заб може да се потврди во брановата форма — сè на машината во работа, без отворање на куќиштето. Еден калкулатор за хармонични фреквенции потоа ги претвора измерените RPM во точните вредности во Hz што треба да се бараат.
Проценка на сериозноста
- Амплитуда на страничните ленти: повисоките амплитуди укажуваат на посериозен локализиран дефект.
- Број на странични ленти: повеќе странични ленти (повисоки редови) укажуваат на полоша состојба.
- Временски бранов облик: јасен периодичен импулс потврдува удар од поединечен заб.
- Споредба со GMF: странични ленти над ~25% од амплитудата на GMF укажуваат на значаен дефект — корисен праг за сериозноста на дефектот .
6. Аспекти на дизајнот
Избор на бројот на заби
- Користете прости броеви каде што е можно за да се постигне GCD = 1 (дизајн со ловечки заб).
- Избегнувајте заеднички делители — држете се подалеку од парови како 20:60 (GCD = 20).
- Добри примери на парови: 17:51, 19:57, 23:69 (сите GCD = 1).
- Компромис: ова ограничување може малку да ги ограничи достапните преносни односи.
Кога не-ловечкиот дизајн е прифатлив
- Апликации со мало оптоварување каде што абењето не е критично.
- Стандардни комплети запченици каде што е задолжителен точен преносен однос.
- Апликации со краток век на траење, каде што распределбата на абењето е помалку важна.
- Каде што предностите во производството ги надминуваат недостатоците поврзани со абењето.
7. Врска со другите фреквенции на запчениците
Хиерархијата на фреквенции во менувачот
- Брзини на вратилата: 1× за влезот и излезот — најниските ротациони фреквенции.
- HTF: обично најниската фреквенција од сите — мал дел од брзината на вратилото кај ловечки дизајн (GCD = 1), и никогаш не е повисока од побавната брзина на вратилото дури и кај не-ловечки дизајн.
- GMF: број на заби × брзина на вратилото — највисоката примарна фреквенција.
- Хармоници на GMF: 2×GMF, 3×GMF и така натаму, кои произлегуваат од нелинеарностите на запнувањето и зазор.
Стратегија за анализа на страничните ленти
- Странични ленти со растојание еднакво на брзината на вратилото → ексцентричен запченик или дефект на поединечен заб.
- Бавна амплитудна модулација (беење) со брзина на HTF → повторлив проблем со пар заби, како усогласено оштетување на двата запченика.
- Нема јасни странични ленти → општо распределено абењето на запчаникот, или едноставно исправен запченик.
Фреквенцијата на ловечкиот заб, иако е суптилен агол од динамиката на запчениците, дава моќни дијагностички информации. Разбирањето на пресметката на HTF и препознавањето на страничните ленти на HTF му овозможува на аналитичарот прецизно да утврди кој запченик има дефект и дали проблемот е еден оштетен заб или пораспределена состојба — насочувајќи целни, сигурни одлуки за одржување при дијагностика на менувачите.
