Snäckväxel Buller och vibrationer — Vad ljudet avslöjar och hur man konstruerar det

Progressiv ökning av ljudet i en snäckväxel över månader indikerar nästan alltid en av tre processer: (1) Slitage — inkörningspartiklar från den initiala driftperioden togs inte bort vid oljebytet var 50–100:e timme (vilket många anläggningar hoppar över), och har gradvis slipat kuggflankerna, vilket ökar profilavvikelsen och ljudet från ingreppet. (2) Smörjnedbrytning — den ursprungliga oljan har ackumulerat metallpartiklar och oxidationsprodukter som ökar friktionen och ljudet från ingreppet. (3) Lagerslitage — rullager i snäckväxeln eller hjulaxeln utvecklar utmattningsspjälkning. För att skilja mellan dessa: om ljudökningen är en jämn, gradvis ökning proportionell mot belastning och hastighet är (1) eller (2) troligt. Om ljudet har utvecklat en periodisk knackning eller klickande karaktär är (3) troligt. Töm och byt oljan först — om ljudet inte minskar efter oljebytet och 2 timmars drift, fortsätt till lagerinspektion.

Ja, med lämplig försiktighet. Moderna smartphones innehåller MEMS-accelerometrar och mikrofoner som är tillräckliga för att detektera frekvensinnehåll i området 20–2 000 Hz – vilket täcker alla kugghjulsfrekvenser för typiska industriella drivenheter. Gratis vibrationsanalysatorer och FFT-appar (Fast Fourier Transform) finns tillgängliga för både iOS och Android. Mätningen är mest användbar för att identifiera periodiska frekvenser: en skarp topp i FFT-spektrumet vid en känd frekvens (beräknad nätfrekvens, lagerfelfrekvens eller axelrotationsfrekvens) är en tillförlitlig indikator även med smartphone-mätkvalitet. Begränsningarna: absolut amplitudmätning är opålitlig (smartphonens placering och koppling påverkar avläsningen); mycket lågfrekvent innehåll (under 20 Hz) fångas inte upp; och mätningen kräver att smarttelefonen är i kontakt med höljet eller monteringsstrukturen, inte hålls i luften.

Lastproportionellt buller i en snäckväxel har två huvudorsaker. Den första är helt enkelt att högre belastning producerar högre nätkontaktkraft, vilket genererar akustisk utsignal med högre amplitud vid nätfrekvensen – detta är normalt beteende och indikerar inte ett problem om inte den absoluta bullernivån är oacceptabel. Den andra orsaken, som indikerar ett specifikationsproblem: otillräckligt kontaktmönster (mindre än 70%-ytbreddstäckning) koncentrerar nätbelastningen på en liten tandyta. Under lätt belastning är kontaktkraften tillräckligt låg för att även den lilla kontaktytan genererar acceptabelt buller. Under full belastning är samma lilla kontaktyta kraftigt belastad, vilket producerar krafttoppar med hög amplitud vid varje tandingrepp – som strålar ut som lastproportionellt nätfrekvensbrus. För att skilja normalt lastproportionellt buller från kontaktmönsterdrivet buller, jämför bullerökningshastigheten: om en fördubbling av belastningen fördubblar brusamplituden (6 dB ökning), är detta normal kraftamplitudskalning. Om bullret ökar mer än proportionellt med belastningen är otillräckligt kontaktmönster den troliga orsaken.

60 dB(A) på 1 meter från växelhuset är uppnåeligt för en snäckväxel vid låg till måttlig belastning och hastighet. Uppnåeligheten beror främst på tre parametrar: (1) Modulstorlek — en mindre modul ger lägre maskfrekvens och lägre akustisk uteffekt vid samma belastningsförhållande; (2) Precisionsklass — DIN 7 gängslipad växelsats med dokumenterat >=70% kontaktmönster är vanligtvis 8–14 dB(A) tystare än DIN 9 vid samma belastning; (3) Slutet hölje — ett oljebadshölje utan akustiska överföringsvägar till maskinstrukturen ger 6–10 dB(A) ytterligare ljudisolering jämfört med ett exponerat växelsats. För mycket känsliga akustiska miljöer (läkarmottagningar, konserthus, inspelningsstudior), specificera DIN 6- eller DIN 7-växelsats med PA66-nylonhjul om vridmomentet tillåter, PAO-smörjmedel, elastiska vibrationsdämpande fästen och akustiskt skumfoder på höljets insida.

