Şanzıman Gürültüsünün Nedenleri ve Önerilen Çözümler

Geleneksel olarak, dişli kutusu performansını değerlendirme konusunda üç ana faktör olan yük kapasitesi, yorulma ömrü ve çalışma doğruluğu dikkate alınır; bununla birlikte iletim gürültüsü genellikle göz ardı edilir. ISO 14000 ve ISO 18000 standartlarının sırayla yayımlanmasıyla birlikte, dişli kutularında iletim gürültüsünü kontrol etmenin önemi giderek daha belirgin hâle gelmiştir. Endüstriyel gelişmeler ve talepler, dişli kutularının iletim hataları konusunda daha katı gereksinimler getirmekte ve gürültü kontrolüne yönelik daha yüksek beklentiler oluşturmaktadır.

Şu anda hız düşürücü dişli kutusu gürültüsüne katkıda bulunan faktörler, iç ve dış eşleşen dişlilerin tasarım, üretim, montaj, kullanım ve bakımı gibi çeşitli yönlerden analiz edilebilir.

Tasarım Nedenleri ve Karşı Önlemler

1. Dişli Kutusu İçindeki Dişlinin Hassasiyet Sınıfı

Dişli kutuları tasarlanırken tasarımcılar genellikle ekonomik faktörleri dikkate alır ve dişli hassasiyet sınıfını mümkün olduğu kadar ekonomik belirler, ancak bu sırada hassasiyet sınıfının dişli gürültüsü ve boşluk açısından bir gösterge olduğunu göz ardı ederler. Amerika Dişli Üreticileri Birliği (GMA), kapsamlı dişli araştırmaları sonucunda yüksek hassasiyetli dişlilerin düşük hassasiyetli dişlilere göre önemli ölçüde daha az gürültü ürettiğini tespit etmiştir. Bu nedenle, koşullar uygunsa hem iletim hatalarını hem de gürültüyü azaltmak için dişli hassasiyet sınıfı mümkün olduğu kadar artırılmalıdır.

2. Redüktör İçindeki Dişli Genişliği

Redüktörlü aktarma sisteminin boşluğu izin verdiği sürece, diş genişliğini artırmak sabit tork altında birim yükü azaltabilir. Bu, dişlerin seklmesini azaltır, gürültü uyarılarını düşürür ve dolayısıyla aktarma gürültüsünü azaltır. Almanya'daki H. Opaz'ın araştırması, sabit tork altında daha küçük diş genişliği, daha büyük diş genişliğine göre daha yüksek gürültü eğimi eğrisine sahip olduğunu göstermektedir. Diş genişliğini artırmak aynı zamanda dişlinin yük taşıma kapasitesini artırır ve redüktörlü sistemin tork kapasitesini iyileştirir.

3. Redüktörlü Aktarma Sistemi İçindeki Diş Adımı ve Basınç Açısı

Daha küçük diş adımı, aynı anda temas eden dişlerin sayısını artırarak diş örtünmesini artırır, bireysel diş seklmesini azaltır, aktarma gürültüsünü düşürür ve aktarma doğruluğunu artırır. Daha küçük basınç açısı, daha büyük diş temas açısı ve yan örtünme oranına bağlı olarak daha düşük çalışma gürültüsüne ve daha yüksek doğruluğa neden olur.

4. Redüktörlü Aktarma Sistemi İçindeki Diş Modifikasyon Katsayısının Seçimi

Modifikasyon katsayısının doğru ve makul bir şekilde seçilmesi, yalnızca merkez mesafesini ayarlamak, dişli alt kesilmesini önlemek, eşmerkezliği sağlamak, dişli iletim performansını artırmak, taşıma kapasitesini yükseltmek ve dişli ömrünü uzatmakla kalmaz, aynı zamanda boşluk, sıcaklık artışı ve gürültüyü de etkili bir şekilde kontrol eder. Kapalı dişli tahriklerinde, sertleştirilmiş diş yüzeyine sahip (sertlik: 350 HBS) dişlilerde ana başarısızlık modu diş kökünde yorulma kırılmasıdır. Bu tür dişli tahrik tasarımı genellikle eğilme yorulma mukavemetine dayanır; yer değiştirme katsayısı seçilirken, eşleşen dişlerin eşit eğilme mukavemetine sahip olması sağlanmalıdır. Yumuşak diş yüzeyli (sertlik <350 HBS) dişlilerde ana başarısızlık modu ise yorulma kabarcıklanmasıdır. Bu tür dişli tahrik tasarımı genellikle temas yorulma mukavemetine dayanır; yer değiştirme katsayısı seçilirken mümkün olan en yüksek temas yorulma mukavemeti ve yorulma ömrü sağlanmalıdır.

