Роликті тізбектердің көпбұрышты әсері және оның көріністері

Роликті тізбектердің көпбұрышты әсері және оның көріністері

Механикалық беріліс қорабы саласында,роликті тізбектерқарапайым құрылымына, жоғары жүк көтергіштігіне және жоғары шығындар тиімділігіне байланысты өнеркәсіптік өндіріс желілерінде, ауыл шаруашылығы техникасында, автомобиль өндірісінде, логистикада және басқа да қолданбаларда кеңінен қолданылады. Дегенмен, роликті тізбектің жұмысы кезінде «көпбұрыш әсері» деп аталатын құбылыс берілістің тегістігіне, дәлдігіне және қызмет көрсету мерзіміне тікелей әсер етеді, бұл оны инженерлер, сатып алу персоналы және жабдықты жөндеушілер мұқият түсінуі керек негізгі сипаттамаға айналдырады.

Біріншіден, көпбұрышты әсерді ашу: Роликті тізбектердің көпбұрышты әсері дегеніміз не?

Көпбұрышты әсерді түсіну үшін алдымен роликті тізбектің негізгі беріліс құрылымын қарастыруымыз керек. Роликті тізбекті беріліс негізінен жетектегі жұлдызшадан, жетектегі жұлдызшадан және роликті тізбектен тұрады. Жетектегі жұлдызша айналған кезде, жұлдызша тістерінің роликті тізбек буындарымен түйісуі жетектегі жұлдызшаға қуат береді, бұл өз кезегінде кейінгі жұмыс механизмдерін басқарады. «Көпбұрышты әсер» деп аталатын құбылыс, сондай-ақ «көпбұрышты әсер қателігі» деп аталады, онда тізбектің жұлдызша айналасындағы орам сызығы көпбұрышты пішінді құрайтын, тізбектің лездік жылдамдығы мен жетектегі жұлдызшаның лездік бұрыштық жылдамдығы периодты ауытқуларды көрсететін роликті тізбекті берілістегі құбылысты білдіреді. Қарапайым тілмен айтқанда, жұлдызша айналған кезде тізбек тұрақты сызықтық жылдамдықпен қозғалмайды, керісінше, көпбұрыштың шеті бойымен қозғалғандай, оның жылдамдығы үздіксіз өзгеріп отырады. Тиісінше, жетектегі жұлдызша да тұрақты бұрыштық жылдамдықпен айналады, бірақ жылдамдықтың периодты ауытқуларын бастан кешіреді. Бұл ауытқу ақаулық емес, роликті тізбекті беріліс құрылымының ажырамас сипаттамасы, бірақ оның әсерін елемеуге болмайды.

Екіншіден, шығу тегін анықтау: көпбұрыш эффектісінің принципі

Көпбұрышты әсер ролик тізбектері мен жұлдызшаларының құрылымдық сипаттамаларынан туындайды. Біз оның генерация процесін келесі негізгі қадамдар арқылы анық түсіне аламыз:

(I) Шынжыр мен жұлдызшаның торлы конфигурациясы

Ролик шынжыры жұлдызшаға оралған кезде, жұлдызша бірнеше тістен тұратын дөңгелек компонент болғандықтан, шынжырдың әрбір буыны жұлдызша тісімен торланған кезде, шынжырдың ортаңғы сызығы бірнеше сынық сызықтардан тұратын тұйық қисық түзеді. Бұл қисық кәдімгі көпбұрышқа ұқсайды (сондықтан «көпбұрыш эффектісі» деп аталады). Бұл «көпбұрыштың» бүйірлерінің саны жұлдызшадағы тістер санына тең, ал «көпбұрыштың» бүйір ұзындығы шынжыр қадамына (екі көршілес роликтің центрлері арасындағы қашықтық) тең.

