गियर मेश फ्रिक्वेन्सी समजून घेणे
गियर मेश फ्रिक्वेन्सी (GMF — ज्याला tooth-mesh किंवा tooth-engagement frequency देखील म्हणतात) ही vibration फिरण्याच्या दरम्यान gear चे दात संपर्कात येताना आणि सोडताना निर्माण होणारी frequency आहे. ती एका gear वरील दातांची संख्या त्या gear’s च्या rotational गतीने गुणून काढली जाते: GMF = (दातांची संख्या × rpm) / 60. GMF हा सामान्यतः गिअरबॉक्समधील प्रमुख peak असतो कंपन स्पेक्ट्रम, आणि त्याचे amplitude, त्याचे harmonics, आणि sidebands त्याच्या भोवती gear च्या स्थितीबद्दल — झीज, misalignment, दातांचे दोष आणि स्नेहन पर्याप्तता याबद्दल तपशीलवार माहिती असते. म्हणून GMF चे निरीक्षण हे गिअरबॉक्स निदानाचा पाया आहे आणि ओळखण्याचा एक मुख्य भाग आहे गिअर दोष ते अपयश होण्यापूर्वी ओळखण्याचा मूल भाग आहे.
1. गियर मेश फ्रिक्वेन्सी गणना करणे
मूलभूत सूत्र
GMF ही meshing जोडीच्या कोणत्याही सदस्यापासून मोजली जाऊ शकते, आणि दोन्हींनी समान उत्तर दिले पाहिजे कारण दात एकाच सामायिक दराने एकमेकांजवळून जातात:
- GMF = Nपिनियन × RPMपिनियन / 60 (pinion पासून)
- GMF = Nगिअर × RPMगिअर / 60 (gear पासून)
दोन्ही समतुल्य आहेत कारण स्पीड रेशो हा टूथ-काउंट रेशोचा व्यस्त असतो. लक्षात ठेवा की GMF हा एक साधा चालू वेग हार्मोनिक नाही — हा टूथ काउंट गुणिले शाफ्ट स्पीड असतो, त्यामुळे तो सहसा 1× पेक्षा खूप वर येतो.
कार्य केलेली उदाहरणे
उदाहरण 1 — साधे गीअरबॉक्स
- इनपुट (पिनियन): 1,800 rpm वर 20 दात
- आउटपुट (गियर): 600 rpm वर 60 दात
- GMF = 20 × 1,800 / 60 = 600 Hz
- तपासा: 60 × 600 / 60 = 600 Hz ✓
उदाहरण 2 — बहु-स्तरीय गिअरबॉक्स
- पहिला टप्पा: 3,600 rpm वर 18 दात → GMF₁ = 1,080 Hz
- दुसरा टप्पा: 1,200 rpm वर 25 दात → GMF₂ = 500 Hz
- तिसरा टप्पा: 400 rpm वर 30 दात → GMF₃ = 200 Hz
- स्पेक्ट्रम: प्रत्येक स्टेजसाठी एक वेगळा पीक दर्शवतो, तसेच हार्मोनिक्स आणि साइडबँड्स.
प्रत्येक स्टेजसाठी हे हाताने काढणे कंटाळवाणे आहे; गीअर मेश वारंवारिता कॅल्क्युलेटर GMF आणि अपेक्षित साइडबँड स्पेसिंग तत्काळ परत करतो, आणि हार्मोनिक वारंवारता कॅल्क्युलेटर आसपासच्या शाफ्ट-स्पीड ऑर्डर्स ठेवण्यास मदत करतो.
2. व्हायब्रेशन स्पेक्ट्रममधील GMF
एक निरोगी गियरबॉक्स
- GMF शिखर: गणना केलेल्या फ्रिक्वेन्सीवर एक स्पष्ट, एकमेव पीक.
- आयाम: कालांतराने मध्यम आणि सुसंगत.
- हार्मोनिक्स: 2×GMF आणि 3×GMF उपस्थित असू शकतात पण लहान (GMF च्या ~25% पेक्षा कमी).
- साइडबँड्स: किमान किंवा अनुपस्थित.
