أسباب ضجيج علبة التروس والحلول المقترحة

تقليديًا، العوامل الثلاثة الرئيسية لتقييم أداء محركات التروس هي سعة التحميل، وعمر التعب، والدقة التشغيلية، والتي غالبًا ما تتجاهل ضوضاء النقل. ومع صدور معايير ISO 14000 وISO 18000 تباعًا، أصبح من الواضح بشكل متزايد أهمية التحكم في ضوضاء نقل حركة محركات التروس. كما أن التطور الصناعي والمتطلبات المفروضة يفرضان شروطًا أكثر صرامة على أخطاء نقل الحركة في علب التروس، ومتطلبات أعلى للتحكم في الضوضاء.

حاليًا، يمكن تحليل العوامل المساهمة في ضوضاء علبة تروس السرعة من عدة جوانب، بما في ذلك تصميم وتmanufacturing والتثبيت والاستخدام وصيانة التروس الداخلية والخارجية المسننة.

أسباب التصميم والتدابير المضادة

1. درجة دقة الترس داخل علبة تروس التروس

عند تصميم علب التروس، غالبًا ما يأخذ المهندسون بعين الاعتبار العوامل الاقتصادية ويحددون درجة دقة الترس بأقل تكلفة ممكنة، مما يؤدي إلى إهمال حقيقة أن درجة الدقة تعد مؤشرًا على ضجيج الترس واللعب. وقد أثبتت جمعية مصنعي التروس الأمريكية (AGMA) من خلال أبحاث واسعة النطاق على التروس أن التروس عالية الدقة تُنتج ضجيجًا أقل بكثير مقارنة بالترسات منخفضة الدقة. ولذلك، ينبغي عند توفر الظروف، رفع درجة دقة الترس قدر الإمكان للحد من الأخطاء في نقل الحركة وكذلك تقليل الضجيج.

2. عرض الترس داخل العلبة

عندما يسمح الفراغ الخاص بالنقل في المخفض، يمكن أن يؤدي زيادة عرض السن إلى تقليل الحمولة الوحدية عند عزم دوران ثابت. هذا يقلل من انحراف السن، ويقلل من إثارة الضوضاء، وبالتالي يقلل من الضوضاء الناتجة عن النقل. تُظهر الأبحاث التي أجراها هـ. أوبيز في ألمانيا أنه عند عزم دوران ثابت، فإن عرض سن أصغر يؤدي إلى ت.Gradient منحنى الضوضاء أعلى مقارنة بعرض سن أكبر. كما أن زيادة عرض السن تزيد من قدرة السن على تحمل الحمولة، وتحسّن قدرة المخفض على تحمل العزم.

3. المسافة بين الأسنان وزاوية الضغط داخل المخفض

يضمن مسافة أصغر بين الأسنان اتصال عدد أكبر من الأسنان في آن واحد، ما يزيد من تداخل الترسين، ويقلل من انحراف الترسين الفردي، ويقلل من الضوضاء الناتجة عن النقل، ويحسّن دقة النقل. ونتيجة لزاوية ترسين تزيد عن زاوية الضغط الأصغر، ونسبة ت_OVERLAP الجانبية الأكبر، فإن زاوية الضغط الأصغر تؤدي إلى ضوضاء تشغيل أقل ودقة أعلى.

4. اختيار معامل تعديل الترسين داخل المخفض

يمكن أن يؤدي اختيار معامل التعديل بشكل صحيح ومعقول ليس فقط إلى تعديل المسافة المركزية، وتجنب التآكل في التروس، وضمان التماثل، وتحسين أداء نقل الحركة، وزيادة القدرة على تحمل الأحمال، وتمديد عمر الترس، بل وأيضًا التحكم الفعّال في اللعب الخلفي، وارتفاع درجة الحرارة، والضجيج. في محركات التروس المغلقة، بالنسبة للتروس ذات الأسطح المعالَجة حراريًا (الصلابة: 350 HBS)، فإن النمط الرئيسي للفشل هو كسر التعب عند جذر السن. ويُبنى تصميم هذا النوع من محركات التروس عمومًا على أساس قوة التعب الانحنائية؛ وعند اختيار معامل الإزاحة، يجب التأكد من أن الأسنان المتداخلة لها نفس قوة الانحناء. أما بالنسبة للتروس ذات الأسطح اللينة (الصلابة <350 HBS)، فإن النمط الرئيسي للفشل هو تقرح التعب. ويُبنى تصميم هذا النوع من محركات التروس عمومًا على أساس قوة التعب بالاتصال؛ وعند اختيار معامل الإزاحة، يجب أن يضمن أعلى قدر ممكن من مقاومة التعب بالاتصال وطول عمر التعب.

