Înțelegerea jocului în angrenaje și cuplaje
Definiție: Ce este o reacție adversă?
Reacție adversă (numit și joc liber) este distanța sau spațiul dintre componentele de cuplare în acționările mecanice, referindu-se cel mai frecvent la distanța tangențială dintre dinții angrenajului atunci când o angrenaj este ținută staționar, iar angrenajul de cuplare este rotit înainte și înapoi. Reprezintă cantitatea de “mișcare pierdută” sau joc liber în sistem - distanța pe care angrenajul de antrenare o poate roti înainte de a angaja angrenajul antrenat în direcția opusă.
Un anumit joc de tracțiune este necesar și intenționat, oferind spațiu pentru lubrifiere, adaptând expansiunea termică și prevenind blocarea dinților. Cu toate acestea, jocul excesiv cauzat de uzură creează încărcări la impact, zgomot, erori de poziționare și... vibrații probleme, în special în mașinile de precizie și în aplicațiile de acționare cu mers înapoi.
Scopul reacției adverse
Funcții necesare
- Spațiu de lubrifiere: Permite formarea unei pelicule lubrifiante între dinți
- Expansiune termică: Preia alungirea dinților angrenajului odată cu creșterea temperaturii
- Toleranțe de fabricație: Permite asamblarea chiar și în cazul unor variații mici ale distanței dintre dinți
- Previne legarea: Asigură că dinții nu se blochează sub sarcină sau creștere termică
Valori tipice ale jocului de împingere
- Angrenaje de precizie: 0,05-0,15 mm (0,002-0,006 țoli)
- Angrenaje industriale: 0,2-0,8 mm (0,008-0,030 țoli)
- Utilaje grele: 1,0-3,0 mm (0,040-0,120 țoli)
- Regula generală: Distanța centrală 0,04-0,08% pentru angrenaje industriale
Metode de măsurare
Măsurare directă
- Metoda cu calibru de palpare: Introduceți calibrul între dinți la linia de pas
- Metoda comparatorului cu cadran: Țineți o treaptă de viteză, rotiți cealaltă înainte și înapoi, măsurați cursa la linia de pas
- Măsurarea coordonatelor: Măsurarea precisă a ambelor angrenaje, calcularea jocului teoretic
- Indicator de joc: Unelte specializate pentru producție sau inspecție
Evaluare operațională
- Ascultați dacă există zdrăngănit sau zgomote puternice (reacție excesivă)
- Observați mișcarea arborelui când sarcina este inversată
- Măsurarea erorii de poziționare în sistemele servo
- Analiza vibrațiilor care prezintă modele legate de impact
Probleme cauzate de reacția excesivă
Încărcare cu impact și vibrații
- Când sarcina se inversează, dinții se separă și apoi se lovesc
- Creează încărcări de șoc și vibrații impulsive
- Frecvența la rata de inversare a sarcinii
- Accelerează oboseala și uzura dinților angrenajului
- Produce zgomot caracteristic de ciocănire sau pocnire
Erori de poziționare
- În sistemele servo sau în echipamentele de poziționare, jocul creează o “zonă moartă”
- Arborele de ieșire nu răspunde la mici modificări ale intrării
- Eroarea de poziționare este egală cu valoarea jocului de poziționare
- Esențial pentru mașini-unelte CNC, robotică, instrumente de precizie
Zgomot
- Zdrăngănit cauzat de dinții care se lovesc în timpul fluctuațiilor de sarcină
- Deosebit de problematic în aplicațiile cu sarcină variabilă
- Se agravează pe măsură ce jocul crește din cauza uzurii
Rigiditate redusă a sistemului
- Jocul negativ creează conformitate în sistemul de propulsie
- Reduce rigiditatea torsionistă efectivă
- Afectează performanța sistemului de control
- Poate cauza instabilitate în sistemele de control cu feedback
Cauzele reacțiilor adverse excesive
Uzură normală
- Uzura flancurilor dinților din cauza contactului alunecător
- Creștere treptată a reacțiilor negative de-a lungul anilor
- Mod de uzură așteptat în toate angrenajele
- Rata depinde de sarcină, lubrifiere, curățenie
Uzură accelerată
- Contaminare abrazivă: Particule care acționează ca un compus de lepuire
- Lubrifiere inadecvată: Contactul limită accelerează uzura
- Supraîncărcare: Sarcini excesive ale dinților
- Nealiniere: Încărcarea pe margine concentrează uzura
Erori de proiectare sau instalare
- Specificație incorectă a distanței centrale
- Împerechere greșită a angrenajelor (profiluri nepotrivite)
- Expansiunea termică nu a fost luată în considerare în mod adecvat
- Toleranțe de fabricație prea mici
Diagnosticarea vibrațiilor
Caracteristicile vibrațiilor
- Impact: Impulsuri ascuțite în formă de undă temporală la inversările de sarcină
- Armonice multiple: Încărcarea cu impact excită frecvențe multiple
- Dependent de sarcină: Vibrațiile variază în funcție de cuplul de încărcare
- Componentă independentă de viteză: Frecvența impactului se bazează pe rata de variație a sarcinii, nu pe viteza arborelui
Distingerea reacțiilor negative de alte probleme
- vs. uzura generală a angrenajelor: Jocul de joc creează impacturi; uzura creează o structură netedă, dar accentuată GMF
- vs. Ruperea dinților: Un dinte rupt creează un impact pe rotație; jocul creează impacturi multiple pe ciclu de încărcare
- vs. Slăbiciune: Jocul este intern angrenajelor; slăbirea este în rulmenți sau suporturi
Corecție și gestionare
Metode de ajustare
- Reducerea distanței dintre centre: Mutați angrenajele mai aproape una de alta (dacă sunt reglabile)
- Reglarea șaibei: Folosiți șaibe pentru a poziționa corect angrenajele
- Angrenaje anti-joc: Angrenaje divizate cu încărcare prin arc care elimină jocul
- Preîncărcare: Aplicați o sarcină ușoară menținând contactul cu dinții
Înlocuire
- Înlocuiți angrenajele uzate când jocul depășește specificațiile
- Înlocuiți ambele roți dințate de cuplare împreună (se uzează împreună)
- Luați în considerare materiale sau acoperiri îmbunătățite pentru o rezistență sporită la uzură
Cazare operațională
- Evitați inversările frecvente de sarcină, dacă este posibil
- Controlați rata de aplicare a sarcinii pentru a minimiza impactul
- Acceptați o oarecare reacție adversă ca de obicei (nu strângeți prea tare plasa)
- În sistemele servo, compensarea se face în software-ul de control
Jocul de rotire este o caracteristică necesară a transmisiilor cu angrenaje, care devine problematică doar atunci când este excesiv. Înțelegerea specificațiilor corecte ale jocului de rotire, a măsurării și a simptomelor jocului excesiv permite întreținerea eficientă a cutiei de viteze, momentul potrivit al înlocuirii și depanarea corectă a problemelor de vibrații și zgomot la mașinile cu angrenaje.