Ussülekande tagasilöök — allikad, mõõtmine ja juhtimine
Velje 0,05 mm lõtk ei ole üks number – see on viie lõtku summa. Jagage need osadeks, mõõtke igaüks neist ja soovitud indekseerimistäpsus on järsku käeulatuses.
Uss- ja ussrattapaari lõtk ei ole üksik suurus, vaid viie allika summa: kiilusoone lõtk, rummu ja võlli sobivus, väljundlaagri radiaalne lõtk, hambaprofiili lõtk ja soojuspaisumise mittevastavus. Ratta veljel mõõdetud kogulõtk on tavaliste tööstuslike ajamite puhul tavaliselt 0,05–0,30 mm ja täppisindekseerimise korral 0,02–0,05 mm. Kogulõtku vähendamine alla 0,02 mm nõuab iga allika eraldi juhtimist, kusjuures dupleks-ussgeomeetria vähendab hambaprofiili komponenti peaaegu nullini. Enamik „mürarikka tagurdusajami” kaebusi tulenevad ühest või kahest domineerivast allikast, mitte ühtlasest suurenemisest kõigi viie puhul. Domineeriva allika diagnoosimine on iga lõtku vähendamise projekti esimene samm.
Miks on tagasilöök oluline – viie kaareminutilise testi
Ühe Korea tööpinkide tootja uus projektijuht küsis meilt eelmisel kuul 60:1 ussülekandekomplekti, millel oleks „tööstusstandardile vastav lõtk“. Rakenduseks osutus neljapositsiooniline pöördjada, mille positsioneerimistolerants on pluss-miinus viis kaareminutit. Tüüpilise ussülekande tööstusstandardne lõtk on 30–60 kaareminutit – kuus kuni kaksteist korda suurem kui rakenduse tolerants. Vastuolu ei olnud tarnija ega kliendi süü. See oli tagajärg lõtku käsitlemisest ühe numbrina, mitte viiest sõltumatust osast kokku pandud süsteemi omadusena.
Igal ussülekandepaaril on ussikeerme ja ussratta hammaste vahel teatav liikumiskaotus. See liikumiskaotus on vajalik määrdekilele tekkimiseks, soojuspaisumise kompenseerimiseks ja kinnikiilumise vältimiseks. Küsimus ei ole selles, kas tagasilööki on vaja, vaid selles, kui suurt seda lubada ja kuidas selle allikaid kontrollida. Artiklid, mis ütlevad, et „tagasilöök on vahemikus 30 kuni 60 kaareminuti“, kordavad katalooginumbrit, mis võib rakendusega sobida või mitte. Artiklid, mis räägivad „tagasilöökivastastest ussülekannetest“, hüppavad lahenduse juurde enne, kui tuvastavad, kust tagasilöök tegelikult pärineb. Õige lähtepunkt on lagundamine.
Viis tagasilöögi allikat – lagunemine
Ussiratta veljel mõõdetud kogulõtk on viie komponendi summa. Igal komponendil on oma füüsiline mehhanism, oma juhtimisvahemik ja oma konstruktsiooniline toime. See jaotus on oluline, sest kogulõtku ei saa vähendada alla suurima üksiku komponendi, olenemata sellest, kui kõvasti teisi pingutate.
Enamikul üldistel tööstuslikel ajamitel on üks või kaks domineerivat komponenti – tavaliselt hambaprofiil ja laagri radiaalne lõtk –, ülejäänud panus on väike. Täppisindekseerimisrakendused peavad kõiki viit võrreldaval tasemel reguleerima.
Lisage tüüpilised panused ja pilt saab selgeks. Üldkasutatava tööstusliku ussiülekande paari lõtk veljel on umbes 0,08–0,34 mm – mis teisendub 30–90 kaareminutiks 100 mm sammuraadiusel. See vahemik vastab katalooginumbritele, mida enamik artikleid ilma selgituseta tsiteerib. Dekompositsioon näitab, miks need numbrid ei ole saatuslikud: iga allikat saab eraldi vähendada ja 0,02 mm täpsusega tulemus on saavutatav, kui iga komponenti hoitakse oma vahemiku kitsas otsas.
