Գլանաձև շղթաների բազմանկյունային էֆեկտը և դրա դրսևորումները

Գլանաձև շղթաների բազմանկյունային էֆեկտը և դրա դրսևորումները

Մեխանիկական փոխանցման ոլորտում,գլանաձև շղթաներլայնորեն կիրառվում են արդյունաբերական արտադրական գծերում, գյուղատնտեսական մեքենաներում, ավտոմոբիլային արտադրությունում, լոգիստիկայում և այլ կիրառություններում՝ իրենց պարզ կառուցվածքի, բարձր բեռնատարողության և բարձր ծախսարդյունավետության շնորհիվ: Այնուամենայնիվ, գլանաձև շղթայի շահագործման ընթացքում «պոլիգոնի էֆեկտ» անունով հայտնի երևույթը անմիջականորեն ազդում է փոխանցման տուփի սահունության, ճշգրտության և ծառայության ժամկետի վրա, դարձնելով այն հիմնական բնութագիր, որը ինժեներները, մատակարարման անձնակազմը և սարքավորումների սպասարկողները պետք է մանրակրկիտ հասկանան:

Նախ, բացահայտենք բազմանկյունի էֆեկտը. Ի՞նչ է գլանաձև շղթաների բազմանկյունի էֆեկտը:

Բազմանկյուն էֆեկտը հասկանալու համար նախ պետք է վերանայենք գլանաձև շղթայի փոխանցման հիմնական կառուցվածքը: Գլանաձև շղթայի փոխանցման տուփը հիմնականում բաղկացած է շարժիչ ատամնանիվից, շարժիչ ատամնանիվից և գլանաձև շղթայից: Երբ շարժիչ ատամնանիվը պտտվում է, ատամնանիվների և գլանաձև շղթայի օղակների միացումը հզորությունը փոխանցում է շարժիչ ատամնանիվին, որն էլ իր հերթին շարժում է հետագա աշխատանքային մեխանիզմները: Այսպես կոչված «բազմանկյուն էֆեկտը», որը հայտնի է նաև որպես «բազմանկյուն էֆեկտի սխալ», վերաբերում է գլանաձև շղթայի փոխանցման տուփի այն երևույթին, երբ շղթայի փաթաթվող գիծը ատամնանիվի շուրջ ձևավորում է բազմանկյունաձև ձև, ինչը հանգեցնում է շղթայի ակնթարթային արագության և շարժիչ ատամնանիվի ակնթարթային անկյունային արագության պարբերական տատանումների: Պարզ ասած, երբ ատամնանիվը պտտվում է, շղթան չի շարժվում հաստատուն գծային արագությամբ, այլ, կարծես շարժվելով բազմանկյան եզրով, նրա արագությունը անընդհատ տատանվում է: Համապատասխանաբար, շարժիչ ատամնանիվը նույնպես պտտվում է հաստատուն անկյունային արագությամբ, բայց փոխարենը ունենում է արագության պարբերական տատանումներ: Այս տատանումը անսարքություն չէ, այլ գլանաձև շղթայի փոխանցման կառուցվածքի բնորոշ հատկանիշ է, սակայն դրա ազդեցությունը չի կարելի անտեսել։

Երկրորդ՝ ծագման հետևումը. բազմանկյունի էֆեկտի սկզբունքը

Բազմանկյուն էֆեկտը ծագում է գլանաձև շղթաների և ատամնանիվների կառուցվածքային բնութագրերից: Մենք կարող ենք հստակ հասկանալ դրա առաջացման գործընթացը հետևյալ հիմնական քայլերի միջոցով.

