Pužni zupčanik Buka i vibracije — Šta zvuk otkriva i kako ga inženjerski obraditi

Progresivno povećanje buke u pužnom pogonu tokom mjeseci gotovo uvijek ukazuje na jedan od tri procesa: (1) Abrazivno trošenje - čestice iz početnog perioda rada nisu uklonjene prilikom izmjene ulja nakon 50-100 sati (što mnogi pogoni preskaču) i progresivno su trošile bokove zuba, povećavajući odstupanje profila i buku u zahvatu. (2) Degradacija podmazivanja - originalno ulje je akumuliralo metalne čestice i produkte oksidacije koji povećavaju trenje i buku u zahvatu. (3) Trošenje ležajeva - kotrljajući ležajevi u pužnom vratilu ili vratilu točka razvijaju zamorno ljuštenje. Razlikovati: ako je povećanje buke glatko, postepeno povećanje proporcionalno opterećenju i brzini, vjerovatno je (1) ili (2). Ako je buka razvila periodični karakter kucanja ili kliktanja, vjerovatno je (3). Prvo ispustite i zamijenite ulje - ako se buka ne smanji nakon izmjene ulja i 2 sata rada, prijeđite na pregled ležaja.

Da, uz odgovarajući oprez. Moderni pametni telefoni sadrže MEMS akcelerometre i mikrofone koji su adekvatni za detekciju frekvencijskog sadržaja u rasponu od 20-2.000 Hz - što pokriva sve frekvencije mreže zupčanika za tipične industrijske pogone. Besplatne aplikacije za analizu vibracija i FFT (brza Fourierova transformacija) dostupne su i za iOS i za Android. Mjerenje je najkorisnije za identifikaciju periodičnih frekvencija: oštar vrh u FFT spektru na poznatoj frekvenciji (izračunata frekvencija mreže, frekvencija defekta ležaja ili frekvencija rotacije vratila) je pouzdan indikator čak i uz kvalitet mjerenja pametnog telefona. Ograničenja: mjerenje apsolutne amplitude je nepouzdano (položaj i spajanje pametnog telefona utiču na očitavanje); sadržaj vrlo niske frekvencije (ispod 20 Hz) se ne snima; i mjerenje zahtijeva da pametni telefon bude u kontaktu s kućištem ili montažnom strukturom, a ne da se drži u zraku.

Buka proporcionalna opterećenju u pužnom pogonu ima dva primarna uzroka. Prvi je jednostavno taj što veće opterećenje proizvodi veću kontaktnu silu mreže, što generira akustični izlaz veće amplitude na frekvenciji mreže - ovo je normalno ponašanje i ne ukazuje na problem osim ako apsolutni nivo buke nije neprihvatljiv. Drugi uzrok, koji ukazuje na problem sa specifikacijom: neadekvatan kontaktni uzorak (manji od 70% pokrivenosti širine površine) koncentrira opterećenje mreže na malo područje zuba. Pod malim opterećenjem, kontaktna sila je dovoljno niska da čak i mala kontaktna površina generira prihvatljivu buku. Pod punim opterećenjem, ista mala kontaktna površina je jako opterećena, proizvodeći skokove sile visoke amplitude pri svakom zahvatu zuba - koji se zrače kao šum frekvencije mreže proporcionalan opterećenju. Da biste razlikovali normalnu buku proporcionalnu opterećenju od buke uzrokovane kontaktnim uzorkom, uporedite stopu povećanja buke: ako udvostručenje opterećenja udvostručuje amplitudu buke (povećanje od 6 dB), ovo je normalno skaliranje amplitude sile. Ako se buka povećava više nego proporcionalno opterećenju, neadekvatan kontaktni uzorak je vjerovatni uzrok.

60 dB(A) na udaljenosti od 1 metra od kućišta zupčanika je dostižno za pužni pogon pri niskom do umjerenom opterećenju i brzini. Dostižnost prvenstveno zavisi od tri parametra: (1) Veličina modula - manji modul proizvodi nižu frekvenciju mreže i niži akustični izlaz pri istom omjeru opterećenja; (2) Klasa preciznosti - DIN 7 navojno brušeni zupčanik sa dokumentovanim kontaktnim uzorkom >=70% je obično 8-14 dB(A) tiši od DIN 9 pri jednakom opterećenju; (3) Zatvoreno kućište - kućište u uljnoj kupki bez akustičnih puteva prijenosa do strukture mašine pruža dodatnu izolaciju buke od 6-10 dB(A) u poređenju sa izloženim zupčanikom. Za vrlo osjetljiva akustična okruženja (medicinske ordinacije, koncertne dvorane, studiji za snimanje), specificirajte DIN 6 ili DIN 7 zupčanik sa PA66 najlonskim točkom ako obrtni moment dozvoljava, PAO mazivo, elastične antivibracijske nosače i oblogu od akustične pjene na unutrašnjosti kućišta.