Kuidas mõõta tagasilööki – mõõteindikaatori meetod
Lõtku mõõtmine on lihtne, kuid esimesel katsel on lihtne eksida. Allolev protseduur sobib igale ussülekande paarile, alates miniatuursetest ajamist kuni suurte tööstuslike reduktoriteni. Peamine on ussvõlli täielik lukustamine, nii et kogu mõõdetud liikumine ratta juures tuleb liigendi lõtkudest, mitte koormuse all kergelt pöörlevast ussist.
- Lukusta ussvõll pöörlemise vastu. Täieliku reduktori korral hoia sisendvõlli liikumist vastasklambri või lameda esemega kiilusoones. Katseseadmesse asetatud palja hammasratta korral kinnita ussvõll otse.
- Paigaldage indikaator ussiratta velje kõrvale stabiilsele tugipinnale. Asetage indikaatori ots velje tasasele pinnale, risti ratta teljega, mõõtmistundlikkuse tagamiseks suurima võimaliku raadiusega.
- Rakendage rattaveljele ühes suunas kerget tangentsiaalset jõudu, kuni ussiratta hambad ühel küljel täielikult haakuvad. Nullige indikaator.
- Pöörake tangentsiaaljõudu vastupidises suunas, rakendades sama suurust vastassuunas, kuni hambad vastasküljel uuesti haakuvad. Lugege indikaatori nihet – see on kogu lõtk mõõteraadiuses.
- Vajadusel teisenda nurklõtkuks: nurklõtk (radiaanides) = lineaarne lõtk (mm) jagatud mõõteraadiusega (mm). Radiaanide kaareminutiteks teisendamiseks korruta tulemus 3437,75-ga.
- Korda seda neljas asendis ümber ratta ümbermõõdu (90 kraadi kaugusel). Lõtku varieerumine ratta ümber paljastab hammastevahelised vahekauguse vead ja viskumise mõjud, mida üks mõõtmine ei märka.
- Dokumenteerige neli näitu, keskmine ja variatsioonivahemik. Keskmine on töölõtk; variatsioon on ratta enda kvaliteedisignaal.
Kui hälve on suurem kui 25 protsenti keskmisest, viitab see tavaliselt ebaühtlasele kettale või kulunud keevitusplaadist tingitud hammastevahelisele vahekauguse veale. Kui hälve on kogu ketta ulatuses ühtlane, kuid absoluutarv on liiga suur, on peamiseks põhjuseks fikseeritud lõtk (kiilusoone, sobivus, laager) ja ketta reguleerimine seda ei paranda.
Mõõtmise peensus, mis algajatele tehnikutele silma jääb: indikaator peab näitama rattavelje nihkumist, mitte indikaatori aluse nihkumist rattakoopa suhtes. Kui indikaator on paigaldatud samale korpusele, mille sees ratas pöörleb, ilmneb korpuse paindumine tangentsiaalse jõu mõjul võltslõtkuna. Paigaldage indikaator välisele jäigale raamile, mitte käigukasti korpusele endale. Esimesel korral, kui viisime Jaapani kliendi indekseerimislaual lõtku auditi läbi, vähenes nähtav lõtk 40 protsenti hetkel, kui liigutasime indikaatori aluse käigukasti kaanelt graniidist pinnal olevale eraldi magnetilisele alusele.
Indekseerimisrakenduse tagasilöögi eelarve koostamine
Kui viis allikat on lahti võetud, muutub projekteerimine lihtsaks. Jaotage kogu eelarve viie komponendi vahel, võttes arvesse, et odavaimad vähendused tulevad komponentidest, millel on juba suurim juhitav vahemik, ja kõige kallimad vähendused tulevad sellistest komponentidest nagu hambaprofiil, mis vajavad spetsiaalset geomeetriat.
Kujutage ette Korea autoosade keevitusmasina täppisindekseerivat pöördlauda. Indeksitäpsuse spetsifikatsioon: pluss-miinus 30 kaaresekundit töödeldaval detailil, mis asub ratta keskpunktist 250 mm kaugusel. See teisendatakse lineaarselt pluss-miinus 0,036 mm-ks töödeldava detaili raadiuses, skaleerides pluss-miinus 0,018 mm-ni 125 mm rattavelje korral. Kahesuunalise lõtku kogueelarve: 0,036 mm veljel. Jaotades viie allika vahel iga juhitava vahemiku kitsamas otsas:
Pange tähele, et hambaprofiili komponent moodustab rohkem kui poole kogu eelarvest. See on tüüpiline – hambaprofiili kliirens on struktuurilt suurim allikas ja vajab täppiseelarve piiresse mahtumiseks kõige agressiivsemat vähendamist (dupleks-ussi geomeetria). Ülejäänud nelja komponenti on lihtsam eraldi kontrollida ja nende panus on proportsionaalselt väiksem.
