Diagnostikimi i Defekteve të Ingranazheve me Analizën e Vibrimeve
Defektet e ingranazheve janë mënyra konsumimi dhe dëmtimi — konsumim i dhëmbëve, çarje, jashtëqendërsi, keqrreshtim — që zhvillohen në grupet e ingranazheve të përdorura për transmetimin e fuqisë në të gjithë makineritë industriale. Përshtatja e dhëmbëve të ingranazheve është vetvetiu një proces i zhurmshëm dhe vibrues, kështu që ingranazhet e shëndetshme prodhojnë një firmë vibrimi shumë të qartë dhe të qëndrueshme; çdo devijim nga kjo firmë është një tregues i fortë problemi. Sepse analiza e vibrimeve mund t'i zbulojë këto devijime në një fazë shumë të hershme, ai i kap defektet e ingranazheve shumë kohë përpara se ato të përshkallëzohen në dështimin katastrofik të kutisë së ingranazheve.
1. Nënshkrimi i Vibrimeve të Ingranazheve
Çdo grup ingranazhesh ka një gjurmë karakteristike në domenin e frekuencës, e dominuar nga shpejtësia me të cilën përshtaten dhëmbët dhe e rrethuar nga aktivitet i lidhur me rrotullimin e çdo boshti. Një matje bazë e një kutie ingranazhesh të shëndetshme është, pra, një nga referencat më të vlefshme që një program besueshmërie mund të mbajë: defektet diagnostikohen jo nga një numër absolut, por nga mënyra se si spektri i sotëm dhe valëformë kohore ndryshojnë nga ajo firmë e njohur si e mirë. Disiplina e diagnostikimit të ingranazheve është kryesisht disiplina e leximit të saktë të kësaj diference, prandaj ingranazhet zënë një vend kaq të rëndësishëm në monitorim i gjendjes.
2. Frekuenca e Kacafitjes së Ingranazheve (GMF)
Frekuenca më e rëndësishme në analizën e kutisë së ingranazheve është Frekuenca e Kontaktit të Dhëmbëve (GMF) — shpejtësia me të cilën dhëmbët e dy ingranazheve që përshtaten angazhohen me njëri-tjetrin.
GMF = Numri i Dhëmbëve të një Ingranazhi × Shpejtësia Rrotulluese e atij Ingranazhi
Në një kuti ingranazhesh të shëndetshme, Spektri FFT tregon një kulm të qartë tek GMF, zakonisht me disa harmonikat (2×GMF, 3×GMF) të vogla. Amplituda e kulmit GMF pasqyron ngarkesën mbi ingranazhet, kështu që një kulm i lartë GMF vetvetiu nuk është domosdoshmërisht një defekt — mund të nënkuptojë thjesht që kutia e ingranazheve po punon fort. Informacioni i vërtetë diagnostikues gjendet në frekuencat përreth kulmit GMF, jo në vetë kulmin. Meqenëse GMF varet si nga numri i dhëmbëve ashtu edhe nga shpejtësia, është e lehtë të identifikohet gabimisht me dorë; një kalkulator i Frekuencës së Përshtatjes së Dhëmbëve (GMF) përcakton GMF-në dhe brinjët e saj anësore për një grup të caktuar ingranazhesh brenda sekondash.
3. Përdorimi i Brinjëve Anësore për Diagnostikimin e Defekteve
Brezat anësorë janë mjeti më i fuqishëm i vetëm për diagnostikimin e problemeve specifike të ingranazheve. Ato janë kulme të vogla që shfaqen në secilën anë të GMF-së dhe të harmonikëve të saj, të prodhuara kur një defekt modulon procesin e përshtatjes. Treguesi kryesor është hapësira e tyre: distanca ndërmjet një brinje anësore dhe kulmit GMF është e barabartë me shpejtësinë rrotulluese të boshtit që mban ingranazhin me defekt, gjë që ju tregon menjëherë që cilin bosht duhet inspektuar.
- Ingranazhi i konsumuar ose jashtëqendror: një ingranazh i konsumuar, jashtëqendror ose me defekt modulon GMF-në me shpejtësinë e vet rrotulluese, duke krijuar brinjë anësore të vendosura me hapësirën e shpejtësisë së rrotullimit (1×) boshtit të atij ingranazhi. Nëse brinjët anësore përputhen me shpejtësinë e boshtit hyrës, defekti ndodhet tek ingranazhi hyrës.
- Konsumimi i përgjithshëm i dhëmbëve: konsumimi i ingranazhit zakonisht rrit amplitudën e GMF-së dhe të harmonikëve të saj, e shoqëruar nga brinjë anësore 1× nga ingranazhi përkatës.