- शाफ्ट वेग: इनपुट आणि आउटपुट शाफ्ट्ससाठी 1× पीक्स GMF पेक्षा बरेच खाली असतात.
असामान्य हस्ताक्षर
उच्च GMF आयाम
कालांतराने वाढणारा GMF अॅम्प्लिट्यूड सामान्य गियर झीज, मिसअलाइनमेंट किंवा जास्त भार दर्शवतो. यावरील कृती म्हणजे मॉनिटरिंग फ्रिक्वेन्सी वाढवणे आणि तपासणीचे नियोजन करणे.
एकाधिक GMF हार्मोनिक्स
मजबूत 2×GMF, 3×GMF आणि 4×GMF पीक्स दातांचे दोष, जास्त झीज किंवा खराब कॉन्टॅक्ट पॅटर्न दर्शवतात — व्यापकपणे, जितके अधिक हार्मोनिक्स दिसतात, तितकी स्थिती अधिक गंभीर असते.
GMF च्या सभोवती सायडबँड्स
साइडबँड्स म्हणजे शाफ्ट स्पीडद्वारे GMF चे मॉड्युलेशन, आणि ते नेमके दर्शवतात की कोणता जे गियर दोषी आहे:
- पिनियन सायडबँड्स: GMF ± input-shaft speed → पिनियनमधील दोष.
- गियर सायडबँड्स: GMF ± आउटपुट-शाफ्ट स्पीड → ड्रिव्हन गियरवरील दोष.
- बहुविध साइडबँड: GMF ± n×(shaft speed) → स्थानिक दात-दोष.
- असममित सायडबँड्स: एका बाजूला अधिक मजबूत → एक एक्सेंट्रिक गियर किंवा असमान दात अंतर.
3. निदानात्मक व्याख्या
एका दृष्टिक्षेपात स्थिती मूल्यांकन
| स्थिती | GMF आयाम | हार्मोनिक्स | साइडबँड्स |
|---|---|---|---|
| नवीन / चांगले | कमी, स्थिर | किमान (GMF च्या < 25%) | अनुपस्थित किंवा अत्यंत लहान |
| सामान्य घासझीज | मध्यम, हळूहळू वाढ | 2×GMF उपस्थित परंतु कमी | लहान सायडबँड्स दिसू लागतात |
| मध्यम घासझीज | उच्च, अजूनही वाढत आहे | 2×, 3×GMF दिसते | ± शाफ्ट वारंवारतेवर स्पष्ट सायडबँड्स |
| गंभीर परिधान / क्षति | अत्यंत जास्त | अनेक हार्मोनिक्स (4×, 5×+) | एकाधिक सायडबँड कुटुंबे |
| स्थानीयकृत दोष | मध्यम | उपस्थित | सुदृढ, नियमितपणे स्पेस केलेले सायडबँड्स |
विशिष्ट दोष स्वाक्षरे
- गियर मिसलाइनमेंट: उच्च 2×GMF आणि 3×GMF हार्मोनिक्स, बहुतेकदा वाढलेल्या अक्षीय कंपन; गियर पुन्हा अलाइन करून दुरुस्त केले जाते.
- एक्सेंट्रिक गियर: एक्सेंट्रिक गियरच्या शाफ्ट स्पीडच्या ±1× वर मजबूत साइडबँड्स, प्रत्येक फेरीला एकदा दातांचा कॉन्टॅक्ट बदलतो — हे यामध्ये अॅम्प्लिट्यूड मॉड्युलेशन म्हणून दिसते time waveform.
- तुटलेला किंवा भेगा गेलेला दात: शाफ्ट-स्पीड स्पेसिंगवर उच्च-अॅम्प्लिट्यूड साइडबँड्स, दोषयुक्त गियरच्या प्रत्येक फेरीला एक आघात, टाइम वेव्हफॉर्ममध्ये इम्पल्सिव्ह घटना, आणि अॅम्प्लिट्यूडची जलद वाढ.
- अपुरे स्नेहन (ल्युब्रिकेशन): वाढलेल्या घर्षणामुळे वाढलेला GMF अॅम्प्लिट्यूड, वाढणारा उच्च-फ्रिक्वेन्सी आवाज, आणि गियरबॉक्समधील तापमानाची वाढ.