Dupleksne (tagasilöögivastane) ussiülekande tehnoloogia
Dupleks-ussil on iga keerme parema ja vasaku külje vahel väike tahtlik keerme sammu erinevus. Sammu erinevus loob hamba paksuse, mis varieerub piki ussi pikkust – ühest otsast õhem, teisest paksem.
Ussi aksiaalne libistamine ratta suhtes muudab hambumise aksiaalset asendit ja seega ka seda, milline hamba paksus ratta hammastega kokku puutub. Ussi paksema otsa poole liigutades hambaprofiili vahe väheneb. Teises suunas liigutades vahe suureneb. Sama hammasrataspaar kohandub laia lõtkuvahemikuga ilma midagi uuesti töötlemata.
Tüüpiline duplekskonstruktsioon muudab lõtku 0,02 mm iga 1 mm aksiaalse ussi liikumise kohta. Ratta tootmistolerantsidega pluss-miinus 0,045 mm katab 2 mm aksiaalne ussi nihe kogu tolerantsivahemiku avatud lõtkust kuni nulllõtkuni. Reguleerimine toimub kokkupanekul vahetükkide ja lukustusmutrite abil ning seadistus kehtib kogu ajami eluea jooksul, kui vahetükke ei vahetata.
Kaks hoiatust dupleksgeomeetria kohta. Esiteks, null lõtku on harva õige eesmärk – nulllõtku korral ei saa määrdekilet tekkida, hõõrdumine suureneb ja kulumine kiireneb. Enamik dupleksrakendusi seab eesmärgiks 0,02–0,04 mm hambaprofiili lõtku, jättes ruumi õlikilele, ilma et see kahjustaks positsioneerimistäpsust. Teiseks, dupleksgeomeetriat ei saa moderniseerida. Uss ja ratas on tehasest saati paarina kokku sobitatud ning standardse ussi asendamine dupleksrattakoopas kaotab reguleerimisvõimaluse täielikult.
Tagasilöögi triiv kasutusea jooksul
Tagasilöök ei ole draivi eluea jooksul konstantne. Kõik viis allikat triivivad omal ajaskaalal ja koguväärtus kasvab iseloomuliku mustri järgi, mida hooldusmeeskonnad saavad jälgida.
Lõtku jälgimine plaaniliste mõõtmiste abil on üks odavamaid saadaolevaid seisukorra jälgimise tehnikaid – 5-minutiline kontroll igal veerandil näitab tekkivat kulumist ammu enne, kui see muul viisil nähtavaks muutub.
Hambaprofiili vahe kasvab töötundide arvuga pidevalt, kuna pronksist rattahambad kuluvad. Tüüpilise tööstusliku ajami hambaprofiili kasv on nimikoormusel 0,003–0,008 mm 1000 töötunni kohta, kroonilise ülekoormuse korral kiireneb see 0,015 mm-ni 1000 töötunni kohta. Laagri radiaalne lõtk kasvab astmeliselt, kui laagrid kuluvad üle oma väsimusläve. Kiilusoone vahe suureneb, kui kiilu soon tagurpidi koormuse all pingestub. Rummu ja võlli sobivus ning soojuspaisumine on sisuliselt konstantsed, välja arvatud juhul, kui midagi katastroofiliselt rikki läheb.
Hooldusmeeskond, kes registreerib lõtku kord kvartalis ja joonistab selle trendi, suudab tavaliselt ennustada käigukasti vahetust kuus kuni kaksteist kuud ette – ammu enne, kui kasvav lõtk hakkab mõjutama väljundi positsioneerimistäpsust või käivitama allavoolu alarme. Terviklike ajamiüksuste kohta sirvige standardseid ussikäigu reduktor valikud, mis hõlmavad tehase tagasilöögi spetsifikatsioone ja enamiku raami suuruste puhul kohapeal reguleerimise sätteid.
