Dişli tahriklerindeki aşırı titreşim ve gürültü hemen hemen her makine mühendisinin karşılaştığı bir sorundur.
Gerekli hesaplamaları ve çizimleri yaptınız ve 3 boyutlu model kusursuz görünüyor. Ancak prototip gelip çalıştırıldığında-ağır titreşim ve delici bir gürültü oluyor. Bu noktada birçok insanın ilk tepkisi, yetersiz işleme hassasiyetini veya hatalı montajı suçlamak olacaktır.
Ama gerçekten durum böyle mi?
Dişli titreşiminin temel nedeni işleme veya montajda değildir.
Dişlilerin birbirine geçmesi doğası gereği periyodik bir süreçtir. Her bir diş çifti birleşimden ayrılmaya doğru hareket ettikçe, birbirine geçme sertliği sürekli olarak değişir. Sertlikteki bu periyodik dalgalanmalar-diş profili hataları, üretim sapmaları ve hatta sistem genelinde-rezonans-ile birleştiğinde titreşim oluşturur. Ve gürültünün kaynağı titreşimdir.
Bu titreşimler millerden geçerek yataklara ve oradan da dişli kutusu mahfazasına ulaşır. Muhafaza bir hoparlör gibi davranarak titreşimi duyduğumuz gürültüye yükseltir.
Dolayısıyla sonuç şu: Titreşim ve gürültünün temel doğası bir üretim meselesi değil, bir tasarım meselesidir.
Temas Oranı: Gözden Kaçan İlk Temel Parametre
Pek çok mühendis, dişlileri tasarlarken yalnızca güç ve merkez mesafesine odaklanır ve temas oranını-"yeterli" olduğu sürece ikinci planda tutar.
Ancak temas oranı dişlilerin birbirine geçmesinin düzgünlüğünü doğrudan belirler. Daha yüksek bir temas oranı, aynı anda daha fazla dişin angaje olduğu anlamına gelir; yük daha fazla dişe dağıtılarak her bir çift üzerindeki kuvvet azalır. Sonuç olarak, devreye alma ve devreden çıkarma sırasındaki etki en aza indirilir ve doğal olarak daha düşük titreşim elde edilir.
Düz dişliler için temas oranı tipik olarak 1 ila 2 arasında değişirken helisel dişliler 2 ila 2,5'e ulaşabilir. Veriler, temas oranının 1,19'dan 2,07'ye yükseltilmesinin, gürültüyü 1.000 rpm'de 4 dB ve 2.000 rpm'de 6 dB azaltabileceğini göstermektedir. Helisel dişliler düz dişlilere göre 3 ila 10 dB daha sessizdir ve daha yüksek temas oranları bunun temel nedenidir.
Dişli Oranı: Tam Sayı Değerlerinden Kaçının
Dişli oranını 2:1 veya 3:1 gibi bir tam sayı olarak-tasarlamak düzgün görünebilir ancak önemli sorunlar yaratır. Tamsayı dişli oranı, aynı çift dişin tekrar tekrar birbirine geçmesi ve aşınmanın belirli dişlerde yoğunlaşması anlamına gelir. Aşınma ilerledikçe hem titreşim hem de gürültü artar. Tamsayı oranından biraz sapma, sabit örgü modelini bozar, aşınmayı daha eşit bir şekilde dağıtır ve titreşimi önemli ölçüde azaltır.
Modül ve Diş Sayısı: Büyük mü, Küçük mü?
Merkez mesafesi ve mukavemet gereksinimlerinin karşılanması koşuluyla daha fazla dişli ve daha küçük modüllü bir tasarım tercih edilir.
Daha fazla diş ve daha küçük bir modül ile diş boşlukları daha küçük olur ve bu da dişli sertliğinin daha düzgün bir şekilde dağılmasına neden olur. Meshleme sırasındaki sertlik değişiklikleri daha yumuşaktır, darbeyi ve dolayısıyla titreşimi azaltır. Bu sadece yapısal dayanıklılık değil, titreşim kontrolü meselesidir.
Rezonans-Kolaylıkla Gözden Kaçan "Katil"
Her mekanik sistemin doğal bir frekansı vardır. Dişlinin çalışma hızı bu frekansa yaklaştığında rezonans meydana gelir.
Rezonans oluştuğunda titreşimin genliği keskin bir şekilde artar, gürültü seviyeleri yükselir ve dişli aşınması hızlanır; Ağır vakalarda dişler kırılabilir. Tasarım aşamasında sistemin doğal frekansını doğru bir şekilde hesaplamak için modal analiz önemlidir; çalışma hızı ideal olarak bu frekanstan en az %20 ila %30 uzakta kalmalıdır.
Yüz Genişliği: Daha Büyük Her Zaman Daha İyi Değildir
Daha geniş bir ön görünüm, yük taşıma kapasitesini-artırırken, aşırı genişlik, bir tarafın diğerinden daha fazla kuvvet taşıdığı-düzensiz yük dağılımına yol açar-böylece titreşim artar.
Genel olarak cephe genişliği katsayısının 1,4'ün altında tutulması tavsiye edilir. Katsayının 0,8'in altında tutulması gereken konsollu tasarımlara özellikle dikkat edilmelidir; simetrik olarak desteklenen tasarımlar için 1,2 ila 1,4 aralığı kabul edilebilir.