(II) Жетекші жұлдызшаның қозғалыс берілісі

Жетекші жұлдызша тұрақты бұрыштық жылдамдық ω₁ кезінде айналғанда, жұлдызшадағы әрбір тістің шеңбер бойымен айналу жылдамдығы тұрақты болады (v₁ = ω₁ × r₁, мұндағы r₁ - жетекші жұлдызшаның қадам радиусы). Дегенмен, шынжыр мен жұлдызша арасындағы торлау нүктесі жұлдызша тісінің профилі бойымен үнемі өзгеріп отыратындықтан, торлау нүктесінен жұлдызша орталығына дейінгі қашықтық (яғни, лездік бұрылыс радиусы) жұлдызша айналған сайын периодты түрде өзгеріп отырады. Атап айтқанда, шынжыр роликтері жұлдызша тістері арасындағы ойық түбіне ұқыпты орналасқанда, торлау нүктесінен жұлдызша орталығына дейінгі қашықтық минималды болады (шамамен жұлдызша тісінің түбірінің радиусы); шынжыр роликтері жұлдызша тістерінің ұштарына тигенде, торлау нүктесінен жұлдызша орталығына дейінгі қашықтық максималды болады (шамамен жұлдызша тісінің ұшының радиусы). Лездік бұрылыс радиусының бұл периодты өзгерісі шынжырдың лездік сызықтық жылдамдығының ауытқуына тікелей әкеледі.

(III) Жетекші жұлдызшаның бұрыштық жылдамдығының ауытқуы

Тізбек қатты беріліс компоненті болғандықтан (беріліс кезінде созылмайтын деп саналады), тізбектің лездік сызықтық жылдамдығы тікелей жетектелген жұлдызшаға беріледі. Жетектелген жұлдызшаның лездік бұрыштық жылдамдығы ω₂, тізбектің лездік сызықтық жылдамдығы v₂ және жетектелген жұлдызшаның лездік айналу радиусы r₂' ω₂ = v₂ / r₂' қатынасын қанағаттандырады.

Тізбектің лездік сызықтық жылдамдығы v₂ өзгеретіндіктен, жетектелген жұлдызшаның торлану нүктесіндегі лездік айналу радиусы r₂' да жетектелген жұлдызшаның айналуымен периодты түрде өзгереді (принцип жетектелген жұлдызшамен бірдей). Бұл екі фактор бірге жұмыс істейді, жетектелген жұлдызшаның лездік бұрыштық жылдамдығы ω₂ күрделірек периодты ауытқуларды көрсетеді, бұл өз кезегінде бүкіл беріліс жүйесінің шығыс тұрақтылығына әсер етеді.

Үшіншіден, көрнекі презентация: көпбұрыш эффектінің нақты көріністері

Көпбұрышты әсер роликті тізбекті беріліс жүйелерінде көптеген жолдармен көрінеді. Ол тек беріліс дәлдігіне әсер етіп қана қоймай, сонымен қатар діріл, шу және басқа да мәселелерді тудырады. Ұзақ мерзімді пайдалану компоненттердің тозуын жеделдетіп, жабдықтың қызмет ету мерзімін қысқартуы мүмкін. Нақты көріністерге мыналар жатады:

(1) Беріліс жылдамдығының мерзімді ауытқуы

Бұл көпбұрыш әсерінің ең тікелей және негізгі көрінісі. Тізбектің лездік сызықтық жылдамдығы да, жетектелген жұлдызшаның лездік бұрыштық жылдамдығы да жұлдызша айналған кезде мерзімді ауытқуларды көрсетеді. Бұл ауытқулардың жиілігі жұлдызшаның айналу жылдамдығымен және тістер санымен тығыз байланысты: жұлдызшаның жылдамдығы неғұрлым жоғары және тістер неғұрлым аз болса, жылдамдық ауытқуларының жиілігі соғұрлым жоғары болады. Сонымен қатар, жылдамдық ауытқуларының амплитудасы тізбек қадамымен және жұлдызша тістер санымен де байланысты: тізбек қадамы неғұрлым үлкен және жұлдызша тістері неғұрлым аз болса, жылдамдық ауытқуларының амплитудасы соғұрлым үлкен болады.