(I) Շղթայի և ատամնանիվի ցանցի կոնֆիգուրացիա

Երբ գլանաձև շղթան փաթաթվում է ատամնանիվների շուրջ, քանի որ ատամնանիվը շրջանաձև բաղադրիչ է, որը բաղկացած է բազմաթիվ ատամներից, երբ շղթայի յուրաքանչյուր օղակ միանում է ատամնանիվների ատամին, շղթայի կենտրոնական գիծը ձևավորում է փակ կոր, որը բաղկացած է մի քանի կոտրված գծերից: Այս կորը նման է կանոնավոր բազմանկյան (այստեղից էլ՝ «պոլիգոնի էֆեկտ» անվանումը): Այս «պոլիգոնի» կողմերի քանակը հավասար է ատամնանիվների վրա ատամների քանակին, իսկ «պոլիգոնի» կողմի երկարությունը հավասար է շղթայի քայլին (երկու հարակից գլանների կենտրոնների միջև հեռավորությունը):

(II) Շարժիչ ատամնանիվի շարժման փոխանցում

Երբ շարժիչ ատամնանիվը պտտվում է հաստատուն ω₁ անկյունային արագությամբ, ատամնանիվների յուրաքանչյուր ատամի շրջագծային արագությունը հաստատուն է (v₁ = ω₁ × r₁, որտեղ r₁-ն շարժիչ ատամնանիվների քայլի շառավիղն է): Սակայն, քանի որ շղթայի և ատամնանիվների միջև միացման կետը անընդհատ փոխվում է ատամնանիվների ատամների պրոֆիլի երկայնքով, միացման կետից մինչև ատամնանիվների կենտրոն հեռավորությունը (այսինքն՝ ակնթարթային պտտման շառավիղը) պարբերաբար փոխվում է ատամնանիվների պտտման ընթացքում: Մասնավորապես, երբ շղթայի գլանները կոկիկորեն տեղավորվում են ատամնանիվների միջև ընկած ակոսի հատակին, միացման կետից մինչև ատամնանիվների կենտրոն հեռավորությունը նվազագույն է (մոտավորապես ատամնանիվների ատամի արմատի շառավիղը). երբ շղթայի գլանները շփվում են ատամնանիվների ծայրերի հետ, միացման կետից մինչև ատամնանիվների կենտրոն հեռավորությունը առավելագույնն է (մոտավորապես ատամնանիվների ատամի ծայրի շառավիղը): Ակնթարթային պտտման շառավղի այս պարբերական փոփոխությունը ուղղակիորեն առաջացնում է շղթայի ակնթարթային գծային արագության տատանումներ:

(III) Շարժվող ատամնանիվի անկյունային արագության տատանումը

Քանի որ շղթան կոշտ փոխանցման բաղադրիչ է (համարվում է անձգվող փոխանցման ընթացքում), շղթայի ակնթարթային գծային արագությունը անմիջապես փոխանցվում է շարժվող ատամնանիվին։ Շարժվող ատամնանիվների ակնթարթային անկյունային արագությունը ω₂, շղթայի ակնթարթային գծային արագությունը v₂ և շարժվող ատամնանիվների ակնթարթային պտտման շառավիղը r₂' բավարարում են ω₂ = v₂ / r₂' կապին։

Քանի որ շղթայի ակնթարթային գծային արագությունը v₂ տատանվում է, շարժվող ատամնանիվի վրա միացման կետում ակնթարթային պտտման շառավիղը r₂' նույնպես պարբերաբար փոխվում է շարժվող ատամնանիվի պտույտի հետ մեկտեղ (սկզբունքը նույնն է, ինչ շարժիչ ատամնանիվինը): Այս երկու գործոնները միասին առաջացնում են շարժվող ատամնանիվի ակնթարթային անկյունային արագության ω₂ ավելի բարդ պարբերական տատանումներ, ինչն էլ իր հերթին ազդում է ամբողջ փոխանցման համակարգի ելքային կայունության վրա:

Երրորդ՝ տեսողական ներկայացում. Պոլիգոն էֆեկտի հատուկ դրսևորումները

Բազմանկյուն էֆեկտը բազմաթիվ ձևերով է դրսևորվում գլանաձև շղթայական փոխանցման համակարգերում: Այն ոչ միայն ազդում է փոխանցման ճշգրտության վրա, այլև առաջացնում է թրթռում, աղմուկ և այլ խնդիրներ: Երկարատև շահագործումը կարող է նաև արագացնել բաղադրիչների մաշվածությունը և կրճատել սարքավորումների կյանքի տևողությունը: Հատուկ դրսևորումներից են հետևյալը.