القيود المتعلقة باختيار معامل الإزاحة بشكل معقول هي:

(1) التأكد من أن الترس الذي يتم قصه لا يُصاب بالتقاطع (undercut);

(2) ضمان نعومة انتقال الحركة في الترس؛ يجب أن يكون معامل التداخل أكبر من 1، وعادةً أكبر من 1.2;

(3) التأكد من أن طرف السن يمتلك سماكة معينة;

(4) عندما يتشابك زوج من التروس، إذا لامس خط involute عند طرف سن أحد التروس المنحنى الانتقالي عند جذر سن الترس الآخر، وبما أن المنحنى الانتقالي ليس خطاً involute، فإن العمودي المشترك بين ملفات السِنَن عند نقطة التلامس لن يمر عبر نقطة ثابتة، مما يؤدي إلى تغير في نسبة النقل وقد يتسبب في انسداد الترسين. ويجب تجنب هذا "التداخل بالمنحنى الانتقالي" عند اختيار معامل الإزاحة.

5. تقليم ملف الأسنان (تقليم الحافة وتقليم الجذر) وتقويس طرف السن داخل العلبة المخفضة

يتم قطع شكل سنّ الترس عند طرف السن إلى شكل محدب قليلاً مقارنة بالمنحنى اللولبي الصحيح. عندما تشوه قوة خارجية سطح سن الترس، يمكن أن يتجنب هذا التماس مع ترس النقل، ويقلل الضوضاء، ويطيل عمر الترس. ومن المهم ملاحظة أنه يجب تجنب التقليم الزائد، لأن التقليم الزائد يزيد من خطأ شكل السن ويؤثر سلبًا على التماشى.

6. تحليل خصائص إشعاع صوت التروس

عند اختيار تروس ذات أشكال هيكلية مختلفة، يتم إنشاء نموذج لإشعاع الصوت للهيكل المحدد، ويُجرى تحليل ديناميكي لتقييم أولي لضوضاء نظام نقل الحركة بالترس. وهذا يسمح بالاختيار بناءً على متطلبات المستخدم المختلفة (مكان الاستخدام، ما إذا كان دون تدخل بشري، ما إذا كان في مناطق حضرية، أو متطلبات محددة للمباني الأرضية أو تحت الأرضية، أو متطلبات حماية من الضوضاء، أو عدم وجود متطلبات محددة أخرى).

7. سرعة تشغيل مصدر الطاقة لمخفض التروس

تُظهر الاختبارات التي أُجريت على علبة التروس تحت ظروف سرعة مختلفة أن الضوضاء تزداد مع زيادة سرعة دخل علبة التروس.

8. هيكل غلاف علبة التروس

تُظهر الدراسات التجريبية أن استخدام هيكل أسطواني للغلاف مفيد في تقليل الاهتزازات. وفي الظروف نفسها، يكون متوسط مستوى الضوضاء في الهيكل الأسطواني أقل بـ 5 ديسيبل مقارنة بأنواع الهياكل الأخرى. ويتم إجراء اختبار الرنين لهيكل علبة التروس لتحديد مواقع الرنين. ويمكن تحسين صلابة الهيكل وتقليل الاهتزازات وتحقيق خفض في الضوضاء بإضافة ضلوع (ألواح) مناسبة. وفي نظم النقل متعددة المراحل، ينبغي تقليل التغير في نسبة النقل اللحظية إلى الحد الأدنى لضمان انتقال سلس، وانخفاض التأثير والاهتزاز، وانخفاض الضوضاء.

أسباب التصنيع والتدابير المضادة

1. تأثير الأخطاء الداخلية في التروس داخل العلبة

أخطاء تصنيع التروس، بما في ذلك خطأ شكل السن، انحراف الملعب الأساسي، خطأ اتجاه السن، وخطأ الهروب الشعاعي لحلقة الترس، هي الأخطاء الرئيسية التي تسبب الضوضاء في نقل حركة العلب الكوكبية. وهي أيضًا عوامل رئيسية في التحكم بكفاءة نقل الحركة في العلب الكوكبية. سنقوم الآن بشرح موجز لخطأ شكل السن وخطأ اتجاه السن.

