THE MODELLING OF TOOTH SURFACE WEAR OF POWER TRANSMISSION SYSTEM ON NEED OF DIAGNOSTICS

HTML
DOWNLOAD

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "THE MODELLING OF TOOTH SURFACE WEAR OF POWER TRANSMISSION SYSTEM ON NEED OF DIAGNOSTICS"

Wacława Majewska
6 lat temu
Przeglądów:

1 ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ 28 Seria: TRANSPORT z. 69 Nr l Bgusław ŁAZARZ, Grzegrz PERUŃ MODELOWANIE ZUYCIA POWIERZCHNI ROBOCZYCH ZĘBÓW KÓŁ PRZEKŁADNI PRACUJĄCYCH W UKŁADZIE NAPĘDOWYM NA POTRZEBY DIAGNOSTYKI Streszczenie. W artyule przedstawin wynii bada symulacyjnych i labratryjnych wpływu zuŝycia pwierzchni rbczych zębów na prędć drga pprzecznych wału przeładni. Badaniami bjęt jedną z występujących w przeładniach zębatych frm zuŝycia wyruszania, pwszechnie nazywaną pittingiem. Badania dwiadczalne zrealizwan na stanwisu FZG, natmiast badania symulacyjne z wyrzystaniem mdelu dynamiczneg teg stanwisa, rzbudwaneg mŝliwć symulacji zuŝycia zębów ół. THE MODELLING OF TOOTH SURFACE WEAR OF POWER TRANSMISSION SYSTEM ON NEED OF DIAGNOSTICS Summary. The paper presents simulatin and labratry investigatin results f gear tth surface pitting wear influence n shaft transverse vibratin velcity. Labratry investigatin was carry ut n FZG stand. In simulatin investigatin dynamic mdel f FZG stand expanded t gear tth pitting wear simulatin was used. 1. WPROWADZENIE Głównym zadaniem diagnstyi jest wyrycie wad przeładni we wczesnym stadium, zanim dprwadzą ne d stanu awaryjneg. Pdstawwymi metdami diagnstyi przeładni zębatych są metdy drganiwe. W pratyce przemysłwej parametrem stanu jest bardz częst wartć suteczna prędci lub przyspiesze drga budwy lub wałów przeładni. W resie esplatacji przeładnia pwinna być pddawana regularnym badanim diagnstycznym. Z bada [5, 7 wynia, Ŝe błąd prfilu, wywłany równmiernym na całym le zuŝyciem ciernym zębów, pwduje wzrst sładwych widmwych związanych z częsttliwcią zazębienia, przy czym jest t częst bardziej widczne w wyŝszych harmnicznych niŝ w częsttliwci pdstawwej. ZuŜycie cierne pwierzchni rbczych zębów jest na gół zbliŝne dla wszystich zębów i prwadzi d pdwyŝszenia sił dynamicznych, tóre p pewnym czasie ustalają się na stałym pzimie pmim dalszeg pstępu zuŝycia [5.

2 92 B. Łazarz, G. Peru W ramach niniejszej pracy pdjęt próbę mdelwania zuŝycia pwierzchni zębów ół, c pzwli wyrzystać mdel d celów diagnstycznych. 2. PROCESY ZUYCIA W PRZEKŁADNIACH ZĘBATYCH Sutiem prcesu uŝytwania bietu jest występwanie jeg niesprawnci i uszdze. Za uszdzenie uwaŝa się najczęciej zdarzenie lswe, w wyniu tóreg dchdzi d czaswej lub stałej niezdatnci, natmiast za niesprawnć zdarzenie lswe, w wyniu tóreg następuje zmiana parametrów esplatacyjnych bez utraty zdatnci d pracy. Z analizy literatury wynia, Ŝe przyczynę więszci uszdze lub niesprawnci stanwią prcesy triblgiczne. Z teg pwdu uzasadnine jest prgnzwanie intensywnci tych prcesów, c pzwala juŝ na etapie prjetwania, przy załŝeniu dpuszczalnych wartci zuŝycia, szacwać trwałć urządzenia. Ze względu na róŝnrdnć frm raz bra jednej gólnej terii zuŝycia, pdejmwane są próby pisu jeg intensywnci w nretnej lasie węzłów tarcia. Prcesy triblgiczne zachdzące w przeładniach zębatych z pwdu występwania tczenia z plizgiem, naleŝą d najbardziej smpliwanych. Spród najwaŝniejszych prcesów zuŝycia ół zębatych w przeładniach smarwanych naleŝy wymienić [6: zuŝycie cierne, zuŝycie zmęczeniwe pwierzchniwe, zacieranie, fretting, fretting rzję, plastyczną mardefrmację zuŝycie dształceniwe. 3. BADANIA SYMULACYJNE KÓŁ Z ZUYTYMI ZĘBAMI ZuŜycie pittingwe, będące jedną z frm pwierzchniweg zuŝycia zmęczeniweg, zamdelwan zgdnie z [1 przez zmianę amplitudy i fazy charaterystyi sztywnci zazębienia raz wzrst współczynnia tarcia międzyzębneg. Badania symulacyjne prwadzn dla ół zębatych, dla tórych przeprwadzn dstrjenie mdelu [3, 4 stanwisa FZG [2, a tórych parametry gemetryczne przedstawin w tabeli 1. Prędć brtwa ła wynsiła ł 18 br./min, mment bciąŝenia M=33 Nm, c dpwiadał bciąŝeniu jednstwemu 2,15 MPa. Badania prwadzn dla ół nwych (bez zuŝycia) raz z zuŝyciem pittingwym pwierzchni rbczych zębnia i ła. Wygląd zębnia z wyraźnie dstrzegalnym zuŝyciem pittingwym pwierzchni rbczych zębów przedstawin na rys. 1. Analizm pddan sygnały prędci drga w łŝysu wału ła przeładni badanej stanwisa FZG. D analiz wyrzystan transfrmatę Furiera raz transfrmatę Wignera- Ville a z nem filtracyjnym Chi-Williamsa pisaną zaleŝncią: WVD x τ + 2 τ 2 + j 2 ( t f ) x t x t e π ft, * dτ =

Mdelwanie zuŝycia pwierzchni rbczych zębów ół przeładni 93 gdzie: x(t) sygnał analizwany, x*(t) sygnał zesplny sprzęŝny z x(t), τ przesunięcie w dziedzinie czasu.

3 Mdelwanie zuŝycia pwierzchni rbczych zębów ół przeładni 93 gdzie: x(t) sygnał analizwany, x*(t) sygnał zesplny sprzęŝny z x(t), τ przesunięcie w dziedzinie czasu. Na rysunach 2 i 3 przedstawin symulwany przebieg czaswy (res 12 brtów ła) raz widm prędci drga wału ła w przypadu przeładni dpwiedni bez raz z zuŝyciem pwierzchni rbczych zębów. Tablica 1 Parametry ół zębatych przeładni badanej stanwisa FZG Liczba zębów zębnia, z 1 [- 19 Liczba zębów ła, z 2 [- 3 Kąt pchylenia linii zęba, β [º 15 Współczynni przesunięcia zarysu zębnia, x 1 [-,5 Współczynni przesunięcia zarysu ła, x 2 [-,295 Mduł nminalny, m n m 3,5 Nminalny ąt przypru, α [º 2 Odległć si współpracujących ół, a w m 91,5 Szerć zazębienia, b m 56 Wsaźni zazębienia, ε α [- 1,36 Rys. 1. Pitting na pwierzchniach rbczych zębów zębnia Fig. 1. Pitting n the tth surface x Częsttliwć, Hz Rys. 2. Przebieg czaswy raz widm prędci drga wału ła przeładni bez zuŝycia pwierzchni rbczych zębów Fig. 2. Wheel withut pitting wear n the tth surface shaft vibratin velcity time curse and spectrum

94 B. Łazarz, G. Peru.3 - - -.3 -.5.1.15.2.25.3.35.4 3.5 4 x 1-3 3 2.5 2 1.5 1.5 5 1 15 2 25 3 35 4 45 5 Częsttliwć, Hz Rys. 3. Przebieg czaswy raz widm prędci drga wału ła przeładni z zuŝyciem pittingwym pwierzchni rbczych zębów Fig.

dla bu symulwanych przypadów. Rys. 4. Czasw-częsttliwciwy rzład Wignera Ville a sygnału prędci drga wału ła dla przeładni nwej raz z zuŝyciem pittingwym pwierzchni rbczych zębów Fig. 4. Wigner-Ville time frequency distributin f wheel shaft vibratin velcity signal fr new gear and gear with pitting wear n the tth surface 4.

4 94 B. Łazarz, G. Peru x Częsttliwć, Hz Rys. 3. Przebieg czaswy raz widm prędci drga wału ła przeładni z zuŝyciem pittingwym pwierzchni rbczych zębów Fig. 3. Wheel with pitting wear n the tth surface shaft vibratin velcity time curse and spectrum Na rysunu 4 przedstawin czasw-częsttliwciwe rzłady Wignera Ville a sygnałów prędci drga pprzecznych wału ła dla bu symulwanych przypadów. Rys. 4. Czasw-częsttliwciwy rzład Wignera Ville a sygnału prędci drga wału ła dla przeładni nwej raz z zuŝyciem pittingwym pwierzchni rbczych zębów Fig. 4. Wigner-Ville time frequency distributin f wheel shaft vibratin velcity signal fr new gear and gear with pitting wear n the tth surface 4. BADANIA DOŚWIADCZALNE KÓŁ Z ZUYTYMI ZĘBAMI Badania dwiadczalne przeprwadzn na stanwisu FZG (rys. 5). Parametry ół zębatych pddanych badanim były identyczne z przedstawinymi w tabeli 1 z wyjątiem szerci, tóra wynsiła 2 mm. Prędć brtwa ła wynsiła ł 18 br./min, mment bciąŝenia M=26 Nm, c dpwiadał bciąŝeniu jednstwemu 4,1 MPa. Pdczas bada rejestrwan przebiegi prędci drga pprzecznych raz sygnały płŝenia wału zębnia i ła. Na rysunach 5 i 6 przedstawin zarejestrwany przebieg czaswy raz widm prędci drga wału ła w przypadu przeładni dpwiedni bez raz z zuŝyciem pwierzchni rbczych zębów. Rzłady Wignera Ville a dla bu przypadów przedstawin na rysunu 7.

5 Mdelwanie zuŝycia pwierzchni rbczych zębów ół przeładni 95.6 ga d r ć Częsttliwć, Hz Rys. 5. Przebieg czaswy raz widm prędci drga wału ła przeładni bez zuŝycia pwierzchni rbczych zębów Fig. 5. Wheel withut pitting wear n the tth surface shaft vibratin velcity time curse and spectrum.6 ga d r ć Częsttliwć, Hz Rys. 6. Przebieg czaswy raz widm prędci drga wału ła przeładni z zuŝyciem pittingwym pwierzchni rbczych zębów Fig. 6. Wheel with pitting wear n the tth surface shaft vibratin velcity time curse and spectrum Rys. 7. Czasw-częsttliwciwy rzład Wignera Ville a sygnału prędci drga wału ła dla przeładni nwej raz z zuŝyciem pittingwym pwierzchni rbczych zębów [8 Fig. 7. Wigner-Ville time frequency distributin f wheel shaft vibratin velcity signal fr new gear and gear with pitting wear n the tth surface [8

6 96 B. Łazarz, G. Peru 5. PODSUMOWANIE Przedstawine wynii stanwią wstęp d dalszych bada nad wpływem zuŝycia na wibratywnć przeładni zębatych. Przewiduje się dalszą rzbudwę mdelu, ta aby stał się mŝliwe symulwanie innych rdzajów zuŝycia występujących w przeładniach, c pzwli wyrzystać mdel d celów diagnstyi. Na pdstawie zaprezentwanych wyniów bada mŝna stwierdzić, Ŝe pitting przyczynia się d wzrstu niestacjnarnych zaburze sygnałów drganiwych, c mŝna dstrzec w pstaci ilciwych i jaciwych zmian rzładów WV. Bibligrafia 1. Chy F., Plyshchu V., Zarajse J., Handschuh R., Twnsen D.: Analysis f the effects f surface pitting and wear n the vibratin f a gear transmissin system. Triblgy Internatinal, Vl. 29, N. 1, Dąbrwsi Z., Radwsi S., Wil A.: Dynamia przeładni zębatych Badania i symulacja w prjetwaniu esplatacyjnie zrientwanym. Wydawnictw i Załad Pligrafii Instytutu Technlgii Esplatacji, Warszawa Katwice Radm Łazarz B., Peru G.: Identificatin and verificatin f simulatin mdel f gears wring in circulating pwer system. Diagnstya, nr 4 (52)/ Łazarz B., Peru G.: Mdelwanie przeładni zębatych pracujących w uładzie mcy rąŝącej. XXXV Ogólnplsie Sympzjum Diagnstya Maszyn, Węgiersa Góra Müller L.: Przeładnie zębate dynamia. WNT, Warszawa Nadlny K.: Triblgia ół zębatych. Zagadnienia trwałci i niezawdnci. Wydawnictw i Załad Pligrafii ITE, Radm Wil A., Łazarz B., Madej H.: Badania symulacyjne zuŝycia zębów ół na ptrzeby diagnstyi przeładni. Przegląd Mechaniczny, Nr 3-4, Wil A., Łazarz B., Madej H.: Metdy przetwarzania sygnałów drganiwych w diagnzwaniu przeładni zębatych. 3 rd Internatinal Cngress f Technical Diagnstics Diagnstics 24. Recenzent: Prf. dr hab. inŝ. Zbigniew Dąbrwsi Praca wynana w ramach prjetu BK-293/RT2/29

Podobne dokumenty

WPŁYW USZKODZEŃ KÓŁ ZĘBATYCH NA DRGANIA WAŁÓW PRZEKŁADNI PRACUJĄCEJ W UKŁADZIE MOCY KRĄŻĄCEJ

ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ 2008 Seria: TRANSPORT z. 64 Nr kol. 1803 Bogusław ŁAZARZ, Grzegorz PERUŃ WPŁYW USZKODZEŃ KÓŁ ZĘBATYCH NA DRGANIA WAŁÓW PRZEKŁADNI PRACUJĄCEJ W UKŁADZIE MOCY KRĄŻĄCEJ