Pochopenie frekvencie loveckých zubov

Zariadenia

Prenosný vyvažovač a analyzátor vibrácií Balanset-1A

$2,358.31

Diely

Senzor vibrácií

$107.47

Diely

Optický senzor (laserový tachometer)

$148.07

Zariadenia

Balanset-4

$8,123.32

Diely

Magnetický stojan Insize-60-kgf

$54.93

Diely

Reflexná páska

$11.94

Zariadenia

Dynamický balancer "Balanset-1A" OEM

$2,071.73

Definícia: Čo je frekvencia loveckých zubov?

Frekvencia loveckých zubov (HTF, nazývaná aj frekvencia montážnej fázy alebo frekvencia najväčšieho spoločného deliteľa) je nízkofrekvenčná vibrácie zložka v pároch ozubených kolies, ktorá predstavuje rýchlosť, akou sa tie isté jednotlivé zuby na pastorku a ozubenom kolese opäť dotýkajú. Táto frekvencia je určená najväčším spoločným deliteľom (NSD) počtu zubov na každom ozubenom kolese a javí sa ako modulačná frekvencia vytvárajúca bočné pásma okolo frekvencia záberu ozubených kolies (GMF).

Frekvencia hľadania zubov je diagnosticky významná, pretože vibrácie pri vysokotlakovom opotrebovaní (HTF) indikujú problémy s konkrétnymi jednotlivými zubami (ako je prasknutý zub, lokalizované opotrebenie alebo excentricita) a nie so všeobecným stavom ozubeného kolesa, čo pomáha presne určiť miesto a povahu defektov ozubeného kolesa.

Matematický základ

Metóda výpočtu

HTF sa vypočíta pomocou najväčšieho spoločného deliteľa (NSD) počtu zubov:

Vzorec

• HTF = NZD(N₁, N₂) × RPM_pastorok / 60
• Kde N₁ = počet zubov na pastorku
• N₂ = počet zubov na ozubenom kolese
• NCD = najväčší spoločný deliteľ N₁ a N₂

Príklady

Príklad 1: Pár loveckých zubov

• Pastorok: 23 zubov pri 1800 ot./min.
• Výstroj: 67 zubov
• NZS(23, 67): 1 (prvočísla, bez spoločných deliteľov)
• HTF = 1 × 1800 / 60 = 30 Hz (rovnaké ako otáčky pastorkového hriadeľa)
• Význam: Každý zub pastorka zaberá s každým zubom ozubeného kolesa predtým, ako sa vzor zopakuje
• Výsledok: Poľovnícky ozubený prevod – optimálne rozloženie opotrebenia

Príklad 2: Dvojica bez lovu

• Pastorok: 20 zubov pri 1800 ot./min.
• Výstroj: 60 zubov
• NZS(20, 60): 20
• HTF = 20 × 1800 / 60 = 600 Hz
• Význam: Rovnakých 20 párov zubov sa opakovane zapája
• Výsledok: Koncentrovaný vzor opotrebenia na rovnakých zuboch

Príklad 3: Prechodný prípad

• Pastorok: 18 zubov pri 3600 ot./min.
• Výstroj: 54 zubov
• NZS(18, 54): 18
• HTF = 18 × 3600 / 60 = 1080 Hz
• Vzor: 18 rôznych párov zubov sa opakuje

Poľovnícke verzus nepoľovnícke súpravy výstroja

Dizajn poľovníckeho zuba (GCD = 1)

Dosiahne sa, keď sú počty zubov relatívne prvočísla (bez spoločných deliteľov):

• Výhody:
  • Každý zub pastorka nakoniec zaberie s každým zubom ozubeného kolesa
  • Opotrebenie rovnomerne rozložené na všetkých zuboch
  • Priemerné výrobné chyby
  • Dlhšia životnosť prevodovky
  • Preferované pre väčšinu aplikácií
• Nevýhody:
  • Špecifické chyby zubov spôsobujú vibrácie pri otáčkach hriadeľa (HTF = otáčky hriadeľa)
  • Môže vyžadovať presnejšiu výrobu

Nelovecký dizajn (GCD > 1)

Vyskytuje sa, keď počet zubov má spoločné znaky:

• Výhody:
  • Jednoduchší výber počtu zubov
  • Môže povoliť štandardné veľkosti ozubených kolies
• Nevýhody:
  • Rovnaké zuby sa opakovane zapájajú (iba jedinečné páry GCD)
  • Opotrebovanie sústredené na rovnaké páry zubov
  • Výrobné chyby na špecifických zuboch sa opakujú v každom cykle
  • Typicky kratšia životnosť prevodovky
  • Pri konštrukcii kvalitných prevodoviek sa im vo všeobecnosti vyhýbame.

