Forstå girnettfrekvens
Girinngrepsfrekvens (GMF – også kalt tanninnfestingsfrekvens) er vibrasjon frekvensen som oppstår når tannhjulets tenner kommer i og går ut av inngrep under rotasjon. Den beregnes ved å multiplisere antall tenner på et tannhjul med tannhjulets rotasjonshastighet: GMF = (antall tenner × o/min) / 60. GMF er vanligvis den dominerende toppen i en girkasse vibrasjonsspektrum, og dens amplitude, dens harmoniske, and the sidebånd på den finnes detaljert informasjon om utstyrets tilstand — slitasje, feiljustering, tannfeil og tilstrekkelig smøring. Overvåking av GMF er derfor grunnlaget for diagnostikk av girkasser og en sentral del av identifiseringen av defekter i girkassen før de blir mislykkede.
1. Beregning av tannhjulets innkoblingsfrekvens
Grunnleggende formel
GMF kan beregnes ut fra begge deler av et tannpar, og begge må gi samme resultat, siden tennene passerer hverandre med én og samme hastighet:
- GMF = Ntannhjul × o/mintannhjul / 60 (fra tannhjulet)
- GMF = Nutstyr × o/minutstyr / 60 (fra tannhjulet)
De to er likeverdige fordi hastighetsforholdet er det omvendte av tannantallforholdet. Merk at GMF ikke er en enkel kjørehastighet harmonisk — det er antall tenner ganger akselhastigheten, så verdien blir vanligvis langt over 1×.
Utarbeidede eksempler
Eksempel 1 — Enkel girkasse
- Inngang (pinion): 20 tenner ved 1 800 o/min
- Utgang (tannhjul): 60 tenner ved 600 o/min
- GMF = 20 × 1 800 / 60 = 600 Hz
- Sjekke: 60 × 600 / 60 = 600 Hz ✓
Eksempel 2 — Flertrinns girkasse
- First stage: 18 tenner ved 3 600 o/min → GMF₁ = 1 080 Hz
- Second stage: 25 tenner ved 1 200 o/min → GMF₂ = 500 Hz
- Third stage: 30 tenner ved 400 o/min → GMF₃ = 200 Hz
- Spektrum: viser en tydelig topp for hvert trinn, i tillegg til overtoner og sidebånd.
Å regne ut dette for hånd for hvert trinn er kjedelig; det Kalkulator for girnettfrekvens returnerer GMF og den forventede sidebåndsavstanden umiddelbart, og Harmonisk frekvenskalkulator bidrar til å fastsette de tilhørende hastighetsinnstillingene for akselen.
2. GMF i vibrasjonsspekteret
En velfungerende girkasse
- GMF peak: en tydelig, enkelt topp ved den beregnede frekvensen.
- Amplitude: moderat og stabil over tid.
- Harmoniske: 2×GMF og 3×GMF kan forekomme, men i liten grad (under ca. 25 % av GMF).
- Sidebånd: minimal eller fraværende.
- Shaft speeds: 1×-toppene for inngangs- og utgangsakselen ligger godt under GMF.
Unormale signaturer
Høy GMF-amplitude
En økende GMF-amplitude over tid tyder på generelt slitasje på tannhjulene, feilinnretting eller høy belastning. Tiltaket er å øke overvåkingsfrekvensen og planlegge en inspeksjon.
Flere GMF-harmoniske
Kraftige 2×GMF-, 3×GMF- og 4×GMF-topper tyder på tannfeil, kraftig slitasje eller et dårlig kontaktmønster – generelt sett gjelder det at jo flere harmoniske svingninger som vises, desto mer alvorlig er tilstanden.
Sidebånd rundt GMF
Sidebånd er moduleringen av GMF etter akselhastighet, og de angir som feilen ligger i utstyret:
- Sidebånd på tannhjulet: GMF ± hastighet på inngangsakselen → feil på tannhjulet.
- Girsidebånd: GMF ± utgangsakselens turtall → en feil på det drevne tannhjulet.
- Flere sidebånd: GMF ± n × (akselhastighet) → lokale tannfeil.
- Asymmetriske sidebånd: sterkere på den ene siden → et eksentrisk tannhjul eller ujevn tannavstand.