Diş Modifikasyonu: Oldukça Az Değerlendirilen Bir Teknik
Diş modifikasyonu, dişli titreşimini ve gürültüyü azaltmanın en etkili yollarından biridir, ancak çoğu kişi bunun zahmetli veya gereksiz olduğunu düşünmektedir.
Diş profili modifikasyonu, diş ucundan veya kökünden az miktarda malzemenin çıkarılmasını içerir. Amaç mesh girişi ve çıkışı sırasındaki etkiyi ortadan kaldırmaktır. Standart sarmal dişlilerde, birbirine geçme sırasındaki elastik deformasyon, diş ucunun karşı dişlinin diş köküne çarpmasına neden olabilir; bu küçük miktardaki malzemenin çıkarılması etkiyi ortadan kaldırır.
Dişli NVH Çözümleri – Wuhan Rongshengqi Technology Co., Ltd.
Kaplama ve K-profili modifikasyonu dahil olmak üzere diş izi modifikasyonu. Dişliler yük altında bükülme ve burulma deformasyonuna uğrayarak diş genişliği boyunca temas hattının kaymasına neden olur. Diş modifikasyonu, diş profilinin önceden-"taçlı" veya "K{-şekilli" bir forma dönüştürülmesini içerir, böylece yük altında ideal bir düz-çizgili temas modeli elde edilir.
Örnek olay incelemeleri, uygun mikro-geometri değişikliğinin, azaltıcı gürültüsünü %18'in üzerinde azaltabildiğini göstermektedir. Bu tür değişiklikler iletim hatasını %56'ya kadar azaltabilir ve gürültüyü 4 dB kadar azaltabilir.
Değişiklikten sonra kontak modeli incelenmelidir. Yüksüz koşullar altında-temas deseni, diş genişliğinin %50 ila %60'lık orta kısmında bulunmalıdır.
Şaftlar ve yataklar: Titreşim iletimi için "otoyollar"
Dişli titreşimi mil boyunca yataklara ve oradan da mahfazaya doğru ilerler. Mil sertliği diş genişliği boyunca yük dağılımını doğrudan etkiler. Şaft çok esnekse, dişli yük altında eğilir, bu da eşit olmayan yüklemeye ve titreşimin artmasına neden olur. Mil bükülme deformasyonunun modülün 0,01-0,02 katı dahilinde sınırlandırılması önerilir.
Rulman Temelleri_Son Haberler_Rulman Bilgisi_Mobei.com
Kritik hızlardan da kaçınılmalıdır. Şaftların kendi doğal frekansları vardır; çalışma hızları bunlardan en az ±%20–%30 oranında uzak kalmalıdır.
Doğru yatak boşluğunun seçilmesi çok önemlidir. Normal çalışma sıcaklıkları için CN veya C2 açıklığını ve yüksek-sıcaklık koşulları için C3 veya C4 açıklığını seçin.
Rulman düzenlemesinde altın bir kural vardır: bir ucunu kilitleyin ve diğer ucunun yüzmesine izin verin. Her iki uç da kilitliyse termal genleşmenin gidecek hiçbir yeri yoktur; şaft "sıkışır" ve bu da yüksek titreşime neden olur. Her iki uç da yüzerse aşırı eksenel hareket meydana gelir ve bu da yüksek titreşime neden olur. Sabit-değişken bir düzenleme en akılcı çözümdür.
Rulman yatağının sertliği de yeterli olmalıdır. Duvar kalınlığı yetersizse radyal takviye kaburgaları ekleyin. Gövde deformasyonu diş modifikasyon miktarının yarısı kadar tutulmalıdır.
Yağlama: aşınmanın önlenmesinden daha fazlası
Birçok kişi yağlama yağının yalnızca yağlama ve aşınmayı önleme amaçlı olduğunu düşünür. Gerçekte yağ filmi aynı zamanda bir sönümleme etkisi de sağlar.
Diş yüzeyleri arasında yeterince kalın bir yağ filmi doğrudan darbeleri sönümler ve titreşimi azaltır. Film çok inceyse veya viskozite yetersizse, yüksek-hızlı çalışma sırasında doğrudan diş-diş-teması meydana gelir ve bu da titreşimin ve gürültünün artmasına neden olur. Başlangıçtaki soruya dönelim: Aşırı titreşim ve gürültünün sorumlusu aslında kim?
Titreşim iletim yapısı, iletim yolu, darbe iletimi - Dashangu Resim Galerisi
İşleme hassasiyetinde bir sorun mu var? Muhtemelen. Montajda bir sorun mu var? Bu da mümkün.
Ancak vakaların %90'ında temel neden tasarımda yatmaktadır.
Yanlış kontak oranı hesaplamaları, aktarma oranlarının tam sayı olarak ayarlanması, uygun olmayan modül ve diş sayısı seçimleri, rezonans analizi eksikliği, aşırı yüzey genişlik katsayısı, diş profili modifikasyonunun yapılmaması, yetersiz mil sertliği, kötü yatak düzeni...
Bunlar, işleme yoluyla çözülemeyen veya montaj sırasında giderilemeyen sorunlardır.
Bu nedenle, eğer prototipiniz aşırı titreşim ve gürültü sergiliyorsa hemen makine atölyesini suçlamayın; Bir adım geri atın ve önce tasarımınızı gözden geçirin.
