Memahami Kekerapan Gigi Memburu
Kekerapan gigi memburu (HTF — juga dipanggil frekuensi fasa perhimpunan atau frekuensi pembahagi bersama terbesar) ialah frekuensi rendah getaran komponen dalam pasangan gear yang mewakili kadar gigi individu pada pinion sama datang semula ke dalam hubungan dengan gigi individu yang sama pada gear itu. Ia ditentukan oleh pembahagi bersama terbesar (GCD) bagi dua kiraan gigi, dan ia muncul dalam spektrum sebagai jarak jalur sisi sekitar frekuensi jaringan gear (GMF).
HTF penting untuk diagnostik kerana getaran yang dibawa pada kadar ini menunjukkan masalah dengan specific individual teeth — gigi yang retak, spall setempat, atau pemasangan eksentrik — daripada keadaan am set gear itu. Mengenali jalur sisi HTF oleh itu membantu penganalisis menentukan dengan tepat gear mana, dan bahkan gigi yang mana, adalah sumber kesalahan, menjadikannya salah satu instrumen paling tajam dalam kit alatan yang lebih luas bagi gear defect diagnosis.
1. Takrifan dan Makna Fizikal
Apabila dua gear beroperasi bersama, gigi pinion yang diberikan berkait dengan suksesi gigi gear, satu demi satu, revolusi demi revolusi. Sama ada ia pernah kembali ke gigi gear pertama yang ia sentuh — dan berapa cepat — bergantung pada hubungan aritmetik antara dua kiraan gigi. Frekuensi gigi memburu hanyalah kadar pulangan itu. HTF yang rendah bermakna pasangan gigi tertentu bertemu jarang sahaja; HTF yang tinggi bermakna pasangan yang sama bertemu berulang kali.
Ini mempunyai dua akibat yang tarik ke arah yang berlawanan. Untuk haus, HTF yang rendah adalah baik: kerosakan dan ralat pembuatan tersebar merata semua gigi. Untuk diagnostik, HTF yang sama rendah menumpukan tandatangan getaran gigi buruk tunggal ke dalam peristiwa sekali-setiap-revolusi yang bersih dan mudah dikesan. Memahami nombor itu membolehkan anda membaca kedua-dua cerita sekaligus.
2. Mathematical Basis
The formula
HTF = GCD(N₁, N₂) × RPMpinion / 60
- N₁ = bilangan gigi pada pinion
- N₂ = bilangan gigi pada gear
- GCD = pembahagi bersama terbesar bagi N₁ dan N₂
GMF yang dimodulasi oleh HTF adalah sendirinya N × kecepatan poros untuk roda gigi mana pun; a kalkulator frekuensi jalinan roda gigi mengira GMF dan keluarga sampingannya secara langsung, sementara a gear ratio calculator menangani hubungan kecepatan masukan/keluaran yang anda perlukan sebelum menerapkan formula.
Contoh 1: pasangan gigi berburu
- Pinion: 23 gigi pada 1800 RPM
- Gear: 67 gigi
- GCD(23, 67): 1 — keduanya adalah prima, jadi mereka tidak memiliki faktor umum
- HTF = 1 × 1800 / 60 = 30 Hz, sama seperti kecepatan poros pinion
- Maksud: setiap gigi pinion berinteraksi dengan setiap gigi roda gigi sebelum pola terulang
- Keputusan: gigi berburu sejati dengan distribusi keausan optimal
Contoh 2: pasangan tidak berburu
- Pinion: 20 gigi pada 1800 RPM
- Gear: 60 gigi
- GCD(20, 60): 20
- HTF = 20 × 1800 / 60 = 600 Hz
- Maksud: pasangan gigi yang sama 20 gigi berinteraksi berulang kali
- Keputusan: pola keausan terkonsentrasi pada gigi yang sama
Example 3: an intermediate case
- Pinion: 18 gigi pada 3600 RPM
- Gear: 54 gigi
- GCD(18, 54): 18
- HTF = 18 × 3600 / 60 = 1080 Hz
- Corak: 18 distinct tooth-contact pairs repeat
3. Hunting vs. Non-Hunting Gear Sets
Hunting-tooth design (GCD = 1)
Dicapai apabila nombor gigi agak prima (tiada faktor biasa):
- Kelebihan:
- Setiap gigi pinion akhirnya bercantum dengan setiap gigi gear
- Keausan didistribusikan secara merata di semua gigi.
- Kesalahan manufaktur dirata-ratakan daripada diperkuat.
- Longer gear life.
- Preferred for most applications.
- Kelemahan:
- A specific tooth defect produces vibration at shaft speed (since HTF = shaft speed).
- May demand more precise manufacturing.
Reka bentuk tidak memburu (GCD > 1)
Terjadi ketika nomor gigi berbagi faktor umum:
- Kelebihan:
- Pemilihan kiraan gigi yang lebih mudah.
- Dapat memungkinkan ukuran roda gigi standar yang tersedia di pasaran.
- Kelemahan:
- Gigi yang sama berinteraksi berulang kali (hanya pasangan unik GCD yang ada).
- Keausan terkonsentrasi pada pasangan gigi yang sama itu.
- Kesalahan manufaktur pada gigi tertentu berulang setiap siklus.
- Jangka hayat gear yang lebih pendek, biasanya.
- Umumnya dihindari dalam desain kotak gigi berkualitas tinggi.
4. Tanda Tangan Getaran
HTF sebagai jarak sideband
HTF jarang muncul sebagai puncak mandiri yang kuat; ia muncul sebagai jarak antar pita samping di sekitar frekuensi mesh dalam spektrum getaran:
- Puncak tengah: GMF (frekuensi jerat gear).
