Разбирање на фреквенцијата на запченување
Фреквенција на запченување (GMF — исто така наречена фреквенција на запчесто зафаќање или на зафаќање на запците) е вибрации фреквенцијата генерирана додека запците влегуваат и излегуваат од контакт при вртењето. Се пресметува со множење на бројот на запци на еден запчаник со неговата брзина на вртење: GMF = (број на запци × rpm) / 60. GMF вообичаено е доминантниот врв кај редуктор вибрационен спектар, а неговата амплитуда, неговите хармоници, и странични ленти околу него носат детални информации за состојбата на запчаникот — абење, неосовиненост, дефекти на запците и соодветноста на подмачкувањето. Затоа, следењето на GMF е основата на дијагностиката на редуктори и клучен дел од идентификувањето на дефекти на запчениците пред да станат откази.
1. Пресметување на фреквенцијата на запчесто зафаќање
Основна формула
GMF може да се пресмета од кој било член на спрегнатиот пар, и двата мора да го дадат истиот резултат бидејќи запците минуваат едни покрај други со единствена заедничка стапка:
- GMF = Nпињон × RPMпињон / 60 (од пињонот)
- GMF = Nзапчаник × RPMзапчаник / 60 (од запчаникот)
Двете се еквивалентни бидејќи односот на брзините е инверзен на односот на бројот на запци. Забележете дека GMF не е обичен работна брзина хармоник — тоа е бројот на запци помножен со брзината на вратилото, па вообичаено се наоѓа далеку над 1×.
Решени примери
Пример 1 — Едноставен редуктор
- Влез (пињон): 20 запци при 1,800 rpm
- Излез (запчаник): 60 запци при 600 rpm
- GMF = 20 × 1,800 / 60 = 600 Hz
- Проверете: 60 × 600 / 60 = 600 Hz ✓
Пример 2 — Повеќестепен редуктор
- Прв степен: 18 запци при 3,600 rpm → GMF₁ = 1,080 Hz
- Втор степен: 25 запци при 1,200 rpm → GMF₂ = 500 Hz
- Трет степен: 30 запци при 400 rpm → GMF₃ = 200 Hz
- Спектар: покажува посебен врв за секој степен, плус хармоници и странични ленти.
Рачното пресметување за секој степен е макотрпно; Калкулатор за фреквенција на зафаќање на запчаниците веднаш ги враќа GMF и очекуваното растојание меѓу страничните ленти, и Калкулатор за хармониска фреквенција помага да се лоцираат околните редови на брзината на вратилото.
2. GMF во вибрацискиот спектар
Здрав редуктор
- Врв на GMF: јасен, единствен врв на пресметаната фреквенција.
- Амплитуда: умерена и постојана со текот на времето.
- Хармоници: 2×GMF и 3×GMF може да бидат присутни, но мали (под ~25% од GMF).
- Странични ленти: минимални или отсутни.
- Брзини на вратилата: врвовите 1× за влезното и излезното вратило се наоѓаат далеку под GMF.
Абнормални сигнатури
Висока амплитуда на GMF
Растечка амплитуда на GMF со текот на времето укажува на општо абење на запчаниците, неосовиненост или високо оптоварување. Дејството е да се зголеми фреквенцијата на следење и да се планира инспекција.
Повеќекратни хармоници на GMF
Силни врвови на 2×GMF, 3×GMF и 4×GMF укажуваат на дефекти на забите, силно абење или лош контактен образец — општо земено, колку повеќе хармоници се појавуваат, толку е потешка состојбата.
Странични ленти околу GMF
Страничните ленти се модулација на GMF од брзината на вратилото и тие точно укажуваат кој кои запчаник е неисправен:
- Странични ленти на пињонот: GMF ± брзина на влезното вратило → дефект на пињонот.
- Странични ленти на запчаникот: GMF ± брзина на излезното вратило → дефект на погонуваниот запчаник.
- Повеќекратни странични ленти: GMF ± n×(брзина на вратилото) → локализирани дефекти на забите.
- Асиметрични странични појаси: посилни на едната страна → ексцентричен запчаник или нерамномерно растојание меѓу забите.