(1) Փոխանցման արագության պարբերական տատանում

Սա բազմանկյուն էֆեկտի ամենաուղղակի և հիմնական դրսևորումն է: Ե՛վ շղթայի ակնթարթային գծային արագությունը, և՛ շարժվող ատամնանիվի ակնթարթային անկյունային արագությունը պարբերական տատանումներ են ցուցաբերում ատամնանիվի պտտվելուն զուգընթաց: Այս տատանումների հաճախականությունը սերտորեն կապված է ատամնանիվի պտտման արագության և ատամների քանակի հետ. որքան բարձր է ատամնանիվի արագությունը և որքան քիչ են ատամները, այնքան բարձր է արագության տատանումների հաճախականությունը: Ավելին, արագության տատանումների ամպլիտուդը կապված է նաև շղթայի քայլի և ատամնանիվի ատամների քանակի հետ. որքան մեծ է շղթայի քայլը և որքան քիչ են ատամները, այնքան մեծ է արագության տատանումների ամպլիտուդը:

Օրինակ՝ փոքր թվով ատամներով (օրինակ՝ z = 10) և մեծ քայլով (օրինակ՝ p = 25.4 մմ) գլանաձև շղթայի փոխանցման համակարգում, երբ շարժիչ ատամնանիվը պտտվում է մեծ արագությամբ (օրինակ՝ n = 1500 պտ/րոպե), շղթայի ակնթարթային գծային արագությունը կարող է տատանվել լայն միջակայքում՝ առաջացնելով նկատելի «ցատկեր» շարժիչ աշխատանքային մեխանիզմում (օրինակ՝ փոխադրիչ ժապավեն, մեքենագործիքի իլիկ և այլն), լրջորեն ազդելով փոխանցման ճշգրտության և աշխատանքի որակի վրա։ (2) Հարված և տատանում

Շղթայի արագության հանկարծակի փոփոխության պատճառով (մեկ զիգզագաձև ուղղությունից մյուսը), շղթայի և ատամնանիվների միջև միացման գործընթացում առաջանում են պարբերական հարվածային բեռներ։ Այս հարվածային բեռնը շղթայի միջոցով փոխանցվում է այնպիսի բաղադրիչների, ինչպիսիք են ատամնանիվը, լիսեռը և կրողները, առաջացնելով թրթռում ամբողջ փոխանցման համակարգում։

Թրթռման հաճախականությունը կապված է նաև ատամնանիվային մեխանիզմի պտտման արագության և ատամների քանակի հետ։ Երբ տատանման հաճախականությունը մոտենում կամ համընկնում է սարքավորման բնական հաճախականության հետ, կարող է առաջանալ ռեզոնանս, որն էլ ավելի է ուժեղացնում տատանման ամպլիտուդը։ Սա ոչ միայն ազդում է սարքավորման բնականոն աշխատանքի վրա, այլև կարող է առաջացնել բաղադրիչների թուլացում և վնաս, և նույնիսկ հանգեցնել անվտանգության հետ կապված վթարների։

(3) Աղմկային աղտոտում

Հարվածը և թրթռումը աղմուկի հիմնական պատճառներն են: Գլանաձև շղթայի փոխանցման ժամանակ շղթայի և ատամնանիվի միջև ցանցի ազդեցությունը, շղթայի քայլերի բախումը և սարքավորումների շրջանակին փոխանցվող թրթռումից առաջացող կառուցվածքային աղմուկը՝ այս ամենը նպաստում է գլանաձև շղթայի փոխանցման համակարգերի աղմուկին:

Որքան ավելի ցայտուն է բազմանկյուն էֆեկտը (օրինակ՝ ավելի մեծ քայլ, ավելի քիչ ատամներ, ավելի բարձր պտտման արագություն), այնքան ավելի ուժեղ են հարվածը և թրթռումը, և այնքան ավելի մեծ է առաջացող աղմուկը: Բարձր աղմուկի մակարդակի երկարատև ազդեցությունը ոչ միայն ազդում է օպերատորների լսողության վրա, այլև խանգարում է տեղում արտադրության կառավարմանը և հաղորդակցությանը, նվազեցնելով աշխատանքի արդյունավետությունը:

