Inzicht in de tandmesh-ingrijpfrequentie
Tandwiel-ingrijpfrequentie (GMF — ook wel tandgreepfrequentie of tandcontactfrequentie genoemd) is de trillingen Frequentie die gegenereerd wordt wanneer tandwieltanden contact maken en verlaten tijdens rotatie. Deze wordt gevonden door het aantal tanden op een tandwiel te vermenigvuldigen met de rotatiesnelheid van dat tandwiel: GMF = (aantal tanden × tpm) / 60. GMF is normaal gesproken de dominante piek in een versnellingsbak. trillingsspectrum, en de amplitude, de harmonischen, en de zijbanden eromheen gedetailleerde informatie over de toestand van het tandwiel — slijtage, verkeerde uitlijning, tanddefecten en deugdelijkheid van smering. Het traceren van GMF is daarom de basis van de tandwielkastdiagnose en een essentieel onderdeel van het identificeren van tandwieldefecten voordat ze tot storingen leiden.
1. Tandgreepfrequentie (GMF) berekenen
Basisformule
GMF kan worden berekend op basis van elk element van een tandwielpaar in grijping, en beide moeten hetzelfde antwoord geven omdat de tanden elkaar passeren met één gemeenschappelijke snelheid:
- GMF = Nrondsel × Toerentalrondsel / 60 (van het rondsel)
- GMF = Ntandwiel × Toerentaltandwiel / 60 (van het tandwiel)
De twee zijn gelijkwaardig omdat de snelheidsverhouding het omgekeerde is van de tandaantalverhouding. Merk op dat GMF geen eenvoudige bedrijfstoerental harmonisch - het is het aantal tanden maal het toerental van de as, dus het ligt meestal ver boven 1×.
Voorbeelden
Voorbeeld 1 - Eenvoudige tandwielkast
- Ingang (rondsel): 20 tanden bij 1.800 tpm
- Uitgang (tandwiel): 60 tanden bij 600 tpm
- GMF = 20 × 1.800 / 60 = 600 Hz
- Controleer: 60 × 600 / 60 = 600 Hz ✓
Voorbeeld 2 - Meertraps tandwielkast
- Eerste trap: 18 tanden bij 3.600 tpm → GMF₁ = 1.080 Hz
- Tweede trap: 25 tanden bij 1.200 tpm → GMF₂ = 500 Hz
- Derde trap: 30 tanden bij 400 tpm → GMF₃ = 200 Hz
- Spectrum: toont een duidelijke piek voor elke trap, plus harmonischen en zijbanden.
Het is vervelend om deze voor elke fase met de hand uit te werken; de Tandwieloverbrengingsfrequentiecalculator geeft direct GMF en de verwachte zijbandafstand, en de Harmonische Frequentie Rekenmachine helpt bij het plaatsen van de omringende as-snelheidsorders.
2. GMF in het trillingsspectrum
Een gezonde versnellingsbak
- GMF piek: een duidelijke, enkele piek bij de berekende frequentie.
- Amplitude: gematigd en consistent in de tijd.
- Harmonischen: 2×GMF en 3×GMF kunnen aanwezig zijn, maar klein (minder dan ~25% van GMF).
- Zijbanden: minimaal of afwezig.
- Assnelheden: de 1× pieken voor in- en uitgaande assen liggen ruim onder GMF.
Afwijkende spectrumpatronen
Hoge GMF-amplitude
Een stijgende GMF-amplitude na verloop van tijd wijst op algemene slijtage van de tandwielen, verkeerde uitlijning of hoge belasting. De actie is om de controlefrequentie te verhogen en een inspectie te plannen.
Meerdere GMF-harmonischen
Sterke 2×GMF-, 3×GMF- en 4×GMF-pieken duiden op tanddefecten, zware slijtage of een slecht contactpatroon - in het algemeen geldt: hoe meer harmonischen er verschijnen, hoe ernstiger de toestand.
Zijbanden rond GMF
Zijbanden zijn de modulatie van GMF door het toerental van de as, en ze lokaliseren die welk tandwiel defect is:
- Rondselzijbanden: GMF ± toerental ingaande as → een rondseldefect.
- Zijbanden van het tandwiel: GMF ± toerental uitgaande as → een defect aan het aangedreven tandwiel.
- Meerdere zijbanden: GMF ± n×(assnelheid) → plaatselijke tanddefecten.
- Asymmetrische zijbanden: sterker aan één kant → een excentrisch tandwiel of ongelijke tandafstand.
