Memahami Frekuensi Gear Mesh
Frekuensi Jaringan Gear (GMF — juga dipanggil kekerapan jaring gigi atau kekerapan penglibatan gigi) adalah getaran Frekuensi yang dijana apabila gigi gear masuk dan keluar daripada sentuhan semasa putaran. Ia diperoleh dengan mengalikan bilangan gigi pada gear dengan kelajuan putaran gear tersebut: GMF = (bilangan gigi × rpm) / 60. GMF biasanya merupakan puncak dominan dalam kotak gear. spektrum getaran, dan amplitudnya, dan harmonik, dan jalur sisi di sekelilingnya memuatkan maklumat terperinci tentang keadaan gear — keausan, salah jajaran, kecacatan gigi, dan kecukupan pelinciran. Menjejak GMF oleh itu adalah asas diagnostik kotak gear dan bahagian teras dalam mengenal pasti kecacatan gear sebelum mereka menjadi kegagalan.
1. Mengira Frekuensi Renggangan Gears
Formula Asas
GMF boleh dikira daripada mana-mana satu anggota pasangan pemesinan, dan kedua-duanya mesti memberikan jawapan yang sama kerana gigi saling melepasi pada satu kadar bersama:
- GMF = Tidakpinion × RPMpinion / 60 (daripada pinion)
- GMF = Tidakperalatan × RPMperalatan / 60 (daripada gear)
Kedua-duanya adalah setara kerana nisbah kelajuan adalah terbalik kepada nisbah bilangan gigi. Perhatikan bahawa GMF bukan satu yang mudah kelajuan larian harmonik — ia adalah bilangan gigi kali kelajuan poros, jadi ia biasanya jauh melebihi 1×.
Contoh Kerja
Contoh 1 — Kotak gear ringkas
- Input (pinion): 20 gigi pada 1,800 rpm
- Keluaran (gear): 60 gigi pada 600 rpm
- GMF = 20 × 1,800 / 60 = 600 Hz
- Semak: 60 × 600 / 60 = 600 Hz ✓
Contoh 2 — Kotak gear berbilang peringkat
- Tahap pertama: 18 gigi pada 3,600 rpm → GMF₁ = 1,080 Hz
- Fasa kedua: 25 gigi pada 1,200 rpm → GMF₂ = 500 Hz
- Tahap ketiga: 30 gigi pada 400 rpm → GMF₃ = 200 Hz
- Spektrum: menunjukkan puncak yang tersendiri bagi setiap peringkat, serta harmonik dan jalur sisi.
Mengira ini secara manual untuk setiap peringkat adalah membosankan; Kalkulator Frekuensi Mesh Gear mengembalikan GMF dan jurang jalur sisi yang dijangkakan serta-merta, dan Pengira Frekuensi Harmonik membantu meletakkan pesanan kelajuan poros sekeliling.
2. GMF dalam Spektrum Getaran
Gearbox yang sihat
- Puncak GMF: satu puncak tunggal yang jelas pada frekuensi yang dikira.
- Amplitud: sederhana dan konsisten dari masa ke masa.
- Harmonik: 2×GMF dan 3×GMF mungkin wujud tetapi kecil (kurang daripada ~25% GMF).
- Jalur sisi: minimum atau tiada.
- Kelajuan poros: Puncak 1× bagi poros input dan output terletak jauh di bawah GMF.
Tandatangan tidak normal
Amplitud GMF Tinggi
Amplitud GMF yang meningkat dari masa ke masa menunjukkan keausan gear secara umum, penyelarasan yang tidak betul, atau beban tinggi. Tindakan adalah meningkatkan kekerapan pemantauan dan merancang pemeriksaan.
Pelbagai GMF Harmonik
Puncak 2×GMF, 3×GMF, dan 4×GMF yang kuat menunjukkan kecacatan gigi, keausan teruk, atau corak sentuhan yang buruk — secara amnya, semakin banyak harmonik yang muncul, semakin teruk keadaan itu.
Sidebands Sekitar GMF
Sideband ialah modulasi GMF oleh kelajuan poros, dan ia menunjukkan dengan tepat yang gear yang bersalah:
- Sisihan pinion: GMF ± kelajuan poros input → kecacatan pinion.
- Gear sidebands: GMF ± kelajuan poros keluaran → kecacatan pada gear yang digerakkan.
- Beberapa jalur sisi: GMF ± n×(kelajuan poros) → kecacatan gigi setempat.
- Jalur sisi asimetri: lebih kuat pada satu sisi → gear eksentrik atau jarak gigi tidak sama.