अतिरिक्त क्लीयरन्स पासून बॅकलॅश दातांना प्रत्येक एंगेजमेंटमध्ये खडखडण्याची मुभा देऊन या सिग्नेचर्सना आणखी गोंधळात टाकू शकतो.
4. GMF आणि स्ट्रक्चरल रेझोनन्स
GMF वारंवार अशा बँडमध्ये येतो जो स्ट्रक्चरल मोड्सना उत्तेजित करू शकतो, ज्यामुळे अन्यथा माफक असणारा स्रोत वाढतो:
- विशिष्ट GMF: औद्योगिक गियरबॉक्ससाठी 200–2,000 Hz.
- फ्रेम प्राकृतिक वारंवारता: बहुतेकदा 50–500 Hz.
- धोका: GMF किंवा त्याची एखादी हार्मोनिक हाऊसिंग किंवा फ्रेमशी जुळते संरचनात्मक अनुनाद.
- परिणाम: मोठ्या आवाजातील गिअर व्हाईन आणि केसिंगचे अत्यधिक कंपन.
- उपाय: हाऊसिंग अधिक कडक करा, डॅम्पिंग जोडा, किंवा GMF रेझोनन्सपासून दूर सरकवण्यासाठी दातांची संख्या बदला.
5. निरीक्षण कौशल्य तयार करणे
बेसलाइन आणि ट्रेंडिंग
गिअरबॉक्स नवीन असताना किंवा नुकताच ओव्हरहॉल केलेला असताना GMF अॅम्प्लिट्यूड — सामान्य हार्मोनिक आणि साईडबँड पातळ्यांसह — नोंदवा आणि पुढील सर्व गोष्टींसाठी संदर्भ म्हणून त्याचा वापर करा. सर्वात उपयुक्त ट्रेंड केलेले पॅरामीटर्स आहेत:
- GMF अॅम्प्लिट्यूड: एकूण गिअर स्थितीचा प्राथमिक निर्देशक.
- हार्मोनिक गुणोत्तर: वाढणारे 2×GMF/GMF किंवा 3×GMF/GMF हे ऱ्हासाचे संकेत आहेत.
- साइडबँड ऊर्जा: साईडबँड कुटुंबांच्या अॅम्प्लिट्यूडची बेरीज.
- उच्च-वारंवारता घटक: 5–50 kHz श्रेणीतील ब्रॉडबँड ऊर्जा दातांच्या पृष्ठभागाची स्थिती दर्शवते.
अलार्म पातळ्या
- इशारा: GMF आयाम तळावमुळे 2× वेळा.
- अलार्म: GMF आयाम तळावमुळे 4× वेळा, किंवा कोणतीही जलद वाढ.
- गंभीर: अनेक मजबूत हार्मोनिक्स, व्यापक साइडबँड्स, किंवा तळावमुळे 10× वेळा.
फील्डमध्ये GMF मोजणे
GMF, त्याच्या हार्मोनिक्स आणि त्याच्या साईडबँड्स स्वच्छपणे टिपण्यासाठी जवळजवळ असलेल्या रेषा वेगळ्या करण्याइतकी पुरेशी बँडविड्थ आणि रिझोल्यूशन आवश्यक असते. यासारखा पोर्टेबल दोन-चॅनेल अॅनालायझर Balanset-1A गिअरबॉक्सचे स्पेक्ट्रम आणि टाइम वेव्हफॉर्म साईटवरच नोंदवतो, ज्यामुळे अभियंता GMF पीक आणि त्याची साईडबँड कुटुंबे थेट वाचू शकतो — आणि जिथे वाढणारा 1× हे दर्शवतो की जोडलेला फॅन किंवा कपलिंगदेखील असंतुलित झाला आहे, तिथे त्याच भेटीत फील्ड बॅलन्सिंग करू शकतो. अशा प्रकारे वापरल्यास, गिअर मेश फ्रिक्वेन्सी विश्लेषण आपत्तीजनक बिघाडापूर्वीच गिअरच्या समस्या पकडते, ज्यामुळे अनियोजित बिघाड नियोजित देखभालीत रूपांतरित होतात.
