Pochopenie frekvencie záberu ozubeného kolesa
Definícia: Čo je frekvencia záberu ozubeného kolesa?
Frekvencia záberu ozubených kolies (GMF, nazývaná aj frekvencia záberu zubov alebo frekvencia záberu zubov) je vibrácie frekvencia generovaná záberom zubov ozubeného kolesa pri ich vstupe a výstupe z kontaktu počas otáčania ozubeného kolesa. Vypočíta sa ako počet zubov na ozubenom kolese vynásobený jeho rýchlosťou otáčania (GMF = počet zubov × ot./min. / 60). GMF predstavuje rýchlosť, akou zuby do seba zaberajú, a zvyčajne je dominantnou frekvenciou v spektrách vibrácií prevodovky.
Pochopenie a monitorovanie GMF je základom diagnostiky prevodovky, pretože amplitúda, harmonickéa bočné pásma vrcholu GMF poskytujú podrobné informácie o stave ozubeného kolesa vrátane opotrebenia, nesprávneho zarovnania, defektov zubov a dostatočnosti mazania.
Výpočet frekvencie záberu ozubeného kolesa
Základný vzorec
GMF sa dá vypočítať z ktoréhokoľvek ozubeného kolesa v zaberajúcom páre:
- GMF = Npastorok × Otáčky za minútupastorok / 60 (s použitím pastorka)
- GMF = Nvýstroj × Otáčky za minútuvýstroj / 60 (s použitím výstroja)
- Obe metódy dávajú rovnaký výsledok (musí, pretože zuby do seba zasahujú)
Príklady výpočtov
Príklad 1: Jednoduchá prevodovka
- Vstup (pastorok): 20 zubov pri 1800 ot./min.
- Výstup (prevodový stupeň): 60 zubov pri 600 ot./min.
- GMF = 20 x 1800/60 = 600 Hz
- Overenie: 60 × 600 / 60 = 600 Hz ✓
Príklad 2: Viacstupňová prevodovka
- Prvá fáza: 18 zubov pri 3600 ot./min → GMF₁ = 1080 Hz
- Druhá fáza: 25 zubov pri 1200 ot./min → GMF₂ = 500 Hz
- Tretia etapa: 30 zubov pri 400 ot./min → GMF₃ = 200 Hz
- Spektrum: Zobrazí vrcholy na všetkých troch frekvenciách plus harmonické a bočné pásma
GMF vo vibračných spektrách
Normálna (zdravá) prevodovka
- Vrchol GMF: Jasný vrchol pri vypočítanej frekvencii
- Amplitúda: Mierne, konzistentné v priebehu času
- Harmonické: Môže byť prítomný 2×GMF a 3×GMF, ale s nízkou amplitúdou (< 25% GMF)
- Bočné pásma: Minimálne alebo chýbajúce
- Otáčky hriadeľa: 1× vrcholy pre vstupné a výstupné hriadele nižšie ako GMF
Abnormálne podpisy naznačujúce problémy
Vysoká amplitúda GMF
- Príčina: Všeobecné opotrebovanie prevodov, nesprávne zarovnanie, vysoké zaťaženie
- Indikátor: Amplitúda GMF sa časom zvyšuje
- Akcia: Zvýšte frekvenciu monitorovania, naplánujte si kontrolu
Viaceré harmonické GMF
- Príčina: Vady zubov ozubeného kolesa, silné opotrebenie, zlý kontaktný vzor
- Vzor: 2×GMF, 3×GMF, 4×GMF s významnými amplitúdami
- Závažnosť: Viac harmonických = závažnejší stav
Bočné pásma okolo GMF
Bočné pásma sú moduláciou GMF otáčkami hriadeľa:
- Bočné pásy pastorka: GMF ± otáčky vstupného hriadeľa → indikuje poruchy pastorka
- Bočné pásy výstroja: GMF ± otáčky výstupného hriadeľa → indikuje poruchy prevodového stupňa
- Viacero postranných pásiem: GMF ± n×(rýchlosť hriadeľa) kde n = 1, 2, 3… → špecifické chyby zubov
- Asymetrické bočné pásma: Silnejší na jednej strane naznačuje excentrický prevod alebo nerovnomerné rozstupy zubov
Diagnostická interpretácia
Posúdenie stavu ozubeného kolesa
