Pochopenie vôle v ozubených kolesách a spojkách
Definícia: Čo je to spätná väzba?
Negatívna reakcia (tiež nazývaná vôľa alebo mezera) je vôľa alebo medzera medzi spájajúcimi sa komponentmi v mechanických pohonoch, najčastejšie sa vzťahuje na tangenciálnu vôľu medzi zaberajúcimi zubami ozubených kolies, keď je jedno ozubené koleso držané v pokoji a spájané ozubené koleso sa otáča tam a späť. Predstavuje množstvo “strateného pohybu” alebo voľnej vôle v systéme – vzdialenosť, o ktorú sa hnacie ozubené koleso môže otočiť predtým, ako sa s hnaným ozubeným kolesom dostane do záberu v opačnom smere.
Určitá vôľa je nevyhnutná a zámerná, pretože poskytuje priestor na mazanie, vyrovnáva tepelnú rozťažnosť a zabraňuje zaseknutiu zubov. Nadmerná vôľa z opotrebenia však vytvára rázové zaťaženie, hluk, chyby polohovania a vibrácie problémy, najmä v presných strojoch a aplikáciách reverzných pohonov.
Účel spätnej reakcie
Potrebné funkcie
- Mazací priestor: Umožňuje tvorbu mazacieho filmu medzi zubami
- Tepelná rozťažnosť: Prispôsobuje sa predlžovaniu zubov ozubených kolies so zvyšujúcou sa teplotou
- Výrobné tolerancie: Umožňuje montáž aj napriek malým odchýlkam rozostupu zubov
- Zabraňuje viazaniu: Zaisťuje, že sa zuby nezaseknú pri zaťažení alebo tepelnom raste
Typické hodnoty vôle
- Presné ozubené kolesá: 0,05 – 0,15 mm (0,002 – 0,006 palca)
- Priemyselné prevody: 0,2 – 0,8 mm (0,008 – 0,030 palca)
- Ťažké stroje: 1,0 – 3,0 mm (0,040 – 0,120 palca)
- Pravidlo: 0,04 – 0,081 TP3T stredovej vzdialenosti pre priemyselné ozubené kolesá
Metódy merania
Priame meranie
- Metóda s mierkou: Vložte mierky medzi zuby na rozstupovej čiare
- Metóda indikátora číselníka: Držte jeden prevodový stupeň, druhý otáčajte tam a späť a zmerajte dráhu na osi rozstupu
- Meranie súradníc: Presné meranie oboch ozubených kolies, výpočet teoretickej vôle
- Meradlo vôle: Špecializované nástroje na výrobu alebo kontrolu
Operačné hodnotenie
- Počúvajte hrkotanie alebo klepotanie (nadmerný spätný ráz)
- Sledujte pohyb hriadeľa pri obrátenom zaťažení
- Meranie chyby polohovania v servosystémoch
- Analýza vibrácií zobrazujúca vzorce súvisiace s nárazom
Problémy spôsobené nadmernou spätnou reakciou
Rázové zaťaženie a vibrácie
- Pri obrátení záťaže sa zuby oddelia a potom narazia
- Vytvára rázové zaťaženia a impulzívne vibrácie
- Frekvencia pri rýchlosti spätného zaťaženia
- Urýchľuje únavu a opotrebovanie zubov ozubených kolies
- Vydáva charakteristický klopavý alebo búchavý zvuk
Chyby polohovania
- V servosystémoch alebo polohovacích zariadeniach vytvára vôľa “mŕtvu zónu”
- Výstupný hriadeľ nereaguje na malé zmeny vstupného tlaku
- Chyba polohovania sa rovná veľkosti vôle
- Kritické pre CNC obrábacie stroje, robotiku a presné prístroje
Hluk
- Rachotanie od zubov narážajúcich počas kolísania zaťaženia
- Obzvlášť problematické v aplikáciách s premenlivým zaťažením
- Zhoršuje sa so zvyšujúcou sa vôľou v dôsledku opotrebovania