Buka koja se prenosi zrakom su akustični valovi pritiska koji se šire direktno od kućišta zupčanika kroz zrak do slušatelja. Buka koja se prenosi strukturom je energija vibracija koja putuje kroz strukturu mašine - montažne vijke, elemente okvira, ploče - i zrači kao akustična energija s veće površine dalje od zupčanika. Razlika je važna jer je sanacija drugačija. Buka koja se prenosi zrakom smanjuje se akustičnim kućištima oko zupčanika ili smanjenjem izvora buke zupčanika. Buka koja se prenosi strukturom smanjuje se prekidanjem puta prijenosa vibracija između kućišta zupčanika i strukture koja zrači - korištenjem elastičnih nosača protiv vibracija, fleksibilnih spojnica ili akustičnih prigušnih podloga. U praksi, većinu pritužbi na buku pužnih zupčanika u industrijskim mašinama dominira buka koja se prenosi strukturom - kućište zupčanika spaja se s okvirom mašine pomoću krutih vijaka, a cijela ploča mašine postaje radijator velike površine na mrežnoj frekvenciji.

Buka koja je izražena samo pri jednoj specifičnoj radnoj brzini, ali ne i pri drugima, karakteristična je za strukturnu rezonancu. Pri specifičnoj brzini, frekvencija mreže (f_mesh = n_worm x z1 / 60) podudara se s prirodnom frekvencijom kućišta, montažne strukture ili ploče stroja. Pri toj frekvenciji, struktura pojačava vibracije sile mreže zupčanika i glasno ih zrači. Rješenja, po redoslijedu implementacije, jednostavna su: (1) Lagano promijenite radnu brzinu (čak 3-5%) kako biste odgodili frekvenciju mreže od strukturne rezonancije - ako se koristi pogon s promjenjivom brzinom, ovo je promjena parametra kontrolera; (2) Dodajte masu ili ukrućenje rezonantnoj strukturi kako biste pomaknuli njenu prirodnu frekvenciju dalje od frekvencije mreže; (3) Dodajte prigušenje (materijal za prigušenje s ograničenim slojem) rezonantnoj ploči kako biste smanjili njen odziv pri rezonanciji; (4) Promijenite prijenosni omjer kako biste dobili drugačiju frekvenciju mreže pri istoj radnoj brzini.

Da, i obično nije znak problema. Hladno mineralno ulje za mjenjače ima mnogo veću viskoznost nego na radnoj temperaturi - mineralno ulje ISO VG 460 na 5 stepeni Celzijusa može biti 6-8 puta viskoznije nego na 40 stepeni Celzijusa. Ovo visokoviskozno hladno ulje stvara povećani viskozni otpor dok se navoj puža vrti kroz njega, proizvodeći niskofrekventni zvuk buđenja. Kako se kućište zagrijava i viskoznost ulja pada na svoj projektovani radni raspon, nivo buke se smanjuje. Ako je buka pri pokretanju u obliku buđenja ili klokotanja i nestaje u roku od 10-20 minuta rada, ovo je normalno ponašanje pri hladnom pokretanju. Ako je buka pri pokretanju metalno kucanje ili škripanje koje se ne rješava zagrijavanjem, ovo je drugačiji problem - zaustavite motor i istražite. Da biste uklonili buku pri hladnom pokretanju: pređite s mineralnog na PAO sintetičko ulje, koje ima mnogo veći indeks viskoznosti (VI >150) i održava konzistentniju viskoznost u cijelom rasponu temperatura od pokretanja do radne temperature.

Korea Ever-Power ne pruža podatke o akustičnim ispitivanjima za zupčanike kao samostalne komponente - akustični izlaz zavisi od kompletne mašine, uključujući kućište, montažnu strukturu, spojnicu i uslove rada, a ne samo od zupčanika. Za dokumentaciju o emisiji buke prema Direktivi EU o mašinama (potrebnu prema Aneksu I, Odjeljku 1.7.4), odgovorna osoba je proizvođač mašine, a ne dobavljač komponenti zupčanika. Korea Ever-Power može podržati procjenu emisije buke proizvođača mašine pružanjem: klase preciznosti zupčanika (DIN broj klase) i procenta pokrivenosti kontaktnog uzorka - oboje relevantno za predviđanje doprinosa buci mreže; preporučene specifikacije maziva - relevantne za doprinos buci podmazivanja; i svih podataka o ispitivanju buke specifičnih za primjenu iz prethodnih instalacija iste specifikacije zupčanika, gdje su dostupni iz naših inženjerskih zapisa primjene. Zatražite ove informacije prilikom naručivanja radi uključivanja u tehničku dokumentaciju mašine.