Розуміння частоти зачеплення шестерень
Визначення: Що таке частота зачеплення шестерень?
Частота зачеплення зубчастих коліс (ЧЗЗ, також відома як частота зачеплення зубів або частота зачеплення зубів) – це вібрація частота, що виникає внаслідок зачеплення зубів шестерні, коли вони входять у контакт та виходять з нього під час обертання шестерні. Вона розраховується як кількість зубів на шестерні, помножена на її швидкість обертання (GMF = Кількість зубів × Обороти за хвилину / 60). GMF являє собою швидкість, з якою зубці входять в контакт, і зазвичай є домінуючою частотою в спектрах вібрацій коробки передач.
Розуміння та моніторинг GMF є фундаментальним для діагностики коробки передач, оскільки амплітуда, гармоніки, та бічні смуги піку GMF надає детальну інформацію про стан шестерні, включаючи знос, перекіс, дефекти зубів та достатність змащення.
Розрахунок частоти зачеплення шестерень
Базова формула
GMF можна розрахувати для будь-якої шестерні в парі зачеплення:
- ГМП = Nшестерня × Об/хвшестерня / 60 (за допомогою шестерні)
- ГМП = Nспорядження × Об/хвспорядження / 60 (використовуючи спорядження)
- Обидва методи дають однаковий результат (обов'язковий, оскільки зуби зчіплюються)
Приклади розрахунків
Приклад 1: Проста коробка передач
- Вхід (шестерня): 20 зубів при 1800 об/хв
- Вихід (шестерня): 60 зубів при 600 об/хв
- GMF = 20 × 1800 / 60 = 600 Гц
- Перевірка: 60 × 600 / 60 = 600 Гц ✓
Приклад 2: Багатоступінчаста коробка передач
- Перший етап: 18 зубців при 3600 об/хв → GMF₁ = 1080 Гц
- Другий етап: 25 зубців при 1200 об/хв → GMF₂ = 500 Гц
- Третій етап: 30 зубців при 400 об/хв → GMF₃ = 200 Гц
- Спектр: Буде видно піки на всіх трьох частотах, а також гармоніки та бічні смуги
ГМП у вібраційних спектрах
Нормальна (справна) коробка передач
- Пік ГМФ: Чіткий пік на розрахунковій частоті
- Амплітуда: Помірний, стабільний з часом
- Гармоніки: 2×GMF та 3×GMF можуть бути присутніми, але низької амплітуди (< 25% ГМФ)
- Бічні смуги: Мінімальний або відсутній
- Швидкості валу: 1× піки для вхідного та вихідного валів нижче, ніж GMF
Аномальні сигнатури, що вказують на проблеми
Висока амплітуда GMF
- Причина: Загальний знос шестерень, перекіс, високі навантаження
- Індикатор: Амплітуда GMF зростає з часом
- Дія: Збільште частоту моніторингу, заплануйте інспекції
Кілька гармонік GMF
- Причина: Дефекти зубців шестерень, сильний знос, поганий малюнок контакту
- Візерунок: 2×GMF, 3×GMF, 4×GMF зі значними амплітудами
- Ступінь тяжкості: Більше гармонік = складніший стан
Бічні смуги навколо GMF
Бічні смуги є модуляцією ГМП швидкістю обертання вала:
- Бічні смуги шестерні: GMF ± швидкість вхідного вала → вказує на дефекти шестерні
- Бічні смуги спорядження: GMF ± швидкість вихідного вала → вказує на дефекти шестерні
- Кілька бічних смуг: GMF ± n×(швидкість обертання вала), де n = 1, 2, 3… → специфічні дефекти зуба
- Асиметричні бічні смуги: Більш сильна міцність з одного боку вказує на ексцентричну шестерню або нерівномірну відстань між зубцями
Діагностична інтерпретація
Оцінка стану шестерні
| Хвороба | Амплітуда GMF | Гармоніки | Бічні смуги |
|---|---|---|---|
| Новий/Хороший | Низький, стабільний | Мінімальний (< 25% ГМФ) | Відсутній або дуже малий |
| Звичайний знос | Помірне, поступове збільшення | 2×GMF присутній, але низький | Можуть з'явитися невеликі бічні смуги |
| Помірний знос | Високе, продовження зростання | 2×, 3×видимий GMF | Чіткі бічні смуги ± частоти вала |
| Значний знос/пошкодження | Дуже високий | Кілька гармонік (4×, 5×+) | Кілька сімейств бічних смуг |
| Локалізований дефект | Помірний | Подарунок | Сильні, рівномірно розташовані бічні смуги |
Специфічні сигнатури несправностей
Зміщення шестерень
- Високі гармоніки 2×GMF та 3×GMF
- Осьова вібрація може бути підвищеною
- Покращено шляхом корекції вирівнювання шестерень
Ексцентрикова шестерня
- Сильні бічні смуги при ±1× швидкості вала ексцентрикової передачі
- Контакт зубів змінюється один раз за оберт
- Може спостерігатися амплітудна модуляція у часовій осцилограмі
Зламаний або тріснутий зуб
- Бічні смуги з високою амплітудою при інтервалі швидкості вала
- Один удар на оберт несправної шестерні
- Може відображати імпульсні події у формі хвилі часу
- Швидке зростання амплітуди
Недостатнє змащення
- Підвищена амплітуда GMF через збільшення тертя
- Збільшення високочастотного шуму
- Підвищення температури в коробці передач
GMF та структурний резонанс
ГМП часто потрапляє в діапазон, який збуджує структурні резонанси:
- Типовий ГМФ: 200-2000 Гц для промислових редукторів
- Власні частоти кадру: Часто 50-500 Гц
- Зіставлення: ГМП або гармоніки можуть збуджувати резонанси рами або корпусу
- Результат: Гучний стук шестерень, надмірна вібрація корпусу
- Рішення: Збільшити жорсткість корпусу, додати демпфування, змінити кількість зубів шестерні (змінити GMF)
Стратегія моніторингу
Встановлення базової лінії
- Запис амплітуди GMF, коли коробка передач нова або щойно відремонтована
- Документуйте рівні нормальних гармонік та бічних смуг
- Встановіть межі сигналізації (зазвичай 2-3× базова лінія)
Трендові параметри
- Амплітуда GMF: Основний показник загального стану спорядження
- Гармонічні коефіцієнти: Збільшення 2×GMF/GMF, 3×GMF/GMF вказує на погіршення
- Енергія бічної смуги: Сума амплітуд бічних смуг
- Високочастотний контент: Широкосмугова енергія в діапазоні 5-50 кГц (стан поверхні шестерні)
Рівні тривоги
- Сповіщення: Амплітуда GMF 2× базова лінія
- Сигналізація: Амплітуда GMF 4× від базової лінії або швидке збільшення
- Критично: Кілька сильних гармонік, розширені бічні смуги або 10-кратна базова лінія
Частота зачеплення зубчастих передач є основою моніторингу та діагностики коробки передач. Розуміння розрахунку GMF, нормальних та аномальних спектральних моделей, а також діагностичного значення гармонік і бічних смуг дозволяє ефективно виявляти проблеми з передачами задовго до катастрофічного виходу з ладу, що дозволяє проводити планове технічне обслуговування та запобігати дорогим виробничим втратам.
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 