3. Дијагностичка интерпретација
Проценка на состојбата на прв поглед
| Состојба | Амплитуда на GMF | Хармоници | Странични ленти |
|---|---|---|---|
| Нов / добар | Ниска, стабилна | Минимални (< 25% од GMF) | Отсутни или многу мали |
| Нормално абење | Умерена, постепено зголемување | 2×GMF присутен но низок | Се појавуваат мали странични ленти |
| Умерено абење | Висока, сè уште расте | 2×, 3×GMF видливи | Јасни странични ленти на ± фреквенции на вратилото |
| Силно абење / оштетување | Многу висока | Повеќекратни хармоници (4×, 5×+) | Повеќекратни фамилии странични ленти |
| Локализиран дефект | Умерен | Присутни | Силни, рамномерно распоредени странични ленти |
Специфични сигнатури на дефекти
- Непорамнетост на запчаниците: високи хармоници 2×GMF и 3×GMF, често со зголемена аксијална вибрација; се коригира со повторно осовинување на запчаниците.
- Ексцентричен запчаник: силни странични ленти на ±1× од брзината на вратилото на ексцентричниот запчаник, при што контактот меѓу забите варира еднаш по вртежот — видливо како амплитудна модулација во временски бранов облик.
- Скршен или напукнат заб: странични ленти со висока амплитуда на растојание еднакво на брзината на вратилото, еден удар по вртеж на неисправниот запчаник, импулсивни настани во временскиот бран и брз пораст на амплитудата.
- Несоодветно подмачкување: зголемена амплитуда на GMF поради зголемено триење, растечки високофреквентен шум и пораст на температурата во менувачот.
Прекумерен зазор од зазор дополнително може да ги замати овие потписи дозволувајќи им на забите да тропаат низ секој зафат.
4. GMF и структурна резонанца
GMF честопати паѓа во опсег што може да возбуди структурни модови, засилувајќи го она што инаку би било скромен извор:
- Типичен GMF: 200–2.000 Hz за индустриски менувачи.
- Сопствени фреквенции на рамата: често 50–500 Hz.
- Ризикот: GMF или еден од неговите хармоници се поклопува со сопствена структурна резонанца.
- Резултатот: силно завивање на запчаниците и прекумерна вибрација на куќиштето.
- Решенијата: зајакнете го куќиштето, додадете придушување или променете го бројот на забите за да го поместите GMF надвор од резонанцата.
5. Изградба на стратегија за следење
Основна вредност и трендови
Забележете ја амплитудата на GMF — заедно со нормалните нивоа на хармоници и странични ленти — кога менувачот е нов или штотуку ремонтиран и користете ја како референца за сè што следува потоа. Најкорисните параметри за следење на трендовите се:
- Амплитуда на GMF: примарниот показател за целокупната состојба на запчаниците.
- Односи на хармоници: растечки 2×GMF/GMF или 3×GMF/GMF сигнализира влошување.
- Енергија на страничните ленти: збирната амплитуда на семејствата странични ленти.
- Високофреквентна содржина: широкопојасната енергија во опсегот 5–50 kHz ја одразува состојбата на површината на забите.
Нивоа на аларм
- Предупредување: GMF амплитуда на 2× од референтната вредност.
- Аларм: GMF амплитуда на 4× од референтната вредност, или каков било брз пораст.
- Критично: повеќекратни силни хармоници, обемни странични ленти, или 10× од референтната вредност.
Мерење на GMF на терен
Чистото снимање на GMF, неговите хармоници и неговите странични ленти бара доволен опсег и резолуција за да се раздвојат блиску распоредените линии. Преносен двоканален анализатор како што е Balanset-1A го снима спектарот на менувачот и временскиот бран на самото место, овозможувајќи му на инженерот директно да ги чита GMF врвот и семејствата на неговите странични ленти — а таму каде што растечкиот 1× покажува дека прикачен вентилатор или спојница исто така излегле од рамнотежа, да го изврши балансирањето на терен во истата посета. Користена на овој начин, анализата на фреквенцијата на спрегата на запчаниците ги открива проблемите со запчаниците долго пред катастрофален дефект, претворајќи ги непланираните дефекти во закажано одржување.