(IV) Բաղադրիչների մաշվածության աճ

Ցիկլիկ հարվածային բեռները և թրթռումը արագացնում են այնպիսի բաղադրիչների մաշվածությունը, ինչպիսիք են գլանաձև շղթաները, ատամնանիվները, լիսեռները և կրողները: Մասնավորապես՝

Շղթայի մաշվածություն. Հարվածը մեծացնում է շղթայի գլանների, թևքերի և քորոցների միջև շփման լարումը, արագացնելով մաշվածությունը և աստիճանաբար երկարացնելով շղթայի քայլը (հայտնի է որպես «շղթայի ձգում»), ավելի սրելով բազմանկյունի էֆեկտը։

Ատամնաճյուղի մաշվածություն. Ատամնաճյուղի ատամների և շղթայի գլանների միջև հաճախակի հարվածներն ու շփումը կարող են առաջացնել ատամի մակերեսի մաշվածություն, ատամի ծայրերի սրացում և ատամի արմատի ճաքեր, ինչը հանգեցնում է ատամնավորի ցանցի միացման արդյունավետության նվազմանը։

Առանցքի և կրողների մաշվածություն. Թրթռումը և հարվածը լիսեռներն ու կրողները ենթարկում են լրացուցիչ շառավղային և առանցքային բեռների, արագացնելով կրողների գլանաձև տարրերի, ներքին և արտաքին ակոսների և լծակների մաշվածությունը, կրճատելով կրողների ծառայության ժամկետը և նույնիսկ առաջացնելով լիսեռի ծռում:

(V) Փոխանցման արդյունավետության նվազում

Բազմանկյուն էֆեկտի պատճառով առաջացած հարվածը, թրթռումը և լրացուցիչ շփման կորուստները նվազեցնում են գլանաձև շղթայական փոխանցման համակարգերի փոխանցման արդյունավետությունը: Մի կողմից, արագության տատանումները կարող են առաջացնել աշխատանքային մեխանիզմի անկայուն աշխատանք, որը պահանջում է ավելի շատ էներգիա՝ տատանումներից առաջացած լրացուցիչ բեռները հաղթահարելու համար: Մյուս կողմից, մաշվածության աճը մեծացնում է բաղադրիչների միջև շփման դիմադրությունը, ինչը հետագայում մեծացնում է էներգիայի կորուստը: Երկարատև շահագործման ընթացքում այս նվազեցված արդյունավետությունը կարող է զգալիորեն մեծացնել սարքավորումների էներգիայի սպառումը և բարձրացնել արտադրական ծախսերը:

Չորրորդ՝ գիտական ​​արձագանք. բազմանկյունի էֆեկտը մեղմելու արդյունավետ ռազմավարություններ

Չնայած բազմանկյուն էֆեկտը գլանաձև շղթայական փոխանցման տուփերի բնորոշ հատկանիշ է և չի կարող լիովին վերացվել, այն կարող է արդյունավետորեն մեղմվել համապատասխան նախագծման, ընտրության և սպասարկման միջոցառումների միջոցով, այդպիսով բարելավելով փոխանցման համակարգի սահունությունը, ճշգրտությունը և ծառայության ժամկետը: Հատուկ ռազմավարություններն են հետևյալը.

