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 gigi individu pada pinion kembali bersentuhan dengan gigi individu yang sama pada gear. Ia dikawal oleh gandaan sepunya terkecil (LCM) bagi kedua-dua bilangan gigi dan biasanya merupakan frekuensi yang sangat rendah — jauh di bawah kelajuan aci — yang muncul sebagai modulasi amplitud berkala yang perlahan bagi frekuensi jaringan gear (GMF) dan yang jalur sisi.
HTF penting untuk diagnostik kerana getaran yang dibawa pada kadar ini menunjukkan masalah dengan gigi individu tertentu — 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 kecacatan gear 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. Asas Matematik
Formula
HTF = GMF / LCM(N₁, N₂) = GMF × GCD(N₁, N₂) / (N₁ × N₂)
- N₁ = bilangan gigi pada pinion
- N₂ = bilangan gigi pada gear
- GMF = frekuensi mesyan gear = N₁ × kelajuan pinan (Hz) = N₂ × kelajuan gear (Hz)
- LCM = gandaan sepunya terkecil bagi N₁ dan N₂ (bersamaan dengan N₁ × N₂ / GCD, dengan GCD ialah pembahagi sepunya terbesar)
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 kalkulator nisbah gear 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 — kedua-duanya nombor perdana, jadi tiada faktor sepunya; LCM(23, 67) = 23 × 67 = 1541
- GMF: 23 × (1800 / 60) = 690 Hz
- HTF = 690 / 1541 ≈ 0.45 Hz — pasangan gigi yang sama bertemu hanya kira-kira sekali setiap 2.2 saat, jauh di bawah kelajuan aci pinion 30 Hz
- 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; LCM(20, 60) = 60
- GMF: 20 × (1800 / 60) = 600 Hz
- HTF = 600 / 60 = 10 Hz — sama dengan kelajuan aci output (gear)
- Maksud: hanya 20 pasangan gigi yang berbeza wujud, dan setiap pasangan terjalin semula sepuluh kali setiap saat
- Keputusan: pola keausan terkonsentrasi pada gigi yang sama
Contoh 3: kes pertengahan
- Pinion: 18 gigi pada 3600 RPM
- Gear: 54 gigi
- GCD(18, 54): 18; LCM(18, 54) = 54
- GMF: 18 × (3600 / 60) = 1080 Hz
- HTF = 1080 / 54 = 20 Hz
- Corak: hanya 18 pasangan sentuhan gigi yang berbeza wujud, setiap satu berulang 20 kali sesaat
3. Set Gear Hunting berbanding Bukan Hunting
Reka bentuk gigi hunting (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.
- Hayat gear lebih panjang.
- Diutamakan untuk kebanyakan aplikasi.
- Kelemahan:
- Kecacatan yang melibatkan satu gigi tertentu pasangan berulang hanya pada HTF yang sangat rendah (sebahagian kecil daripada kelajuan aci), jadi rekod masa yang panjang diperlukan untuk membezakannya. Satu gigi yang rosak masih memberi impak sekali setiap pusingan acinya sendiri.
- Mungkin memerlukan pembuatan yang lebih tepat.
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 dalam spektrum dan bentuk gelombang
HTF jarang muncul sebagai puncak tersendiri yang kuat, dan biasanya terlalu rendah untuk dibezakan sebagai jarak sideband. Sideband di sekitar frekuensi mesh dalam spektrum getaran dijarakkan pada kelajuan aci kedua-dua gear; HTF itu sendiri muncul sebagai modulasi amplitud berkala yang perlahan (beat) bagi getaran mesh:
- Puncak tengah: GMF (frekuensi jerat gear).
- Jalur sisi: GMF ± 1×, 2×, 3× kelajuan aci gear yang membawa kecacatan setempat.
- Ciri isyarat HTF: beat perlahan dalam bentuk gelombang masa — tahap getaran keseluruhan naik dan turun pada kadar HTF (biasanya sebahagian daripada satu hertz hingga beberapa hertz).
- Tafsiran: modulasi yang berulang pada HTF menunjukkan kecacatan yang melibatkan gigi tertentu pasangan, seperti gigi pinion rosak yang secara berkala menghentam gigi gear rosak; kedalaman modulasi mencerminkan keterukan kecacatan setempat itu.
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 kuat di sekitar GMF yang dijarakkan pada kelajuan aci gear yang membawa gigi rosak; satu impak setiap pusingan gear itu; bentuk gelombang masa menunjukkan impuls berkala yang jelas.
Eksentrisitas Gear: sideband kelajuan aci yang timbul daripada lari keluar atau pemasangan eksentrik; kedalaman pertalian gigi berubah sekali setiap pusingan, memodulasikan amplitud GMF; biasanya boleh dibetulkan dengan pemasangan semula atau pampasan lari keluar (lihat kesipian).
Kerosakan pada kedua-dua gear (kecacatan pasangan gigi): apabila gigi pinion rosak bertemu secara berkala dengan gigi gear rosak, getaran naik dan turun pada kadar HTF yang rendah — beat perlahan yang ditindihkan pada getaran mesh; mungkin memerlukan penggantian gear, atau diterima 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 tahap keterukan kecacatan ambang.
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 aci: 1× untuk input dan output — frekuensi putaran terendah.
- HTF: biasanya frekuensi paling rendah sekali — sebahagian kecil daripada kelajuan aci dalam reka bentuk hunting (GCD = 1), dan tidak pernah lebih tinggi daripada kelajuan aci yang lebih perlahan walaupun dalam reka bentuk bukan hunting.
- GMF: bilangan gigi × kecepatan aci — frekuensi utama tertinggi.
- harmonik GMF: 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.
- Modulasi amplitud perlahan (beating) pada kadar HTF → isu pasangan gigi berulang, seperti kerosakan sepadan pada kedua-dua gear.
- 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.