- Dhëmb i çarë ose i thyer: një dhëmb i vetëm i çarë ose i thyer gjeneron një kulm të fortë tek shpejtësia e punës 1× e atij ingranazhi, shpesh me shumë harmonikë, plus brinjë anësore rreth GMF-së të vendosura me shpejtësinë e atij ingranazhi. Forma valore e kohës është veçanërisht e vlefshme këtu — ajo tregon një goditje të dallueshme dhe periodike sa herë që dhëmbi i dëmtuar përpiqet të përshtatet.
- Keqrreshtimi i ingranazhit: mospërputhja i ingranazheve shpesh prodhon një harmonik të lartë 2×GMF, ndonjëherë më të lartë se kulmi kryesor GMF, sërish i shoqëruar nga brinjë anësore të shpejtësisë së punës.
Një efekt i lidhur që vlen të njihet është frekuenca e "dhëmbit gjuetar", shpejtësia shumë e ulët me të cilën një çift i caktuar dhëmbësh riangazhohet; defektet që përfshijnë nga një dhëmb të keq në secilin ingranazh mund ta ngacmojnë atë.
4. Teknika të Specializuara Analize
Meqenëse vibrimi i ingranazheve është kaq i pasur, analiza standarde e spektrit shpesh forcohet me teknika që izolojnë sinjalin e ingranazhit:
- Analiza e formës valore të kohës: thelbësore për konfirmimin e dhëmbëve të thyer ose të çarë, të cilët shfaqen si goditje të mprehta e të përsëritura, të sinkronizuara me rrotullimin e ingranazhit dhe jo me përshtatjen.
- Analiza Cepstrum: një transformim që kondenson familje të tëra brinjësh anësore të vendosura në mënyrë të njëtrajtshme në komponentë të vetëm, lehtësisht të lexueshëm, duke i bërë modelet e brinjëve anësore të dukshme edhe kur ato janë të fshehura brenda një FFT-je të mbushur.
- Analiza e mbështjellës: e demodulon bartësin me frekuencë të lartë për të nxjerrë në pah shpejtësinë e goditjeve me frekuencë të ulët të një defekti të lokalizuar të dhëmbit, duke plotësuar pamjen e brinjëve anësore.
5. Fazat e Dëmtimit të Ingranazheve
Analiza e vibrimeve mund të ndjekë përparimin e një defekti të ingranazhit përmes katër fazave të njohshme, duke u dhënë ekipeve të mirëmbajtjes kohën e nevojshme për të planifikuar një ndërhyrje:
- Faza 1 (e hershme): shfaqen brinjë anësore të vogla rreth GMF-së. Niveli i përgjithshëm i vibrimit mund të mos ndryshojë fare.
- Faza 2 (e moderuar): amplitudat e brinjëve anësore rriten, dhe harmonikët e GMF-së fillojnë të shfaqen me brinjët e tyre anësore.
- Faza 3 (e rëndë): GMF-ja dhe harmonikët e saj mbartin shumë brinjë anësore të mëdha, frekuenca 1× e ingranazhit problematik fillon të rritet, dhe niveli i zhurmës së spektrit ngrihet.
- Faza 4 (katastrofike): GMF-ja mund të zhduket, e zëvendësuar nga një firmë vibrimi e zhurmshme dhe e rastësishme, ndërsa dhëmbët dëmtohen ose shkatërrohen rëndë.
6. Zbatimi Praktik në Terren
Diagnostikimi i ingranazheve fillon me një matje të pastër në terren, në shpejtësinë dhe ngarkesën e punës. Një instrument portativ dy-kanalësh si Balanset-1A regjistron spektrin FFT dhe formën e valës në kohë reale në çdo kushinetë, duke i lejuar inxhinierit të lokalizojë GMF-në, të lexojë largësinë e brezeve anësore për ta lidhur defektin me një bosht të caktuar, dhe të vëzhgojë formën e valës për goditjen periodike karakteristike të një dhëmbi të thyer — të gjitha pa hapur kutinë e ingranazheve. Kur një kuti ingranazhesh gjithashtu lëviz ose mbështet një rotor, i njëjti instrument verifikon që vibrimet e mbetura rrulman dhe vibrimet e lidhura me çekuilibrin qëndrojnë brenda kufijve të standardeve si ISO 20816, në mënyrë që një defekt i konfirmuar i ingranazheve të mos maskohet nga burime të palidhura. Nëse kapet në Fazën 1 ose 2, një defekt i ingranazheve bëhet një riparim i planifikuar në vend të një ndërprerjeje të paplanifikuar.