Vibračný podpis

HTF ako rozstup postranných pásiem

HTF sa prejavuje predovšetkým ako rozostup postranných pásiem okolo GMF:

• Centrálny vrchol: GMF (frekvencia záberu ozubeného kolesa)
• Bočné pásma: GMF ± HTF, GMF ± 2xHTF, GMF ± 3xHTF
• Výklad: Bočné pásy v rozostupe HTF naznačujú jednotlivé defekty zubov alebo excentricitu
• Amplitúda: Amplitúda bočného pásma indikuje závažnosť lokalizovaného defektu

Diagnostické vzorce

Jeden poškodený zub

• Silné bočné pásma pri rozostupoch HTF okolo GMF
• HTF = rýchlosť hriadeľa ozubeného kolesa s poškodeným zubom
• Jeden náraz na otáčku chybného ozubeného kolesa
• Časový priebeh zobrazuje periodický impulz

Excentricita ozubeného kolesa

• Bočné pásy HTF z hádzania (excentrická montáž)
• Hĺbka záberu zuba sa mení raz za otáčku
• Vytvára amplitúdovú moduláciu GMF
• Opraviteľné opätovnou montážou alebo kompenzáciou hádzania

Nerovnomerné rozstupy zubov

• Výrobná chyba v rozstupe zubov
• Vytvára opakujúci sa vzor v HTF
• Môže vyžadovať výmenu prevodového stupňa alebo schválenie, ak je v rámci tolerancií

Praktická diagnostika

Identifikácia chybného ozubeného kolesa

Určte, ktoré ozubené koleso (pastorok alebo hlavné ozubené koleso) má chybu:

1. Vypočítajte obe rýchlosti hriadeľa: Vstupné a výstupné otáčky
2. Zmerajte rozostup bočných pásiem: Z vibračného spektra
3. Porovnajte: Ak je rozstup bočných pásiem = frekvencia vstupného hriadeľa → chyba pastorka
4. Porovnajte: Ak je rozstup bočných pásiem = frekvencia výstupného hriadeľa → porucha prevodového stupňa
5. Záver: Rozstup bočných pásov identifikuje, ktorý hriadeľ (a teda ktorý prevodový stupeň) má problém

Posúdenie závažnosti

• Amplitúda bočného pásma: Vyššie amplitúdy naznačujú závažnejší lokalizovaný defekt
• Počet postranných pásiem: Viac postranných pásiem (vyššie rády) naznačuje horší stav
• Časový priebeh: Jasný periodický impulz potvrdzuje individuálny zásah zuba
• Porovnanie s GMF: Bočné pásma > 25% amplitúdy GMF naznačujú významnú chybu

Úvahy o dizajne

Výber čísel zubov

Najlepšie postupy pre návrh ozubených kolies:

• Použite prvočísla: Zaisťuje GCD = 1 (dizajn loveckého zuba)
• Vyhnite sa bežným faktorom: Nepoužívajte počet zubov ako 20:60 (GCD=20)
• Príklady dobrých párov: 17:51, 19:57, 23:69 (všetky GCD=1)
• Kompromis: Môže mierne obmedziť možnosti prevodového pomeru

Keď nie je lov prijateľný

• Aplikácie s nízkym zaťažením, kde opotrebenie nie je kritické
• Štandardné prevodové sady, kde sú potrebné presné prevodové pomery
• Aplikácie s krátkou životnosťou (rozloženie opotrebenia je menej dôležité)
• Keď výrobné výhody prevažujú nad ohľadom na opotrebenie

Vzťah k frekvenciám iných prevodových stupňov

Hierarchia frekvencií v prevodovke

• Otáčky hriadeľa: 1× pre vstup a výstup (najnižšie frekvencie)
• HTF: Rovnaké ako otáčky hriadeľa (lovecký dizajn) alebo vyššie (nelovecký dizajn)
• GMF: Počet zubov × otáčky hriadeľa (najvyššia primárna frekvencia)
• Harmonické kmity GMF: 2×GMF, 3×GMF atď. (z nelinearít)

Stratégia analýzy bočných pásiem

• Bočné pásy pri rozstupe otáčok hriadeľa → excentrický prevod alebo chyba jednotlivého zuba
• Bočné pásy pri rozstupe HTF (ak HTF ≠ otáčky hriadeľa) → problém s opakujúcim sa vzorom zubov
• Žiadne zreteľné bočné pásy → všeobecné rozložené opotrebenie alebo dobrý stav prevodovky

Hľadanie frekvencie zubov, hoci je to jemný aspekt dynamiky prevodov, poskytuje účinné diagnostické informácie. Pochopenie výpočtu HTF a rozpoznávanie bočných pásiem HTF umožňuje presnú identifikáciu toho, ktorý prevodový stupeň má chybu a či je problémom konkrétny poškodený zub alebo viac rozptýlený stav, čo vedie k cieleným údržbárskym opatreniam pri odstraňovaní problémov s prevodovkou.

---

← Späť na hlavný index