Kolm tõelist tagasilöögi kontrollimise juhtumit
Juhtum 1 — Korea tööpinkide indekseerimislaud
Korea autoosade keevitusaparaat vajas uksepiitade keevitusseadmete jaoks neljapositsioonilisel pöördlaual pluss-miinus 30 kaaresekundit indeksitäpsust. Esialgne spetsifikatsioon: standardne 50:1 ussülekande reduktor. Esimese prototüübi mõõdetud lõtk oli 35 kaareminutit – 70 korda suurem kui rakendustolerants. Diagnoos: hambaprofiili kliirens oli veljel domineerivalt 0,12 mm, kusjuures kiiluava lisas veel 0,04 mm. Lahendus: üle minna dupleks-ussülekande ja rattapaarile, mille hambaprofiili sihtmärk oli 0,020 mm, käsitsi paigaldatud paralleelkiil, mis vähendab kiiluava kliirensit 0,005 mm-ni, eellaaditud nurkkontaktlaagrid, mis vähendavad radiaalset lõtku 0,005 mm-ni. Lõplik mõõdetud lõtk: veljel 0,034 mm, mis võrdub pluss-miinus 28 kaaresekundiga – rakendustolerantsi piires väikese marginaaliga. Kogukulu lisatasu standardse reduktoriga võrreldes: umbes 2,4-kordne. Rakendus nõudis seda lisatasu, kuna positsioneerimisviga mõjutas otseselt keevituse kvaliteeti.
Juhtum 2 — Jaapani pooljuhtplaadi staadium
Jaapani pooljuhtseadmete tootja vajas kiipide käitlemise pöördlaval kaaresekundilisest kiiremat positsioneerimist. Lõtku eelarve rattaveljel: 0,005 mm – tunduvalt alla mis tahes ussülekande tehnoloogia praktilise piiri. Diagnoos: ussülekanne oli selle täpsusklassi jaoks vale tehnoloogiavalik. Lahendus: asendada ussülekande kontseptsioon täielikult otseülekandega pöördemomendimootori ja harmoonilise ajami varumootoriga, loobudes ussülekande lähenemisviisist. Õppetund: kui eelarvearvutus näitab, et isegi kõige rangem kontroll iga lõtkuallika üle ei suuda nõuet täita, siis pole vastuseks parem ussülekande tehnoloogia. Vastus on teistsugune käigutehnoloogia. Täisdupleks- ja tihedate laagritega ussülekanded võivad ulatuda veljel umbes 0,02 mm-ni; sellest väiksemate laagrite korral on õigeks vastuseks harmooniline ajam või otseülekanne.
Juhtum 3 – Vietnami tekstiilist kangastelgede positsioneerija
Vietnami tekstiilikangastelgede ehitaja teatas pärast nelja-kuulist töötamist niidi positsioneerimisajami „mürarikkast tagasikäigust“. Esialgne eeldus: kulunud pronksratas vajab väljavahetamist. Lõtku mõõtmine näitas veljel 0,42 mm, mis on tehase spetsifikatsioonist 0,18 mm tunduvalt üle. Lagunemisdiagnoos: hambaprofiil oli kasvanud vaid tagasihoidlikult, 0,08 mm-lt 0,12 mm-ni. Peamiseks uueks allikaks oli laagri radiaalne lõtk, mis oli suurenenud tarnimisel 0,02 mm-lt 0,18 mm-ni – kulunud olid laagrid, mitte hammaspaar. Lahendus: vahetage laagrid välja, säilitage originaal uss ja ratas, taastage lõtk 0,16 mm-ni. Kogumaksumus: umbes 8 protsenti kogu hammaspaari vahetusest. Õppetund: mitte iga suurenenud lõtku kaebus ei tähenda kulunud hammasrattaid. Lagunemine enne väljavahetamist säästab raha osade pealt, mis on veel kasutuskõlblikud.
Korduma kippuvad küsimused
K: Kas null tagasilööki on realistlik disainieesmärk?