3. Diagnostisk tolkning
Oversikt over tilstandsvurdering
| Betingelse | GMF-amplitude | Harmoniske | Sidebånd |
|---|---|---|---|
| New / good | Lav, stabil | Minimal (< 25 % av GMF) | Fraværende eller svært liten |
| Normal wear | Moderat, gradvis økning | 2×GMF tilstede, men lav | Det oppstår små sidebånd |
| Moderate wear | Høy, og fortsatt stigende | 2×, 3×GMF synlig | Klare sidebånd ved ± akselfrekvenser |
| Alvorlig slitasje / skade | Svært høy | Flere harmoniske (4×, 5×+) | Flere sidebåndfamilier |
| Lokal feil | Moderat | Nåværende | Sterke, regelmessig fordelte sidebånd |
Spesifikke feilsignaturer
- Feilinnretting av tannhjul: høye 2×GMF- og 3×GMF-harmoniske, ofte med forhøyede aksial vibrasjon; utbedret ved å justere tannhjulene på nytt.
- Eksentrisk tannhjul: kraftige sidebånd ved ±1× akselhastigheten til det eksentriske tannhjulet, med tannkontakt som varierer én gang per omdreining — synlig som amplitudemodulasjon i tidsbølgeform.
- Knust eller sprukket tann: sidebånd med høy amplitude ved akselhastighetsavstand, ett støt per omdreining av det defekte tannhjulet, impulsive hendelser i tidsbølgeformen og rask økning i amplituden.
- Mangelfull smøring: økt GMF-amplitude som følge av økt friksjon, økende høyfrekvent støy og temperaturstigning i girkassen.
For stor klaring fra tilbakeslag kan gjøre disse signalene enda mer uklare ved at tennene får rasle gjennom hvert inngrep.
4. GMF og strukturell resonans
GMF havner ofte i et frekvensbånd som kan utløse strukturelle resonansmoduser, og forsterker dermed det som ellers ville vært en svak lydkilde:
- Typisk GMF: 200–2 000 Hz for industrielle girkasser.
- Rammens egenfrekvenser: ofte 50–500 Hz.
- The risk: GMF eller en av dens harmoniske svingninger faller sammen med et hus eller en ramme strukturell resonans.
- The result: Høyt hylende lyd fra giret og kraftige vibrasjoner i huset.
- The fixes: stive opp huset, legge til demping eller endre antall tenner for å flytte GMF bort fra resonansen.
5. Utarbeidelse av en overvåkingsstrategi
Utgangspunkt og utvikling
Registrer GMF-amplituden – sammen med nivåene for normal harmonisk og sidebånd – når girkassen er ny eller nettopp overhalt, og bruk dette som referanse for alt som følger. De mest nyttige trendparametrene er:
- GMF-amplitude: den viktigste indikatoren på girets generelle tilstand.
- Harmoniske forhold: En stigende 2×GMF/GMF- eller 3×GMF/GMF-verdi indikerer en forverring.
- Sidebåndsenergi: den samlede amplituden til sidebåndsgruppene.
- Høyfrekvent innhold: Bredbåndsenergi i frekvensområdet 5–50 kHz gjenspeiler tannoverflatens tilstand.
Alarmnivåer
- Varsle: GMF-amplitude på 2 ganger referanseverdien.
- Alarm: GMF-amplitude på 4 ganger referanseverdien, eller en hvilken som helst rask økning.
- Kritisk: flere sterke overtoner, omfattende sidebånd eller 10 ganger grunnfrekvensen.
Måling av GMF i felt
For å registrere GMF, dens harmoniske komponenter og sidebåndene på en klar måte kreves det tilstrekkelig båndbredde og oppløsning til å skille linjer som ligger tett sammen. En bærbar tokanalsanalysator som Balanset-1A registrerer girkassens spektrum og tidsbølgeform på stedet, slik at en tekniker kan avlese GMF-toppen og dens sidebåndsfamilier direkte — og, der en stigende 1×-verdi indikerer at en tilkoblet vifte eller kobling også har kommet ut av balanse, utføre feltbalansering under samme besøk. Brukt på denne måten oppdager frekvensanalysen av tannhjulskontakten problemer lenge før det oppstår katastrofale feil, og gjør dermed uplanlagte driftsstans til planlagt vedlikehold.