3. Interpretatie van de diagnostische bevindingen
Conditiebeoordeling in een oogopslag
| Conditie | GMF-amplitude | Harmonischen | Zijbanden |
|---|---|---|---|
| Nieuw / goed | Laag, stabiel | Minimaal (< 25% van GMF) | Afwezig of zeer klein |
| Normale slijtage | Matige, geleidelijke toename | 2×GMF aanwezig maar laag | Er verschijnen kleine zijbanden |
| Matige slijtage | Hoog, stijgt nog steeds | 2×, 3×GMF zichtbaar | Duidelijke zijbanden bij ± asfrequenties |
| Ernstige slijtage/schade | Zeer hoog | Meervoudige harmonischen (4×, 5×+) | Meerdere zijbandfamilies |
| Plaatselijk defect | Gematigd | Aanwezig | Sterke, regelmatig verdeelde zijbanden |
Specifieke foutkenmerken
- Verkeerde uitlijning van het tandwiel: hoge 2×GMF en 3×GMF harmonischen, vaak met verhoogde axiale trilling; gecorrigeerd door de tandwielen opnieuw uit te lijnen.
- Excentrisch tandwiel: sterke zijbanden bij ±1× van het toerental van de excentrische tandwielas, waarbij het tandcontact eenmaal per omwenteling varieert - zichtbaar als amplitudemodulatie in de tijdgolfvorm.
- Gebroken of gebarsten tand: zijbanden met hoge amplitude op as-snelheidsafstanden, één impact per omwenteling van het defecte tandwiel, impulsieve gebeurtenissen in de tijdgolfvorm en snelle amplitudetoename.
- Onvoldoende smering: Verhoogde GMF-amplitude door verhoogde wrijving, toenemend hoogfrequent geluid en een temperatuurstijging in de versnellingsbak.
Overtollige speling van tandspeling kan deze signaturen verder vertroebelen doordat de tanden bij elke klik gaan klapperen.
4. GMF en structurele resonantie
GMF bevindt zich vaak in een band die structurele modes kan opwekken, waardoor wat anders een bescheiden bron zou zijn, versterkt wordt:
- Typische GMF: 200-2.000 Hz voor industriële tandwielkasten.
- Natuurlijke frequenties van het frame: vaak 50-500 Hz.
- Het risico: GMF of een van zijn harmonischen valt samen met een behuizing of frame structurele resonantie.
- Het resultaat: luid tandwielgejank en overmatige trilling van de behuizing.
- De oplossingen: de behuizing stijver maken, demping toevoegen of het aantal tanden veranderen om GMF van de resonantie af te halen.
5. Een bewakingsstrategie ontwikkelen
Basislijn en trend
Registreer de GMF-amplitude - samen met de normale harmonische en zijbandniveaus - wanneer de versnellingsbak nieuw of net gereviseerd is en gebruik deze als referentie voor alles wat volgt. De nuttigste trendparameters zijn:
- GMF-amplitude: de belangrijkste indicator van de algemene conditie van de tandwielen.
- Harmonische verhoudingen: een stijgende 2×GMF/GMF of 3×GMF/GMF duidt op verslechtering.
- Zijbandenergie: de gesommeerde amplitude van de zijbandfamilies.
- Hoogfrequente componenten: De breedbandige energie in het bereik van 5-50 kHz weerspiegelt de toestand van het tandoppervlak.
Alarmniveaus
- Waarschuwing: GMF-amplitude bij 2× basislijn.
- Alarm: GMF-amplitude op 4× basislijn, of een snelle toename.
- Kritisch: meerdere sterke harmonischen, uitgebreide zijbanden of 10× basislijn.
GMF meten in het veld
Om GMF, de harmonischen en de zijbanden zuiver te kunnen registreren is voldoende bandbreedte en resolutie nodig om dicht bij elkaar liggende lijnen te kunnen scheiden. Een draagbare tweekanaalsanalyser zoals de Balanset-1A registreert ter plekke het spectrum en de tijdgolfvorm van de tandwielkast, zodat een technicus de GMF-piek en de zijbandfamilies ervan direct kan aflezen en, als een stijgende 1× aangeeft dat een aangesloten ventilator of koppeling ook uit balans is geraakt, het balanceren ter plekke tijdens hetzelfde bezoek kan uitvoeren. Op deze manier kan tandwielfrequentieanalyse tandwielproblemen opsporen lang voordat er een catastrofale storing optreedt, waardoor ongeplande storingen worden omgezet in gepland onderhoud.