3. Tafsiran Diagnostik
Penilaian Keadaan Sekilas
| keadaan | Amplitud GMF | Harmonik | Jalur sisi |
|---|---|---|---|
| Baharu / baik | Rendah, stabil | Minimum (< 25% GMF) | Tidak hadir atau sangat kecil |
| Pakai biasa | Sederhana, peningkatan beransur-ansur | 2×GMF hadir tetapi rendah | Sepasang jalur sisi kecil muncul |
| Pakai sederhana | Tinggi, masih meningkat | 2×, 3×GMF kelihatan | Sisihan sisi yang jelas pada frekuensi paksi ± |
| Kerosakan/kehausan teruk | Sangat tinggi | Berbilang harmonik (4×, 5×+) | Pelbagai keluarga jalur sisi |
| Kekurangan setempat | Sederhana | Hadir | Jalur sisi yang kuat dan kerap dijarakkan |
Tandatangan Kesalahan Tertentu
- Ketidaksejajaran gear: harmonik 2×GMF dan 3×GMF yang tinggi, sering dengan peningkatan getaran paksi; telah diperbetulkan dengan menyelararas semula gear.
- Gear eksentrik: sisi band yang kuat pada ±1× kelajuan poros gear eksentrik, dengan sentuhan gigi berubah sekali setiap revolusi — kelihatan sebagai modulasi amplitud dalam bentuk gelombang masa.
- Gigi patah atau retak: sampingan beramplitud tinggi pada jarak selang kelajuan poros, satu hentakan setiap putaran gear yang rosak, peristiwa impulsif dalam gelombang masa, dan pertumbuhan amplitud yang pesat.
- Pelinciran yang tidak mencukupi: amplitud GMF yang meningkat akibat geseran yang bertambah, kebisingan frekuensi tinggi yang meningkat, dan kenaikan suhu dalam kotak gear.
Kelebihan jarak bebas daripada reaksi balas boleh mencemarkan lagi tandatangan ini dengan membiarkan gigi bergemertak pada setiap penglibatan.
4. GMF dan Resonans Struktur
GMF sering mendarat dalam jalur yang boleh menggetarkan mod struktur, memperkuatkan apa yang sebaliknya merupakan sumber sederhana:
- GMF biasa: 200–2,000 Hz untuk kotak gear industri.
- Frekuensi semula jadi rangka: selalunya 50–500 Hz.
- Risiko: GMF atau salah satu harmoniknya bertepatan dengan rumah atau rangka. resonans struktur.
- Hasilnya: desis gear yang kuat dan getaran sarung yang berlebihan.
- Pembetulan: Menguatkan casis, menambah peredaman, atau menukar bilangan gigi untuk mengalihkan GMF daripada resonans.
5. Membina Strategi Pemantauan
Garis Asas dan Kecenderungan
Rakamkan amplitud GMF — bersama paras harmonik normal dan jalur sisi — apabila kotak gear baharu atau baru sahaja dibaik pulih, dan gunakan ia sebagai rujukan untuk segala yang akan datang. Parameter tren yang paling berguna ialah:
- Amplitud GMF: penunjuk utama keadaan keseluruhan gear.
- Perbandingan harmonik: peningkatan 2×GMF/GMF atau 3×GMF/GMF menandakan kemerosotan.
- Tenaga jalur sisi: amplitud terkumpul bagi keluarga jalur sisi.
- Kandungan frekuensi tinggi: Tenaga jalur lebar dalam julat 5–50 kHz mencerminkan keadaan permukaan gigi.
Tahap Penggera
- Makluman: Amplitud GMF pada 2× garis dasar.
- penggera: Amplitud GMF pada 4× garis dasar, atau sebarang peningkatan pesat.
- kritikal: pelbagai harmonik kuat, jalur sisi yang meluas, atau garis dasar 10×.
Mengukur GMF di lapangan
Merekod GMF, harmoniknya, dan jalur sisi dengan jelas memerlukan jalur lebar dan resolusi yang mencukupi untuk memisahkan garisan yang rapat. Penganalisis dua saluran mudah alih seperti Balanset-1A Merekod spektrum kotak gear dan gelombang masa di tapak, membolehkan jurutera membaca puncak GMF dan keluarga jalur sisi secara langsung — dan apabila 1× yang meningkat menunjukkan bahawa kipas atau kopling yang disambungkan juga telah keluar daripada keseimbangan, menjalankan penyeimbangan di lapangan dalam lawatan yang sama. Dengan cara ini, analisis frekuensi mesh gear mengesan masalah gear jauh sebelum kegagalan katastrofik, menjadikan kerosakan tidak dirancang sebagai penyelenggaraan berjadual.