- Jalur sisi: GMF ± HTF, GMF ± 2×HTF, GMF ± 3×HTF.
- Tafsiran: Jalur sisi pada jarak HTF menunjukkan kecacatan gigi individu atau kesipian
- Amplitud: amplitud sideband mencerminkan keparahan cacat terlokalisir.
Kerana sideband ini berkelompok mengelilingi frekuensi jerat yang tinggi dan dapat padat, dua teknik membantu mendedahkannya. Analisis Cepstrum menutup keluarga sideband yang berjarak teratur menjadi satu garis quefrency, membuat jarak mudah dibaca, dan analisis sampul memulihkan impak sekali setiap revolusi gigi yang rosak dari isyarat jerat yang dimodulasi.
Corak diagnostik
Gigi rosak tunggal: sideband yang kuat pada jarak HTF mengelilingi GMF; HTF sama dengan kecepatan aci gear yang membawa gigi yang rosak; satu impak setiap revolusi gear tersebut; bentuk gelombang masa menunjukkan impuls berkala yang jelas.
Eksentrisitas Gear: Sideband HTF timbul dari runout atau pemasangan eksentrik; kedalaman penggandeng gigi berbeza sekali setiap revolusi, modulating amplitud GMF; biasanya dapat diperbetulkan dengan pemasangan semula atau kompensasi runout (lihat kesipian).
Jarak gigi tidak sama rata: ralat pembuatan dalam pitch gigi yang mencipta corak berulang pada HTF; mungkin memerlukan penggantian gear, atau penerimaan jika ia berada dalam toleransi.
5. Diagnosis Praktikal
Mengenalpasti gear yang rosak
Untuk mengetahui anggota mana — pinion atau gear utama — yang membawa cacat:
- Hitung kedua-dua kecepatan aci: RPM input dan output.
- Ukur jarak sideband daripada spektrum getaran.
- Jika jarak = frekuensi aci masukan → cacat berada pada pinion.
- Jika jarak = frekuensi aci keluaran → cacat berada pada gear.
- Kesimpulan: jarak sideband mengenal pasti aci mana — dan oleh itu gear mana — yang menjadi masalah.
Ini adalah jenis pengukuran yang sesuai untuk penganalisa mudah alih dua saluran. Dengan takometer optiknya mengunci data ke sudut aci, Balanset-1A menangkap spektrum dan bentuk gelombang masa pada perumahan gear jadi jarak sideband dapat diukur terhadap kecepatan input dan output yang diketahui, dan impak sekali setiap revolusi gigi retak dapat disahkan dalam bentuk gelombang — semuanya pada mesin yang berjalan, tanpa membuka perumahan. A kalkulator frekuensi harmonik kemudian menukar RPM yang diukur ke nilai Hz yang tepat untuk dicari.
Penilaian keterukan
- Amplitud sideband: amplitud yang lebih tinggi menandakan cacat terpusat yang lebih teruk.
- Bilangan sideband: Lebih banyak jalur sisi (pesanan lebih tinggi) menunjukkan keadaan yang lebih teruk
- Gelombang masa: impuls berkala yang jelas mengesahkan hentakan gigi individu.
- Perbandingan dengan GMF: sideband di atas ~25% daripada amplitud GMF menunjukkan cacat ketara — satu defect-severity threshold.
6. Pertimbangan Reka Bentuk
Pemilihan bilangan gigi
- Gunakan nombor perdana di mana mungkin untuk memaksa GCD = 1 (reka bentuk gigi berburu).
- Elakkan faktor sepunya — hindari pasangan seperti 20:60 (GCD = 20).
- Contoh pasangan yang baik: 17:51, 19:57, 23:69 (semua GCD = 1).
- Tukar ganti: kekangan boleh sedikit mengehadkan nisbah gear yang tersedia.
Apabila non-hunting boleh diterima
- Aplikasi beban rendah di mana haus tidak kritikal.
- Set gear standard di mana nisbah tepat adalah wajib.
- Aplikasi jangka pendek, di mana pengagihan haus kurang penting.
- Di mana keuntungan pembuatan lebih berat daripada penalti haus.
7. Hubungan dengan Frekuensi Gear Lain
Hierarki frekuensi dalam kotak gear
- Kelajuan poros: 1× untuk input dan output — frekuensi terendah.
- HTF: sama dengan kecepatan aci dalam desain hunting, lebih tinggi dalam desain non-hunting.
- GMF: bilangan gigi × kecepatan aci — frekuensi utama tertinggi.
- GMF harmonics: 2×GMF, 3×GMF dan seterusnya, timbul daripada tak-lineariti jaring dan reaksi balas.
Strategi analisis jalur sisi
- Jalur sisi pada selang kelajuan poros → gear eksentrik atau kecacatan gigi individual.
- Jalur sisi pada selang HTF (di mana HTF ≠ kelajuan poros) → isu corak gigi berulang.
- Tiada jalur sisi yang jelas → agihan terpencil keausan gear, atau sekadar gear yang sihat.
Frekuensi gigi hunting, meskipun sudut pojok yang halus dalam dinamik gear, memberikan maklumat diagnostik yang berkuasa. Memahami pengiraan HTF dan mengiktiraf jalur sisi HTF membenarkan penganalisis mengenal pasti dengan tepat gear mana yang mempunyai kecacatan dan sama ada masalahnya adalah satu gigi yang rosak atau keadaan yang lebih tersebar — membimbing keputusan penyelenggaraan yang bertujuan dan yakin dalam pengganggungan kotak gear.