Peaaegu mitte kunagi. Nulllõtk tähendab, et ussi- ja rattahambad on pidevas kontaktis mõlemal küljel samaaegselt, mis hoiab ära määrdeainekihi tekkimise kokkupuutuvate pindade vahel. Hõõrdumine suureneb, soojuse teke suureneb ja kulumine kiireneb dramaatiliselt. Praktilised „lõtkuvastased“ konstruktsioonid seavad eesmärgiks hambaprofiili lõtku 0,01–0,04 mm – see on piisavalt väike täpseks positsioneerimiseks, kuid piisavalt suur õlifilmi säilitamiseks. Tõelised nulllõtkuga konstruktsioonid (vedruga eelpingestatud poolitatud uss) toimivad, kuid nõuavad hoolikat määrdeaine valikut ja kompromissina lühemat kasutusiga.
K: Kuidas teisendab lõtk lineaarsete ja nurkühikute vahel?
Lineaarne lõtk raadiuses R teisendatakse nurklõtkuks järgmise valemi abil: nurklõtk (radiaanides) = lineaarne (mm) jagatud R-ga (mm). Radiaanide kaareminutiteks teisendamiseks korrutage see 3437,75-ga või kaaresekunditeks teisendamiseks 206265-ga. Näide: 0,05 mm lineaarne lõtk, mõõdetuna 100 mm veljeraadiuses, võrdub 0,0005 radiaaniga, mis võrdub 1,72 kaareminutiga, mis võrdub 103 kaaresekundiga. Sama 0,05 mm 25 mm veljeraadiuses annab 6,88 kaareminutit, mis on neli korda halvem. Määrake alati mõõtmisraadius lineaarse väärtuse kõrval või määrake nurga väärtus otse.
K: Kas ma saan olemasoleva käigukasti lõtku vähendada ilma osi vahetamata?
Mõnikord — oleneb see sellest, milline allikas domineerib. Kui väljundlaagri lõtk on domineeriv allikas, taastab väiksema kliirensiga laagrite asendamine sageli 50 protsenti algsest lõtku eelarvest ilma hammasrattaid puudutamata. Kui kiilu soone lõtk on kiilu kulumise tõttu suurenenud, taastab veidi ülemõõdulise kiilu paigaldamine algse spetsifikatsiooni. Kui hambaprofiili lõtk on domineeriv, ei saa fikseeritud geomeetriaga ussi ja ratast paigale reguleerida – ainus tee on asendamine. Reguleeritava keskpunkti kaugusega konstruktsioonid võimaldavad hambaprofiili teatavat taastumist, kuid ainult selleks mõeldud korpuste puhul. Enne hammasrataste väljavahetamise otsustamist diagnoosige domineeriv allikas.
K: Milline on seos tagasilöögi ja hammasratta täpsusklassi vahel?
Täpsusklass (DIN 5, 6, 7, 8) kontrollib hammastevahelist profiiliviga ja kogu kumulatiivset sammuviga, mitte keskmist lõtku. DIN 5 lihvmassi hammasrattapaaril on tihedam hamba-külje geomeetria kui DIN 8 ainult freesitud hammasrattapaaril, kuid nende keskmise lõtku saab seadistada sarnastele väärtustele. Erinevus seisneb lõtku varieerumises ratta ümber – DIN 5 võib näidata 0,005 mm varieerumist, samas kui DIN 8 näitab 0,030 mm. Rakenduste puhul, kus lõtku varieerumine on oluline (servopositsioneerimine, sujuv liikumise juhtimine), on täpsusklass sama oluline kui keskmine lõtk. Rakenduste puhul, mis vajavad lihtsalt ühtlast tagurpidi asendit, on keskmine lõtk domineeriv spetsifikatsioon.
K: Kuidas mõjutab temperatuur fosforpronksketta ja terasussi lõtku?
Fosforpronksi soojuspaisumistegur on umbes 18 ppm Celsiuse kraadi kohta, samas kui karastatud terasel on see 11 ppm Celsiuse kraadi kohta. Pronksist ratas kasvab temperatuuri tõustes kiiremini kui terasest uss ja korpus. 100 mm läbimõõduga ratta puhul muudab 30 °C temperatuurikõikumine ratta läbimõõtu umbes 0,054 mm võrra – millest suurem osa tähendab otsest hambaprofiili lõtku töötemperatuuril. Seega on külmkäivituse lõtk suurem kui kuumkäigulise lõtk ning täppisrakendused, mis töötavad laias temperatuurivahemikus, peavad projekteerima külmkäivituse olukorra (suurim lõtk) jaoks, tagades samal ajal, et kuumkäigulise korpuse lõtk ei ulatu kunagi nullini.