(I) Սփրոկետի նախագծման և ընտրության օպտիմալացում

Ատամնաձև ատամների քանակի ավելացում. Փոխանցման տուփի հարաբերակցության և տեղադրման տարածքի պահանջները բավարարելուն զուգընթաց, ատամնանաձև ատամների քանակը համապատասխանաբար մեծացնելը կարող է նվազեցնել կողմերի քանակի և «բազմանկյան» երկարության հարաբերակցությունը՝ նվազեցնելով ակնթարթային շրջադարձային շառավղի տատանումները և այդպիսով արդյունավետորեն նվազագույնի հասցնելով արագության տատանումների մեծությունը: Ընդհանուր առմամբ, շարժիչ ատամնանաձև ատամների քանակը չպետք է չափազանց փոքր լինի (ընդհանուր առմամբ, խորհուրդ է տրվում ոչ պակաս, քան 17 ատամ): Բարձր արագությամբ փոխանցման տուփերի կամ բարձր հարթություն պահանջող կիրառությունների համար պետք է ընտրել ատամնանաձև ատամների ավելի մեծ քանակ (օրինակ՝ 25 կամ ավելի): Ատամնաձև ատամների տրամագծի սխալների նվազեցում. Ատամնաձև ատամների մշակման ճշգրտության բարելավումը և արտադրական սխալների և ատամնանաձև ատամների տրամագծի շրջանաձև վազքի սխալների նվազեցումը ապահովում է միացման կետի ակնթարթային պտտման շառավղի ավելի հարթ փոփոխություններ ատամնանաձև ատամների պտտման ընթացքում՝ նվազեցնելով ցնցումները և թրթռումները:

Հատուկ ատամնավոր պրոֆիլներով աստղանիվների օգտագործումը. Չափազանց հարթ փոխանցման տուփ պահանջող կիրառությունների համար կարող են օգտագործվել հատուկ ատամնավոր պրոֆիլներով աստղանիվներ (օրինակ՝ աղեղաձև աստղանիվներ): Աղեղաձև ատամները շղթայի և աստղանիվների միջև միացման գործընթացը դարձնում են ավելի հարթ, նվազեցնելով միացման ցնցումը և այդպիսով մեղմացնելով բազմանկյուն էֆեկտի ազդեցությունը:

(II) Շղթայի պարամետրերի ճիշտ ընտրություն

Շղթայի քայլի նվազեցում. Շղթայի քայլը բազմանկյուն էֆեկտի վրա ազդող հիմնական պարամետրերից մեկն է: Որքան փոքր է քայլը, այնքան փոքր է «բազմանկյան» կողմի երկարությունը և այնքան փոքր է շղթայի ակնթարթային գծային արագության տատանումը: Հետևաբար, բեռի կրողունակության պահանջները բավարարելուն զուգընթաց, պետք է ընտրել ավելի փոքր քայլերով շղթաներ: Բարձր արագությամբ, ճշգրիտ փոխանցման տուփերի կիրառման համար խորհուրդ է տրվում փոքր քայլերով գլանաձև շղթաներ (օրինակ՝ ISO 06B և 08A ստանդարտներին համապատասխան): Բարձր ճշգրտությամբ շղթաների ընտրություն. Շղթայի արտադրության ճշգրտության բարելավումը, ինչպիսիք են շղթայի քայլի շեղման, գլանաձև ճառագայթային շեղման և թևքի քորոցի բացվածքի նվազեցումը, ապահովում է շղթայի ավելի հարթ շարժում շահագործման ընթացքում և նվազեցնում է բազմանկյուն էֆեկտը, որը սրվում է շղթայի անբավարար ճշգրտությամբ:

Լարման սարքերի օգտագործումը. Շղթայի լարման սարքերի (օրինակ՝ զսպանակավոր և ծանրության լարիչների) ճիշտ կարգավորումը ապահովում է, որ շղթան պահպանի պատշաճ լարվածությունը, նվազեցնելով շղթայի թուլությունը և թրթռումը շահագործման ընթացքում, այդպիսով մեղմելով բազմանկյուն էֆեկտի պատճառով առաջացած հարվածը և արագության տատանումները։

(III) Փոխանցման համակարգի շահագործման պարամետրերի կառավարում
Փոխանցման արագության սահմանափակում. Որքան բարձր է ատամնավոր շղթայի արագությունը, այնքան մեծ են բազմանկյուն էֆեկտի պատճառով արագության տատանումները, հարվածները և թրթռումները: Հետևաբար, փոխանցման համակարգը նախագծելիս փոխանցման արագությունը պետք է համապատասխանաբար սահմանափակվի՝ հիմնվելով շղթայի և ատամնավոր շղթայի տեխնիկական բնութագրերի վրա: Ստանդարտ գլանաձև շղթաների համար առավելագույն թույլատրելի արագությունը սովորաբար հստակ նշված է արտադրանքի ձեռնարկում և պետք է խստորեն պահպանվի:

Փոխանցման հարաբերակցության օպտիմալացում. Փոխանցման ողջամիտ հարաբերակցության ընտրությունը և չափազանց մեծ հարաբերակցություններից խուսափելը (հատկապես արագության նվազեցման փոխանցման դեպքում) կարող է նվազեցնել շարժվող ատամնանիվի անկյունային արագության տատանումները: Բազմաստիճան փոխանցման համակարգում ամենաբարձր փոխանցման հարաբերակցությունը պետք է նշանակվի ցածր արագության աստիճանին՝ բազմանկյուն էֆեկտի ազդեցությունը բարձր արագության աստիճանի վրա նվազագույնի հասցնելու համար:

(IV) Սարքավորումների տեղադրման և սպասարկման ամրապնդում

Ապահովեք տեղադրման ճշգրտությունը. գլանաձև շղթայի փոխանցման համակարգ տեղադրելիս համոզվեք, որ շարժիչ և շարժվող ատամնանիվ առանցքների միջև զուգահեռության սխալը, երկու ատամնանիվների միջև կենտրոնական հեռավորության սխալը և ատամնանիվ ծայրի շրջանաձև ելուստի սխալը թույլատրելի սահմաններում են: Տեղադրման անբավարար ճշգրտությունը կարող է սրել բեռի անհավասարակշռությունը և շղթայի ու ատամնանիվների միջև վատ միացումը, ինչը էլ ավելի է սրում բազմանկյուն էֆեկտը:

Կանոնավոր յուղում և սպասարկում. Գլանաձև շղթայի և ատամնանիվների կանոնավոր յուղումը կարող է նվազեցնել բաղադրիչների միջև շփումը, դանդաղեցնել մաշվածությունը, երկարացնել շղթայի և ատամնանիվների ծառայության ժամկետը, ինչպես նաև որոշակիորեն մեղմացնել հարվածներն ու թրթռումները: Ընտրեք համապատասխան յուղանյութ (օրինակ՝ յուղ կամ քսուք)՝ հիմնվելով սարքավորումների աշխատանքային միջավայրի և պայմանների վրա, և յուղեք ու ստուգեք սարքավորումները սահմանված ժամանակահատվածներում: Անհապաղ փոխարինեք մաշված մասերը. Երբ շղթան ցուցաբերում է զգալի քայլի երկարացում (սովորաբար գերազանցում է սկզբնական քայլի 3%-ը), գլանաձև մաշվածությունը լուրջ է, կամ ատամնանիվների ատամների մաշվածությունը գերազանցում է նշված սահմանը, շղթան կամ ատամնանիվը պետք է անհապաղ փոխարինվեն՝ կանխելու համար բաղադրիչների չափազանց մաշվածությունը, որը կարող է սրել բազմանկյուն էֆեկտը և հնարավոր է՝ հանգեցնել սարքավորումների խափանմանը:

Հինգերորդ, Ամփոփում
Գլանաձև շղթաների բազմանկյուն էֆեկտը դրանց փոխանցման կառուցվածքի անբաժանելի հատկանիշ է: Այն զգալիորեն ազդում է փոխանցման համակարգի աշխատանքի և ծառայության ժամկետի վրա՝ ազդելով փոխանցման արագության կայունության վրա, առաջացնելով ցնցումային թրթռում և աղմուկ, ինչպես նաև արագացնելով բաղադրիչների մաշվածությունը: Այնուամենայնիվ, բազմանկյուն էֆեկտի սկզբունքներն ու հատուկ դրսևորումները մանրակրկիտ հասկանալով և գիտական ​​ու համապատասխան մեղմացնող ռազմավարություններ իրականացնելով (օրինակ՝ ատամնանիվի և շղթայի ընտրության օպտիմալացում, շահագործման պարամետրերի վերահսկում, տեղադրման և սպասարկման ուժեղացում), մենք կարող ենք արդյունավետորեն մեղմել բազմանկյուն էֆեկտի բացասական ազդեցությունները և լիովին օգտագործել գլանաձև շղթայի փոխանցման առավելությունները: