Šnekový prevod Hluk a vibrácie — Čo zvuk prezrádza a ako to spracovať

Postupné zvyšovanie hluku v závitovkovom prevode v priebehu mesiacov takmer vždy naznačuje jeden z troch procesov: (1) Abrazívne opotrebenie – častice z počiatočného prevádzkového obdobia neboli odstránené pri výmene oleja po 50 – 100 hodinách (ktorú mnohé zariadenia vynechávajú) a postupne obrusujú boky zubov, čím sa zvyšuje odchýlka profilu a hluk v zábere. (2) Degradácia mazania – pôvodný olej nahromadil kovové častice a oxidačné produkty, ktoré zvyšujú trenie a hluk v zábere. (3) Opotrebovanie ložísk – v valivých ložiskách v závitovkovom hriadeli alebo hriadeli kolesa dochádza k únavovému odlupovaniu. Na rozlíšenie: ak je nárast hluku plynulý, postupný nárast úmerný zaťaženiu a rýchlosti, je pravdepodobné (1) alebo (2). Ak sa hluk vyvinul do periodického klepania alebo klikania, je pravdepodobné (3). Najprv vypustite a vymeňte olej – ak sa hluk po výmene oleja a 2 hodinách prevádzky nezníži, pokračujte v kontrole ložiska.

Áno, s primeranou opatrnosťou. Moderné smartfóny obsahujú akcelerometre a mikrofóny MEMS, ktoré sú postačujúce na detekciu frekvenčného obsahu v rozsahu 20 – 2 000 Hz – čo pokrýva všetky frekvencie záberu ozubených kolies pre typické priemyselné pohony. Bezplatné aplikácie na analyzátor vibrácií a FFT (rýchla Fourierova transformácia) sú k dispozícii pre iOS aj Android. Meranie je najužitočnejšie na identifikáciu periodických frekvencií: ostrý vrchol v spektre FFT pri známej frekvencii (vypočítaná frekvencia siete, frekvencia defektu ložiska alebo frekvencia otáčania hriadeľa) je spoľahlivým indikátorom aj pri kvalite merania smartfónom. Obmedzenia: meranie absolútnej amplitúdy je nespoľahlivé (umiestnenie a prepojenie smartfónu ovplyvňujú údaj); veľmi nízkofrekvenčný obsah (pod 20 Hz) sa nezachytáva; a meranie vyžaduje, aby bol smartfón v kontakte s puzdrom alebo montážnou konštrukciou, a nie aby bol držaný vo vzduchu.

Hluk úmerný zaťaženiu v závitovkovom prevode má dve hlavné príčiny. Prvou je jednoducho to, že vyššie zaťaženie vytvára vyššiu kontaktnú silu v zábere, ktorá generuje akustický výstup s vyššou amplitúdou na frekvencii záberu – ide o normálne správanie a neznamená to problém, pokiaľ nie je absolútna hladina hluku neprijateľná. Druhou príčinou, ktorá naznačuje problém so špecifikáciou: nedostatočný kontaktný vzor (menšie pokrytie šírky čela ako 70%) sústreďuje zaťaženie záberu na malú plochu zuba. Pri nízkom zaťažení je kontaktná sila dostatočne nízka na to, aby aj malá kontaktná plocha generovala prijateľný hluk. Pri plnom zaťažení je tá istá malá kontaktná plocha silne namáhaná, čo vytvára silové špičky s vysokou amplitúdou pri každom zábere zuba – ktoré vyžarujú ako šum úmerný zaťaženiu s frekvenciou záberu. Na rozlíšenie normálneho šumu úmerného zaťaženiu od šumu vyvolaného kontaktným vzorom porovnajte mieru nárastu hluku: ak zdvojnásobenie zaťaženia zdvojnásobí amplitúdu hluku (nárast o 6 dB), ide o normálne škálovanie sily a amplitúdy. Ak sa hluk zvyšuje viac ako úmerne so zaťažením, pravdepodobnou príčinou je nedostatočný kontaktný vzor.

Pre závitovkový prevodový pohon pri nízkom až strednom zaťažení a rýchlosti je dosiahnuteľná hladina hluku 60 dB(A) vo vzdialenosti 1 metra od skrine prevodovky. Dosiahnuteľnosť závisí predovšetkým od troch parametrov: (1) Veľkosť modulu – menší modul vytvára nižšiu frekvenciu záberu a nižší akustický výstup pri rovnakom pomere zaťaženia; (2) Trieda presnosti – ozubené koleso so závitom DIN 7 so zdokumentovaným kontaktným vzorom >=70% je typicky o 8 – 14 dB(A) tichšie ako DIN 9 pri rovnakom zaťažení; (3) Uzavretá skriňa – skriňa v olejovom kúpeli bez akustických prenosových ciest do konštrukcie stroja poskytuje o 6 – 10 dB(A) dodatočnú izoláciu hluku v porovnaní s exponovanou prevodovkou. Pre veľmi citlivé akustické prostredia (lekárske ordinácie, koncertné sály, nahrávacie štúdiá) špecifikujte ozubené koleso DIN 6 alebo DIN 7 s nylonovým kolesom PA66, ak to krútiaci moment umožňuje, mazivo PAO, odolné antivibračné podložky a akustickú penovú výstelku na vnútornej strane skrine.