K: Kas peaksin joonisel lõtku määrama kaareminutites või millimeetrites?
Nii Korea kui ka Jaapani originaalseadmete tootjate spetsifikatsioonides on nurkväärtus tavaliselt esmase spetsifikatsioonina märgitud (nt „maksimaalne kahesuunaline lõtk 12 kaareminuti“) ja teisese võrdluspunktina määratletud raadiuses olev lineaarväärtus (nt „võrdub 0,07 mm-ga 100 mm sammuraadiusel“). Kahekordne spetsifikatsioon välistab tarnija jaoks ebaselguse ja annab kontrollirühmale otsese mõõtmissihi. Ilma määratletud raadiuseta eraldiseisvad lineaarväärtused on mitmetähenduslikud; eraldiseisvad nurkväärtused on täpsed, kuid neid on pingil raskem mõõta. Mõlemad koos muudavad spetsifikatsiooni üheselt mõistetavaks ja kontrollitavaks.
K: Kuidas mõjutab tagasilöök ussiülekande ülekandearvu arvutamist ja kinnitusvalikuid?
Suuremad ülekandearvud tekitavad sama sisendliikumise korral väljundis suurema tagasilöögi, kuna väljund pöörleb sisendühiku kohta vähem. 100:1 ülekandearvu korral, mille velgede tagasilöök on 0,1 mm, on sisendvõlli liikumine enne väljundi tagasipööramist 10 mm – see on konveieril ärritav, kuid kahjutu, servopositsioneeril aga talumatu. Ka kinnitusmeetod on oluline: jagatud rummuga kinnitus ei tekita liigendi lõtku, kuna hõõrdehaardumine on kogu ava ümbermõõdu ulatuses ühtlane, samas kui kiilusoone kinnitusel on alati kiilusoone lõtk. Suure ülekandearvuga täppisrakenduste puhul tuleb lisaks hammasrattapaari lõtku spetsifikatsioonile arvestada nii ülekandearvu valiku kui ka kinnitusvalikuga.
Ussülekande paari lõtk ei ole üksainus number, mille üle tarnijaga läbi rääkida. See on eelarve, mis on kokku pandud viiest sõltumatust allikast, millest igaüks on mõõdetav, igaüks kontrollitav konkreetsete projekteerimismeetmete abil ja igaüks võib oma ajaskaalal kasutusea jooksul nihkuda. Artiklid, mis tsiteerivad „tüüpiliselt 30–60 kaareminutit” ilma jaotust selgitamata, ei jäta projekteerijale teed täpse tulemuse saavutamiseks. Insener, kes jaotuse eelarve osadeks jaotab, iga komponendi ausalt ja mõõdab kokkupandud ajamit eelarve suhtes, saavutab esimesel korral usaldusväärselt rakendustolerantsi.
Korea ja Jaapani OEM-disainimeeskondadele, kes arendavad täppisindekseerimise, tööpinkide või servopositsioneerimise rakendusi, koostab meie insenerikeskus teie täpsusnõudele vastava viieallikalise tagasilöögi analüüsi ja soovitab hammasrattapaari, kinnituse, laagri ja kiipide paigutuse, mis sobib eelarvega. Standardkataloog täppis- ja dupleks-ussiülekandekomplektid katame kogu valiku alates üldisest tööstuslikust kuni indekseerimisklassi rakendusteni. Kohandatud geomeetriaga detailid valmistatakse joonise järgi 6–8 nädala jooksul – küsige tagasilöögi eelarve läbivaatamine teie täpsusspetsifikatsiooniga ja meie meeskond saadab teile viie allika jaotuse ühe Korea tööpäeva jooksul.
Täppisindekseerimis- või positsioneerimisajami projekteerimine?
Saatke täpsusspetsifikatsioon (kaaresekundites või millimeetrites töödeldava detaili raadiuses) ja töötemperatuuri vahemik. Me jagame lõtku eelarve viie allika vahel ja soovitame hammasrattapaari, kinnituse ja laagri kombinatsiooni, mis sobib tolerantsi piiresse.
Toimetaja: Cxm