Znížená tuhosť systému
- Vôľa vytvára poddajnosť v hnacom ústrojenstve
- Znižuje efektívnu torznú tuhosť
- Ovplyvňuje výkon riadiaceho systému
- Môže spôsobiť nestabilitu v systémoch spätnoväzbového riadenia
Príčiny nadmernej spätnej väzby
Bežné nosenie
- Opotrebovanie bokov zubov v dôsledku klzného kontaktu
- Postupné zvyšovanie spätnej reakcie v priebehu rokov
- Predpokladaný režim opotrebovania vo všetkých ozubených kolesách
- Rýchlosť závisí od zaťaženia, mazania a čistoty
Zrýchlené opotrebovanie
- Abrazívne znečistenie: Častice pôsobiace ako lapovacia pasta
- Nedostatočné mazanie: Opotrebovanie urýchľujúce hraničný kontakt
- Preťaženie: Nadmerné zaťaženie zubov
- Nesprávne zarovnanie: Opotrebenie sústredené na okrajové zaťaženie
Chyby v návrhu alebo inštalácii
- Nesprávna špecifikácia stredovej vzdialenosti
- Nesprávne párovanie prevodov (nezhodné profily)
- Tepelná rozťažnosť nie je dostatočne zohľadnená
- Príliš voľné výrobné tolerancie
Diagnostika vibrácií
Vibračné charakteristiky
- Vplyv: Ostré impulzy v časový priebeh pri obrátení zaťaženia
- Viaceré harmonické: Rázové zaťaženie excituje viacero frekvencií
- Závislé od zaťaženia: Vibrácie sa menia v závislosti od krútiaceho momentu
- Komponent nezávislý od rýchlosti: Frekvencia nárazov založená na rýchlosti zmeny zaťaženia, nie na otáčkach hriadeľa
Rozlišovanie spätnej reakcie od iných problémov
- vs. všeobecné opotrebovanie výstroja: Vôľa vytvára nárazy; opotrebenie vytvára hladký, ale vyvýšený povrch GMF
- vs. zlomenie zubov: Zlomený zub vytvára raz za otáčku; vôľa vytvára viacero nárazov na cyklus zaťaženia
- verzus uvoľnenosť: Vôľa je vnútorná v ozubených kolesách; vôľa je v ložiskách alebo uchyteniach
Korekcia a riadenie
Metódy úpravy
- Zníženie vzdialenosti stredu: Priblížte ozubené kolesá k sebe (ak sú nastaviteľné)
- Nastavenie podložky: Na správne umiestnenie ozubených kolies použite podložky
- Ozubené kolesá s ochranou proti spätnému rázu: Delené ozubené kolesá s pružinovým zaťažením eliminujú vôľu
- Predpätie: Použite mierne zaťaženie a udržujte kontakt so zubami.
Výmena
- Vymeňte opotrebované ozubené kolesá, keď vôľa prekročí špecifikácie
- Vymeňte obe ozubené kolesá naraz (opotrebujú sa spoločne)
- Zvážte vylepšené materiály alebo nátery pre lepšiu odolnosť voči opotrebovaniu
Prevádzkové úpravy
- Ak je to možné, vyhýbajte sa častému striedaniu záťaže
- Kontrolujte rýchlosť aplikácie záťaže, aby ste minimalizovali dopad
- Akceptujte určitú vôľu ako normálnu (nepreťahujte sieťovinu)
- V servosystémoch kompenzujte v riadiacom softvéri
Vôľa je nevyhnutnou vlastnosťou ozubených pohonov, ktorá sa stáva problematickou iba vtedy, keď je nadmerná. Pochopenie správnej špecifikácie vôle, jej merania a príznakov nadmernej vôle umožňuje efektívnu údržbu prevodovky, vhodné načasovanie výmeny a správne riešenie problémov s vibráciami a hlukom v prevodových strojoch.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 