Forstå girnettfrekvens
Definisjon: Hva er girnettfrekvens?
Girnettfrekvens (GMF, også kalt tannnettfrekvens eller tanninngrepsfrekvens) er vibrasjon frekvens generert av inngrepet av girtenner når de går inn i og ut av kontakt under girrotasjon. Den beregnes som antall tenner på et gir multiplisert med rotasjonshastigheten (GMF = antall tenner × o/min / 60). GMF representerer hastigheten som tennene går i inngrep med, og er vanligvis den dominerende frekvensen i girkassens vibrasjonsspektre.
Å forstå og overvåke GMF er grunnleggende for girkassediagnostikk fordi amplituden, harmoniske, og sidebånd av GMF-toppen gir detaljert informasjon om girets tilstand, inkludert slitasje, feiljustering, tanndefekter og tilstrekkelig smøring.
Beregning av girnettfrekvens
Grunnleggende formel
GMF kan beregnes fra begge girene i et inngripende par:
- GMF = Ntannhjul × RPMtannhjul / 60 (ved bruk av pinjong)
- GMF = Nutstyr × RPMutstyr / 60 (ved bruk av utstyr)
- Begge metodene gir samme resultat (må bare brukes, siden tennene går i inngrep)
Eksempelberegninger
Eksempel 1: Enkel girkasse
- Inngang (pinjong): 20 tenner ved 1800 o/min
- Utgang (gir): 60 tenner ved 600 o/min
- GMF = 20 × 1800 / 60 = 600 Hz
- Bekreftelse: 60 × 600 / 60 = 600 Hz ✓
Eksempel 2: Flertrinnsgirkasse
- Første fase: 18 tenner ved 3600 o/min → GMF₁ = 1080 Hz
- Andre trinn: 25 tenner ved 1200 o/min → GMF₂ = 500 Hz
- Tredje trinn: 30 tenner ved 400 o/min → GMF₃ = 200 Hz
- Spektrum: Vil vise topper på alle tre frekvenser pluss harmoniske og sidebånd
GMF i vibrasjonsspektre
Normal (frisk) girkasse
- GMF-topp: Tydelig topp ved beregnet frekvens
- Amplitude: Moderat, konsistent over tid
- Harmoniske: 2×GMF og 3×GMF kan være tilstede, men med lav amplitude (< 25% av GMF)
- Sidebånd: Minimal eller fraværende
- Akselhastigheter: 1× topper for inngående og utgående aksler lavere enn GMF
Unormale signaturer som indikerer problemer
Høy GMF-amplitude
- Forårsake: Generell girslitasje, feiljustering, høy belastning
- Indikator: GMF-amplitude øker over tid
- Handling: Øk overvåkingsfrekvensen, planlegg inspeksjon
Flere GMF-harmoniske
- Forårsake: Defekte girtann, kraftig slitasje, dårlig kontaktmønster
- Mønster: 2×GMF, 3×GMF, 4×GMF med betydelige amplituder
- Alvorlighetsgrad: Flere harmoniske svingninger = mer alvorlig tilstand
Sidebånd rundt GMF
Sidebånd er modulering av GMF etter akselhastigheter:
- Sidebånd for pinjong: GMF ± inngående akselhastighet → indikerer pinjongfeil
- Sidebånd for gir: GMF ± utgående akselhastighet → indikerer girfeil
- Flere sidebånd: GMF ± n×(akselhastighet) der n = 1, 2, 3… → spesifikke tanndefekter
- Asymmetriske sidebånd: Sterkere på den ene siden indikerer eksentrisk gir eller ujevn tannavstand
Diagnostisk tolkning
Vurdering av girtilstand
| Betingelse | GMF-amplitude | Harmoniske | Sidebånd |
|---|---|---|---|
| Ny/Bra | Lav, stabil | Minimal (< 25% av GMF) | Fraværende eller svært liten |
| Normal slitasje | Moderat, gradvis økning | 2×GMF tilstede, men lav | Små sidebånd kan forekomme |
| Moderat slitasje | Høy, vedvarende økning | 2×, 3×GMF synlig | Klare sidebånd ± akselfrekvenser |
| Sterk slitasje/skade | Svært høy | Flere harmoniske (4×, 5×+) | Flere sidebåndfamilier |
| Lokalisert feil | Moderat | Nåværende | Sterke, regelmessig fordelte sidebånd |
Spesifikke feilsignaturer
Feiljustering av gir
- Høye 2×GMF- og 3×GMF-harmoniske
- Aksial vibrasjon kan være forhøyet
- Forbedret ved korrigering av girjustering
Eksentrisk gir
- Sterke sidebånd ved ±1× akselhastigheten til eksentrisk gir
- Tannkontakten varierer én gang per omdreining
- Kan se amplitudemodulasjon i tidsbølgeform
Ødelagt eller sprukket tann
- Sidebånd med høy amplitude ved akselhastighetsavstand
- Ett støt per omdreining av defekt gir
- Kan vise impulsive hendelser i tidskurveform
- Rask amplitudevekst
Utilstrekkelig smøring
- Forhøyet GMF-amplitude fra økt friksjon
- Økning av høyfrekvent støy
- Temperaturøkning i girkassen
GMF og strukturell resonans
GMF faller ofte innenfor et område som eksiterer strukturelle resonanser:
- Typisk GMF: 200–2000 Hz for industrielle girkasser
- Naturlige rammefrekvenser: Ofte 50–500 Hz
- Matchende: GMF eller harmoniske svingninger kan eksitere ramme- eller husresonanser
- Resultat: Høy girlyd, overdreven vibrasjon fra huset
- Løsning: Avstive huset, legge til demping, endre antall tannhjul (endrer GMF)
Overvåkingsstrategi
Grunnleggende etablering
- Registrer GMF-amplitude når girkassen er ny eller nylig overhalt
- Dokumenter normale harmoniske og sidebåndsnivåer
- Etabler alarmgrenser (vanligvis 2–3 ganger baseline)
Trendparametere
- GMF-amplitude: Primær indikator på generell girtilstand
- Harmoniske forhold: 2×GMF/GMF, 3×GMF/GMF økning indikerer forverring
- Sidebåndsenergi: Sum av sidebåndamplituder
- Høyfrekvent innhold: Bredbåndsenergi i området 5–50 kHz (girets overflatetilstand)
Alarmnivåer
- Varsle: GMF-amplitude 2× grunnlinje
- Alarm: GMF-amplitude 4× baseline eller rask økning
- Kritisk: Flere sterke harmoniske, omfattende sidebånd eller 10× grunnlinje
Girnettfrekvens er grunnlaget for tilstandsovervåking og diagnostikk av girkasser. Forståelse av GMF-beregning, normale vs. unormale spektralmønstre og den diagnostiske betydningen av harmoniske og sidebånd muliggjør effektiv deteksjon av girproblemer lenge før katastrofal feil, noe som muliggjør planlagt vedlikehold og forhindrer kostbare produksjonstap.