Luftburet buller är akustiska tryckvågor som fortplantar sig direkt från växelhuset genom luften till lyssnaren. Strukturburet buller är vibrationsenergi som färdas genom maskinstrukturen – monteringsbultar, ramelement, paneler – och strålar ut som akustisk energi från en större yta längre bort från växeln. Skillnaden är viktig eftersom åtgärden är annorlunda. Luftburet buller minskas genom akustiska inkapslingar runt växeln eller genom att minska växelns bullerkälla. Strukturburet buller minskas genom att bryta vibrationsöverföringsvägen mellan växelhuset och den strålande strukturen – med hjälp av fjädrande vibrationsdämpande fästen, flexibla kopplingar eller akustiska dämpningskuddar. I praktiken domineras de flesta klagomål om snäckhjulsbuller i industrimaskiner av strukturburet buller – växelhuset kopplas till maskinramen genom styva bultar, och hela maskinpanelen blir en stor radiator vid nätfrekvensen.

Ett brus som är framträdande vid endast en specifik driftshastighet men inte andra är karakteristiskt för strukturell resonans. Vid den specifika hastigheten sammanfaller nätfrekvensen (f_mesh = n_worm x z1 / 60) med en naturlig frekvens för huset, monteringsstrukturen eller maskinpanelen. Vid den frekvensen förstärker strukturen kugghjulets ingreppskraftvibration och utstrålar den högt. Lösningar i implementeringsordning: (1) Ändra driftshastigheten något (till och med 3-5%) för att avstämma nätfrekvensen från den strukturella resonansen — om en variabel hastighetsdrivning används är detta en ändring av regulatorns parameter; (2) Lägg till massa eller förstyvning till den resonerande strukturen för att förskjuta dess naturliga frekvens bort från nätfrekvensen; (3) Lägg till dämpning (dämpande material med begränsat lager) till den resonerande panelen för att minska dess respons vid resonans; (4) Ändra till en annan utväxling för att producera en annan nätfrekvens vid samma driftshastighet.

Ja, och det är vanligtvis inte ett tecken på ett problem. Kall mineralväxellådsolja har mycket högre viskositet än vid driftstemperatur – ISO VG 460 mineralolja vid 5 grader C kan vara 6–8 gånger mer viskös än vid 40 grader C. Denna högviskösa kalla olja skapar ökat visköst motstånd när snäckgängan virvlar igenom den, vilket producerar lågfrekvent virvlande ljud. När huset värms upp och oljeviskositeten sjunker till sitt avsedda driftområde minskar ljudnivån. Om startljudet har en virvlande eller gurglande karaktär och försvinner inom 10–20 minuters körning är detta normalt kallstartsbeteende. Om startljudet är ett metalliskt knackande eller gnisslande ljud som inte försvinner vid uppvärmning är detta ett annat problem – stanna och undersök. För att eliminera kallstartsljudet: byt från mineralolja till PAO-syntetisk olja, som har ett mycket högre viskositetsindex (VI >150) och bibehåller en mer jämn viskositet över hela temperaturområdet från start till drift.

Korea Ever-Power tillhandahåller inte akustiska testdata för växelsatser som fristående komponenter – den akustiska uteffekten beror på hela maskinen inklusive hölje, monteringsstruktur, koppling och driftsförhållanden, inte enbart på växelsatsen. För dokumentation av bulleremission enligt EU:s maskindirektiv (krävs enligt bilaga I, avsnitt 1.7.4) är den ansvariga personen maskintillverkaren, inte leverantören av växelkomponenter. Korea Ever-Power kan stödja maskintillverkarens bulleremissionsbedömning genom att tillhandahålla: växelns precisionsklass (DIN-klassnummer) och kontaktmönstrets täckningsgrad – båda relevanta för att förutsäga nätbullerbidrag; den rekommenderade smörjmedelsspecifikationen – relevant för smörjbullerbidraget; och eventuella applikationsspecifika bullertestdata från tidigare installationer av samma växelsatsspecifikation, där sådana finns tillgängliga från våra applikationstekniska register. Begär denna information vid beställning för att inkluderas i maskinens tekniska fil.