Vzduchový hluk sú akustické tlakové vlny šíriace sa priamo z prevodovky vzduchom k poslucháčovi. Hluk prenášaný konštrukciou je vibračná energia prechádzajúca konštrukciou stroja – montážnymi skrutkami, rámovými prvkami, panelmi – a vyžarujúca ako akustická energia z väčšej plochy ďalej od prevodovky. Tento rozdiel je dôležitý, pretože náprava je iná. Vzduchový hluk sa znižuje akustickými krytmi okolo prevodovky alebo znížením zdroja hluku prevodovky. Hluk prenášaný konštrukciou sa znižuje prerušením cesty prenosu vibrácií medzi prevodovkou a vyžarujúcou konštrukciou – použitím pružných antivibračných držiakov, pružných spojok alebo akustických tlmičov. V praxi je väčšina sťažností na hluk závitovkových prevodov v priemyselných strojoch ovplyvnená hlukom prenášaným konštrukciou – prevodovka je spojená s rámom stroja pomocou pevných skrutiek a celý panel stroja sa stáva veľkoplošným žiaričom s frekvenciou siete.

Hluk, ktorý je výrazný iba pri jednej špecifickej prevádzkovej rýchlosti, ale nie pri iných, je charakteristický pre štrukturálnu rezonanciu. Pri špecifickej rýchlosti sa sieťová frekvencia (f_mesh = n_worm x z1 / 60) zhoduje s vlastnou frekvenciou krytu, montážnej konštrukcie alebo panelu stroja. Pri tejto frekvencii konštrukcia zosilňuje vibrácie sily záberu ozubených kolies a hlasno ich vyžaruje. Riešenia v poradí implementácie sú jednoduché: (1) Mierne zmeňte prevádzkovú rýchlosť (aj 3-5%), aby ste odladili sieťovú frekvenciu od štrukturálnej rezonancie – ak sa používa pohon s premenlivou rýchlosťou, ide o zmenu parametra regulátora; (2) Pridajte hmotu alebo výstuž k rezonančnej štruktúre, aby ste posunuli jej vlastnú frekvenciu smerom od sieťovej frekvencie; (3) Pridajte tlmenie (tlmiaci materiál s obmedzenou vrstvou) k rezonančnému panelu, aby ste znížili jeho odozvu pri rezonancii; (4) Zmeňte prevodový pomer na iný prevod, aby ste dosiahli inú sieťovú frekvenciu pri rovnakej prevádzkovej rýchlosti.

Áno, a zvyčajne to nie je znakom problému. Studený minerálny prevodový olej má oveľa vyššiu viskozitu ako pri prevádzkovej teplote – minerálny olej ISO VG 460 môže byť pri 5 stupňoch Celzia 6 až 8-krát viskóznejší ako pri 40 stupňoch Celzia. Tento vysoko viskózny studený olej vytvára zvýšený viskózny odpor, keď sa ním víri závitovka, čo produkuje nízkofrekvenčný vírivý zvuk. Ako sa teleso zahrieva a viskozita oleja klesá na svoju konštrukčnú prevádzkovú hodnotu, hladina hluku sa znižuje. Ak je hluk pri štartovaní vírivý alebo bublavý a vymizne do 10 až 20 minút prevádzky, ide o normálne správanie pri studenom štarte. Ak je hluk pri štartovaní kovové klopanie alebo škrípanie, ktoré neustúpi ani po zahriatí, ide o iný problém – zastavte motor a preskúmajte ho. Na odstránenie hluku pri studenom štarte: prejdite z minerálneho na syntetický olej PAO, ktorý má oveľa vyšší index viskozity (VI > 150) a udržiava si konzistentnejšiu viskozitu v celom rozsahu teplôt od spustenia do prevádzkovej teploty.

Spoločnosť Korea Ever-Power neposkytuje údaje z akustických testov pre prevodové sústavy ako samostatné komponenty – akustický výstup závisí od celého stroja vrátane krytu, montážnej konštrukcie, spojky a prevádzkových podmienok, nie od samotnej prevodovej sústavy. Za dokumentáciu o emisiách hluku podľa smernice EÚ o strojových zariadeniach (požadovanú podľa prílohy I, oddielu 1.7.4) je zodpovednou osobou výrobca stroja, nie dodávateľ komponentov prevodovky. Spoločnosť Korea Ever-Power môže podporiť posúdenie emisií hluku výrobcu stroja poskytnutím: triedy presnosti ozubeného kolesa (číslo triedy DIN) a percenta pokrytia kontaktného vzoru – obe sú relevantné pre predpovedanie príspevku hluku záberu; odporúčanej špecifikácie maziva – relevantnej pre príspevok hluku mazania; a akýchkoľvek údajov o testoch hluku špecifických pre danú aplikáciu z predchádzajúcich inštalácií rovnakej špecifikácie prevodovej sústavy, ak sú k dispozícii z našich záznamov o aplikačnom inžinierstve. Vyžiadajte si tieto informácie pri zadávaní objednávky, aby boli zahrnuté do technickej dokumentácie stroja.