| Stav | Amplitúda GMF | Harmonické | Bočné pásma |
|---|---|---|---|
| Nové/Dobré | Nízka, stabilná | Minimálna (< 25% GMF) | Chýba alebo je veľmi malý |
| Bežné nosenie | Mierny, postupný nárast | 2×GMF prítomný, ale nízky | Môžu sa objaviť malé bočné pásy |
| Mierne opotrebovanie | Vysoký, pokračujúci nárast | 2×, 3×GMF viditeľné | Čisté bočné pásma ± frekvencie hriadeľa |
| Vážne opotrebovanie/poškodenie | Veľmi vysoká | Viaceré harmonické (4×, 5×+) | Viaceré rodiny postranných pásiem |
| Lokalizovaná chyba | Mierne | Súčasnosť | Silné, pravidelne rozmiestnené bočné pásma |
Špecifické signatúry porúch
Nesprávne zarovnanie ozubených kolies
- Vysoké harmonické 2×GMF a 3×GMF
- Axiálne vibrácie môžu byť zvýšené
- Vylepšené korekciou zarovnania ozubených kolies
Excentrické ozubené koleso
- Silné bočné pásy pri ±1× otáčkach hriadeľa excentrického ozubeného kolesa
- Kontakt zubov sa mení raz za otáčku
- V časovom priebehu môže byť pozorovaná amplitúdová modulácia
Zlomený alebo prasknutý zub
- Bočné pásma s vysokou amplitúdou pri rozstupe otáčok hriadeľa
- Jeden náraz na otáčku chybného ozubeného kolesa
- Môže zobrazovať impulzívne udalosti v časovom priebehu
- Rýchly rast amplitúdy
Nedostatočné mazanie
- Zvýšená amplitúda GMF v dôsledku zvýšeného trenia
- Zvýšenie vysokofrekvenčného šumu
- Zvýšenie teploty v prevodovke
GMF a štrukturálna rezonancia
GMF často spadá do rozsahu, ktorý vyvoláva štrukturálne rezonancie:
- Typický GMF: 200 – 2 000 Hz pre priemyselné prevodovky
- Prirodzené frekvencie rámca: Často 50 – 500 Hz
- Zhoda: GMF alebo harmonické kmity môžu vyvolať rezonancie rámu alebo krytu
- Výsledok: Hlasné kvílenie prevodovky, nadmerné vibrácie krytu
- Riešenie: Vystužiť puzdro, pridať tlmenie, zmeniť počet zubov ozubeného kolesa (zmeniť GMF)
Stratégia monitorovania
Stanovenie základnej línie
- Zaznamenajte amplitúdu GMF, keď je prevodovka nová alebo čerstvo generálne opravená.
- Dokumentácia normálnych harmonických a bočných pásmových úrovní
- Stanovte limity alarmov (zvyčajne 2 – 3 × základná hodnota)
Trendové parametre
- Amplitúda GMF: Primárny ukazovateľ celkového stavu prevodového stupňa
- Harmonické pomery: Zvýšenie 2×GMF/GMF, 3×GMF/GMF naznačuje zhoršenie
- Energia bočného pásma: Súčet amplitúd postranných pásiem
- Vysokofrekvenčný obsah: Širokopásmová energia v rozsahu 5 – 50 kHz (stav povrchu ozubeného kolesa)
Úrovne alarmov
- Upozornenie: Amplitúda GMF 2× základná hodnota
- Budík: Amplitúda GMF 4× východisková hodnota alebo rýchly nárast
- Kritické: Viacero silných harmonických, rozsiahle bočné pásma alebo 10× základná čiara
Frekvencia záberu ozubených kolies je základom monitorovania a diagnostiky stavu prevodovky. Pochopenie výpočtu GMF, normálnych a abnormálnych spektrálnych vzorcov a diagnostického významu harmonických a bočných pásiem umožňuje efektívnu detekciu problémov s ozubenými kolesami dlho pred katastrofickým zlyhaním, čo umožňuje plánovanú údržbu a predchádzanie nákladným výrobným stratám.
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 