Мысалы, тістері аз (мысалы, z = 10) және қадамы үлкен (мысалы, p = 25,4 мм) роликті тізбекті жетек жүйесінде, жетек жұлдызшасы жоғары жылдамдықпен айналғанда (мысалы, n = 1500 айн/мин), шынжырдың лездік сызықтық жылдамдығы кең диапазонда ауытқып, жетектелген жұмыс механизмінде (мысалы, конвейер таспасында, станок шпиндельінде және т.б.) байқалатын «секірулер» тудыруы мүмкін, бұл беріліс дәлдігі мен жұмыс сапасына айтарлықтай әсер етеді. (2) Соққы және діріл

Тізбек жылдамдығының кенеттен өзгеруіне байланысты (бір зигзаг бағытынан екіншісіне), тізбек пен жұлдызша арасындағы торлау процесінде мерзімді соққы жүктемелері пайда болады. Бұл соққы жүктемесі тізбек арқылы жұлдызша, білік және мойынтіректер сияқты компоненттерге беріліп, беріліс жүйесінде діріл тудырады.

Діріл жиілігі сонымен қатар жұлдызшаның айналу жылдамдығымен және тістер санымен байланысты. Діріл жиілігі жабдықтың табиғи жиілігіне жақындағанда немесе сәйкес келгенде, резонанс пайда болуы мүмкін, бұл діріл амплитудасын одан әрі күшейтеді. Бұл жабдықтың қалыпты жұмысына әсер етіп қана қоймай, сонымен қатар компоненттердің босап, зақымдалуына, тіпті қауіпсіздік апаттарына әкелуі мүмкін.

(3) Шудың ластануы

Соққы мен діріл шудың негізгі себептері болып табылады. Роликті тізбекті беріліс кезінде шынжыр мен жұлдызша арасындағы тордың әсері, шынжыр бұрыштарының соқтығысуы және жабдық рамасына берілетін дірілден туындайтын құрылымдық шу роликті тізбекті беріліс жүйелерінің шуына ықпал етеді.

Полигон әсері неғұрлым айқын болса (мысалы, үлкенірек қадам, аз тістер, жоғары айналу жылдамдығы), соққы мен діріл соғұрлым күшті болады және шу соғұрлым көп болады. Жоғары шу деңгейіне ұзақ уақыт әсер ету операторлардың есту қабілетіне ғана емес, сонымен қатар өндірісті басқаруға және байланысқа кедергі келтіріп, жұмыс тиімділігін төмендетеді.

(IV) Компоненттердің тозуының артуы

Циклдік соққы жүктемелері мен діріл ролик шынжырлары, жұлдызшалар, біліктер және мойынтіректер сияқты компоненттердің тозуын жеделдетеді. Атап айтқанда:

Шынжырдың тозуы: Соққы шынжыр роликтері, втулкалары және түйреуіштері арасындағы жанасу кернеуін арттырады, тозуды жеделдетеді және шынжырдың қадамын біртіндеп ұзартады (әдетте «шыңырақтың созылуы» деп аталады), бұл көпбұрыш әсерін одан әрі күшейтеді.

Тісжелкеннің тозуы: Тісжелкеннің тістері мен шынжырлы роликтер арасындағы жиі соқтығысу мен үйкеліс тіс бетінің тозуына, тіс ұшының қайралуына және тіс түбірінің жарықтарына әкелуі мүмкін, бұл тісжелкеннің торлау өнімділігінің төмендеуіне әкеледі.

Білік пен мойынтіректердің тозуы: Білік пен мойынтіректерге қосымша радиалды және осьтік жүктемелердің әсерінен діріл және соққы әсер етеді, бұл мойынтіректің домалау элементтерінің, ішкі және сыртқы қырларының және мойынтіректерінің тозуын жеделдетеді, мойынтіректердің қызмет ету мерзімін қысқартады және тіпті біліктің майысуына әкеледі.

(V) Беріліс тиімділігінің төмендеуі

Көпбұрышты әсерден туындаған соққы, діріл және қосымша үйкеліс шығындары роликті тізбекті беріліс жүйелерінің беріліс тиімділігін төмендетеді. Бір жағынан, жылдамдықтың ауытқуы жұмыс механизмінің тұрақсыз жұмысына әкелуі мүмкін, бұл ауытқулардан туындаған қосымша жүктемелерді жеңу үшін көбірек энергияны қажет етеді. Екінші жағынан, тозудың жоғарылауы компоненттер арасындағы үйкеліс кедергісін арттырады, бұл энергия шығынын одан әрі арттырады. Ұзақ мерзімді пайдалану кезінде бұл төмендеген тиімділік жабдықтың энергия тұтынуын айтарлықтай арттырып, өндіріс шығындарын арттыруы мүмкін.

Төртіншіден, ғылыми жауап: көпбұрыш әсерін азайтудың тиімді стратегиялары

Көпбұрышты әсер роликті тізбекті берілістерге тән қасиет болса да және оны толығымен жою мүмкін болмаса да, оны тиісті жобалау, таңдау және техникалық қызмет көрсету шаралары арқылы тиімді түрде азайтуға болады, осылайша беріліс жүйесінің тегістігін, дәлдігін және қызмет ету мерзімін жақсартады. Нақты стратегиялар келесідей:

(I) Тісжегі дизайнын және таңдауын оңтайландыру

Тісжегі тістерінің санын көбейту: Беріліс коэффициенті мен орнату кеңістігінің талаптарын қанағаттандыра отырып, тістіжегі тістерінің санын тиісті түрде көбейту бүйірлер санының «көпбұрыштың» ұзындығына қатынасын азайтуға, лездік бұрылыс радиусындағы ауытқуды азайтуға және осылайша жылдамдық ауытқуларының шамасын тиімді түрде азайтуға мүмкіндік береді. Жалпы алғанда, жетек тістіжегіндегі тістер саны тым аз болмауы керек (әдетте, 17 тістен кем емес ұсынылады). Жоғары жылдамдықты берілістер немесе жоғары тегістікті қажет ететін қолданбалар үшін тістіжегі тістерінің санын көбірек (мысалы, 25 немесе одан да көп) таңдау керек. Тістіжегі қадамының диаметрінің қателерін азайту: Тістіжегі өңдеу дәлдігін жақсарту және тістіжегі қадамының диаметріндегі өндіріс қателері мен дөңгелек бұрылыс қателерін азайту тістіжегі айналу кезінде торлы нүктенің лездік айналу радиусының тегіс өзгеруін қамтамасыз етеді, соққы мен дірілді азайтады.

Арнайы тісті профильдері бар жұлдызшаларды пайдалану: Өте тегіс берілісті қажет ететін қолданбалар үшін арнайы тісті профильдері бар жұлдызшаларды (мысалы, доға тәрізді жұлдызшалар) пайдалануға болады. Доға тәрізді тістер шынжыр мен жұлдызша арасындағы торлау процесін тегістейді, торлау соққысын азайтады және осылайша көпбұрыш әсерінің әсерін жеңілдетеді.

(II) Тізбек параметрлерін дұрыс таңдау

Шынжыр қадамын азайту: Шынжыр қадамы көпбұрыш әсеріне әсер ететін негізгі параметрлердің бірі болып табылады. Қадам неғұрлым кіші болса, «көпбұрыштың» бүйір ұзындығы соғұрлым кіші болады және шынжырдың лездік сызықтық жылдамдығының ауытқуы соғұрлым аз болады. Сондықтан, жүк көтергіштік талаптарына сай бола отырып, қадамы кішірек шынжырларды таңдау керек. Жоғары жылдамдықты, дәл беріліс қолдану үшін кіші қадамдары бар ролик шынжырларын (мысалы, ISO 06B және 08A стандарттары) пайдалану ұсынылады. Жоғары дәлдіктегі шынжырларды таңдау: шынжыр қадамының ауытқуын, роликтің радиалды жүгірісін және втулка түйреуішінің саңылауын азайту сияқты шынжыр өндірісінің дәлдігін жақсарту жұмыс кезінде шынжырдың тегіс қозғалысын қамтамасыз етеді және шынжырдың жеткіліксіз дәлдігінен күшейетін көпбұрыш әсерін азайтады.

Кернеу құрылғыларын пайдалану: Шынжырды кернеу құрылғыларын (мысалы, серіппелі кергіштер және салмақты кергіштер) дұрыс конфигурациялау шынжырдың тиісті керілуін қамтамасыз етеді, жұмыс кезінде шынжырдың босаңсуын және дірілін азайтады, осылайша көпбұрыш әсерінен туындаған соққы мен жылдамдық ауытқуларын азайтады.

(III) Беріліс жүйесінің жұмыс параметрлерін басқару
Беріліс жылдамдығын шектеу: жұлдызша жылдамдығы неғұрлым жоғары болса, көпбұрыш әсерінен туындайтын жылдамдық ауытқуы, соққы және діріл соғұрлым көп болады. Сондықтан, беріліс жүйесін жобалау кезінде беріліс жылдамдығы шынжыр мен жұлдызша сипаттамаларына негізделіп тиісті түрде шектелуі керек. Стандартты роликті шынжырлар үшін рұқсат етілген максималды жылдамдық әдетте өнім нұсқаулығында анық көрсетілген және оны қатаң сақтау керек.

Беріліс коэффициентін оңтайландыру: Тиімді беріліс коэффициентін таңдау және шамадан тыс үлкен коэффициенттерден аулақ болу (әсіресе жылдамдықты төмендететін берілісте) жетектелген жұлдызшаның бұрыштық жылдамдық ауытқуларын азайтуы мүмкін. Көп сатылы беріліс жүйесінде көпбұрыш әсерінің жоғары жылдамдықты сатыға әсерін азайту үшін ең жоғары беріліс коэффициенті төменгі жылдамдық сатысына берілуі керек.

(IV) Жабдықты орнатуды және техникалық қызмет көрсетуді күшейту

Орнату дәлдігін қамтамасыз етіңіз: Роликті тізбекті беріліс жүйесін орнатқан кезде, жетектегі және жетектегі жұлдызша осьтері арасындағы параллелизм қателігінің, екі жұлдызша арасындағы орталық қашықтық қателігінің және жұлдызша ұшының дөңгелек жүгіру қателігінің рұқсат етілген диапазонда екеніне көз жеткізіңіз. Орнату дәлдігінің жеткіліксіздігі жүктеме теңгерімсіздігін және шынжыр мен жұлдызша арасындағы нашар торлануды күшейтіп, көпбұрыш әсерін одан әрі күшейтуі мүмкін.

Үнемі майлау және техникалық қызмет көрсету: Роликті тізбек пен жұлдызшаларды үнемі майлау компоненттер арасындағы үйкелісті, тозуды баяулатуды, шынжыр мен жұлдызшалардың қызмет ету мерзімін ұзартуды, сондай-ақ белгілі бір дәрежеде соққы мен дірілді азайтуға мүмкіндік береді. Жабдықтың жұмыс ортасы мен жағдайларына негізделген тиісті майлағышты (мысалы, май немесе май) таңдап, белгіленген аралықта жабдықты майлап, тексеріп отырыңыз. Тозған бөлшектерді уақтылы ауыстырыңыз: Шынжырда айтарлықтай ұзару байқалғанда (әдетте бастапқы қадамның 3%-нан асатын), роликтің тозуы қатты болғанда немесе жұлдызшаның тісті тозуы белгіленген шектен асып кеткенде, көпбұрыш әсерін күшейтіп, жабдықтың істен шығуына әкелуі мүмкін компоненттердің шамадан тыс тозуын болдырмау үшін шынжырды немесе жұлдызшаны уақтылы ауыстыру қажет.

Бесіншіден, қорытынды
Роликті тізбектердің көпбұрышты әсері олардың беріліс құрылымының ажырамас сипаттамасы болып табылады. Ол беріліс жылдамдығының тұрақтылығына әсер ету, соққы дірілі мен шуын тудыру және компоненттердің тозуын жеделдету арқылы беріліс жүйесінің өнімділігі мен қызмет ету мерзіміне айтарлықтай әсер етеді. Дегенмен, көпбұрышты әсердің принциптері мен нақты көріністерін мұқият түсіну және ғылыми және тиісті азайту стратегияларын (мысалы, жұлдызша мен тізбекті таңдауды оңтайландыру, жұмыс параметрлерін басқару және орнату мен техникалық қызмет көрсетуді күшейту) енгізу арқылы біз көпбұрышты әсердің теріс әсерлерін тиімді түрде азайта аламыз және роликті тізбекті берілістің артықшылықтарын толық пайдалана аламыз.