التروس ذات أخطاء صغيرة في شكل السن وخامة سطحية منخفضة يكون مستوى ضجيجها أقل بـ 10 ديسيبل من التروس العادية في ظل نفس ظروف الاختبار. والتروس ذات أخطاء صغيرة في ملعب الأسنان يكون مستوى ضجيجها أقل بـ 6 إلى 12 ديسيبل من التروس العادية في ظل نفس ظروف الاختبار. ومع ذلك، إذا كان هناك خطأ في ملعب السن، فإن تأثير الحمل على ضجيج الترس سيقل.

سيؤدي خطأ اتجاه السن إلى عدم نقل القدرة النقلية عبر عرض السن بالكامل. وسوف يُركز مساحة التلامس على أحد الوجهين الطرفيين للسن. وبسبب زيادة الإجهاد الموضعي، سيتشوه السن، مما يؤدي إلى ارتفاع مستوى الضجيج. ومع ذلك، يمكن أن يعوّض تشوه السن تحت الأحمال العالية جزئياً عن خطأ اتجاه السن.

2. التركيز أثناء التجميع والتوازن الديناميكي

سوف يؤدي سوء المحاذاة أثناء التجميع إلى عدم توازن في نظام العمود، كما أن تشابك التروس غير المنتظم (جانب فضفاض، وجانب مشدود) سيزيد من حدة الضجيج. وسوف يؤثر عدم التوازن أثناء تجميع محركات التروس عالية الدقة تأثيراً شديداً على دقة نظام النقل.

3. صلادة سطح الترس داخل المخفض

مع تتطور تكنولوجيا تصلب التواث، أدى القدرة العالية على تحمل الأحمال، والحجم الصغير، والوزن الخفيف، والدقة العالية في نقل الحركة للتواث إلى توسع نطاق ت применها بشكل متزايد. ومع ذلك، فإن عملية التصلب بالكربون المستخدمة للحصول على أسطح التواش الصلبة تسبب تشوه في التواش، مما يؤدي إلى زيادة الضوضاء في نقل الحركة بالتواث وتقصر عمرها الافتراضي. للحد من الضوضاء، يجب تشكيل سطح التواش بدقة. حاليًا، بالإضافة إلى الطرق التقليدية لطحن التواش، تم تطوير طريقة خشط سطح التواش الصلب. تقلل هذه الطريقة من تأثير الدخول والخروج من التواش عن طريق تعديل طرف وأس أسنان كل من التواش القيادية والمُقادة، أو عن طريق تقليل ملف تعريف الأسنان لكليهما، وبالتالي تقلل من الضوضاء في نقل الحركة بالتواث.

4. التتحقق من أداء نظام علبة التسر

ستؤثر دقة تصنيع المكونات وطريقة اختيار المكونات قبل التجميع (التبادلية الكاملة، الاختيار بالمجاميع، الاختيار القطعي، إلخ) على مستوى الدقة للنظام المُجمَّع، كما يقع مستوى الضوضاء ضمن نطاق التأثير أيضًا. لذلك، فإن التحقق (أو المعايرة) من مختلف مؤشرات النظام بعد التجميع أمر بالغ الأهمية للتحكم في ضوضاء النظام.

أسباب التركيب والتدابير المضادة

1. تدابير تقليل الاهتزاز والاعتراض

أثناء تركيب علبة التروس، يجب تجنب حدوث الرنين بين جسم علبة التروس ودعامة القاعدة والأجزاء المتصلة قدر الإمكان لمنع توليد الضوضاء. وغالبًا ما يحدث الرنين في ترس واحد أو أكثر داخل علبة التروس ضمن نطاقات سرعة معينة. وبجانب أسباب التصميم، فإن ذلك مرتبط مباشرة بعدم تحديد موقع الرنين أثناء الاختبار الخالي من الحمل وعدم اتخاذ تدابير مناسبة للحد من الاهتزاز أو العزل. بالنسبة لبعض علب التروس التي تتطلب ضوضاء واهتزازًا منخفضين في النقل، ينبغي اختيار مواد قاعدة ذات متانة عالية وقدرة عالية على التخميد لتقليل الضوضاء والاهتزاز.

2. تعديل الدقة الهندسية للمكونات

إذا لم تكن الدقة الهندسية تفي بمتطلبات المعيار أثناء التركيب، فقد يحدث رنين في مكونات علبة التروس، مما يؤدي إلى إنتاج ضوضاء. ويرتبط هذا مباشرة بتحسين عملية التركيب، وزيادة استخدام الأدوات، وضمان الجودة الشاملة لفريق التجميع.

3. المكونات الفضفاضة

أثناء التثبيت، يمكن أن يؤدي ترخّي المكونات الفردية (مثل آليات ما قبل تحميل المحامل، وآليات تحديد موضع العمود، إلخ) إلى عدم دقة في تحديد موقع النظام، وعَضٍ غير طبيعي، وحركة العمود، والاهتزاز والضجيج. ويستدعي هذا اعتماد نهج تصميم هيكلي لضمان اتصالات مستقرة بين الآليات، واستخدام طرق اتصال متعددة.

4. مكونات ناقل الحركة التالفة

يمكن أن يتسبب التشغيل غير السليم أثناء التثبيت في تلف مكونات ناقل الحركة، مما يؤدي إلى حركة النظام غير الدقيقة أو غير المستقرة؛ ويمكن أن يؤدي تلف الأجزاء المتحركة بسرعة عالية إلى اهتزاز في غشاء الزيت؛ كما يمكن للخطأ البشري أن يسبب عدم توازن ديناميكي في الأجزاء المتحركة؛ وكل هذه العوامل تُنتج اهتزازًا وضجيجًا. يجب مراعاة هذه الأسباب بعناية وتجنبها أثناء التثبيت. ويجب استبدال المكونات التالفة التي لا يمكن إصلاحها لضمان مستوى ضجيج مستقر للنظام.

أسباب الإجراءات التصحيحية المتعلقة بالاستخدام والصيانة
على الرغم من أن الاستخدام الصحيح والصيانة الدقيقة لمخفض السرعة لا يمكنها تقليل مستوى الضوضاء في النظام أو ضمان دقة النقل، إلا أنهما يمكنهما منع تدهور الأداء وتمديد عمر الخدمة.

1. التنظيف الداخلي

إن نظافة الأجزاء الداخلية لمخفض السرعة أمر أساسي لتشغيله الطبيعي. إن دخول أي شوائب أو ملوثات سيؤثر على نظام النقل ويُحدث تلفًا فيه، مما يؤدي إلى إنتاج ضوضاء.

2. درجة حرارة التشغيل

تأكد من تشغيل مخفض السرعة عند درجة الحرارة الطبيعية لمنع تشوه المكونات بسبب ارتفاع درجة الحرارة الزائدة، وضمان تشابك التروس بشكل صحيح، وبالتالي منع زيادة الضوضاء.

3. التزييت في الوقت المناسب واستخدام الزيت الصحيح

التزييت غير السليم والاستخدام الخاطئ للشحوم التزييتية سيتسببان في أضرار جسيمة لا يمكن قياسها على المخفض. عند السرعات العالية، يولد احتكاك سطح سن الدوران كمية كبيرة من الحرارة. ويؤدي التزييت غير السليم إلى تلف أسنان التروس، مما يؤثر على الدقة ويزيد من الضوضاء. يتطلب التصميم وجود فجوة مناسبة في زوج التروس (الفجوة بين الأسطح غير العاملة للأسنان المتداخلة لتعويض التشوه الحراري وتخزين الشحوم التزييتية). ويمكن أن يضمن الاستخدام والاختيار الصحيحان للشحوم التزييتية تشغيل النظام بأمان وفعالية، وإبطاء التدهور، واستقرار مستويات الضوضاء.

4. الاستخدام الصحيح للملخفض

يمكن أن يقلل الاستخدام الصحيح للملخفض من التضرر للعناصر إلى الحد الأدنى ويضمن مستوى ثابت من الضوضاء. تزداد الضوضاء الناتجة عن المخفض مع الحمل، لذا يجب استخدامه ضمن النطاق الطبيعي للحمل.

5. الصيانة الدورية والرعاية

يمكن للصيانة الدورية (مثل تغيير الزيت، واستبدال الأجزاء البالية، وشد المثبتات الفضفاضة، وإزالة الحطام الداخلي، وضبط فراغات المكونات إلى القيم القياسية، والتحقق من الدقة الهندسية، إلخ) أن تحسّن مقاومة العلبة لتدهور مستوى الضوضاء وتحافظ على ظروف تشغيل مستقرة.

إن التحكم في ضوضاء ناقل الحركة هو مشروع منهجي يتضمن العملية بأكملها لتصميم نظام النقل (التروس، الهيكل، الأجزاء المتصلة، المحامل، إلخ)، وتصنيعه، وتركيبه، واستخدامه، وصيانته، بل وحتى استبداله. وهو ما يفرض متطلبات عديدة ليس فقط على المصممين ومنتجي النظام، بل أيضًا على مثبتيه، ومستخدميه، وفنيي الصيانة. فإذا لم يتم التحكم بشكل فعّال في أي جانب من هذه الجوانب، فستفشل جهود التحكم في ضوضاء ناقل الحركة.