Yer değiştirme katsayısının makul bir şekilde seçilmesi için kısıtlamalar şunlardır:

(1) İşlenmekte olan dişlinin alttan kesilmesini önlemek;

(2) Dişli iletiminin düzgün olmasını sağlamak; bindirme oranı 1'den büyük olmalı, genellikle 1,2'den daha büyük olmalıdır;

(3) Diş ucunun belirli bir kalınlığa sahip olmasını sağlamak;

(4) Bir dişli çifti mesh olduğunda, bir dişlinin diş ucundaki involüt eğrisi diğer dişlinin diş dibindeki geçiş eğrisine temas ederse, geçiş eğrisi bir involüt olmadığından, temas noktasında iki diş profilinin ortak normali sabit bir noktadan geçemez ve bu durum iletim oranında değişime neden olabilir ve hatta iki dişlinin kilitlenmesine yol açabilir. Bu "geçiş eğrisi interferansı", yer değiştirme katsayısı seçilirken mutlaka kaçınılmalıdır.

5. Dişli profili budama (kenar budama ve kök budama) ve redüktör içinde diş ucu kavrama

Diş ucundaki diş profili doğru involüt eğrisine kıyasla hafifçe konveks bir şekle sahip olarak kesilir. Dişli diş yüzeyi dış kuvvetlerle deformasyon yaşarsa, eşleşen dişli ile arasındaki girişimi önleyebilir, gürültüyü azaltabilir ve dişlinin ömrünü uzatabilir. Aşırı düzleştirme yapılmaması gerektiği unutulmamalıdır; çünkü aşırı düzleştirme diş profili hatasını artırır ve dişlilere olumsuz etki eder.

6. Dişlinin Ses Yayınlama Karakteristikleri Analizi

Farklı yapısal formlara sahip dişlileri seçerken, özel yapıya yönelik bir ses yayılım modeli oluşturulur ve dinamik analiz gerçekleştirilerek dişli iletim sisteminin gürültüsü önceden değerlendirilir. Bu, farklı kullanıcı gereksinimlerine göre seçim yapılmasına olanak tanır (kullanım yeri, mürettebatsız olup olmaması, şehir merkezinde olup olmaması, yerüstü veya yeraltı binalarına yönelik özel gereksinimler, gürültü koruma gereksinimleri veya başka özel gereksinimlerin olmaması).

7. Dişli Kutusunun Güç Kaynağının Çalışma Hızı

Farklı hız koşullarında dişli kutusunda yapılan testler, gürültünün dişli kutusunun giriş hızının artmasıyla birlikte arttığını göstermektedir.

8. Şanzıman Kovanı Yapısı

Deneysel çalışmalar, silindirik kovan kullanımının titreşim azaltma açısından faydalı olduğunu göstermiştir. Aynı koşullar altında, silindirik kovan diğer kovan türlerine kıyasla ortalama 5 dB daha düşük gürültü seviyesine sahiptir. Dişli kutusu kovanında rezonans yerlerini belirlemek amacıyla rezonans testi yapılır. Uygun nervürlerin (plakaların) eklenmesi, kovanın rijitliğini artırarak titreşimi azaltabilir ve gürültüyü düşürebilir. Çok kademeli iletim sistemlerinde, iletimin yumuşak olabilmesi, darbe ve titreşimin düşük olması ve düşük gürültü elde edilmesi için ani iletim oranı değişikliği en aza indirilmelidir.

İmalat Kaynaklı Nedenler ve Önlemler

1. Redüktör İç Dişlilerinin Hatalarının Etkisi

Diş profili hatası, temel hat mesafesi sapması, diş yönü hatası ve dişli halkasının radyal salınım hatası gibi dişli imalat hataları, planet redüktör iletimlerinde gürültüye neden olan temel hatalardır. Aynı zamanda planet redüktörlerin iletim verimliliğini kontrol etmede de önemli faktörlerdir. Şimdi diş profili hatasını ve diş yönü hatasını kısaca açıklayacağız.

Küçük diş profili hatası ve küçük diş yüzeyi pürüzlülüğüne sahip dişliler, aynı test koşullarında normal dişlilere göre ses seviyeleri %10 daha düşüktür. Küçük diş adımı hatasına sahip dişliler, aynı test koşullarında normal dişlilere göre ses seviyeleri 6–12 dB daha düşüktür. Ancak diş adımı hatası varsa, yükün dişli gürültüsü üzerindeki etkisi azalır.

Diş yönü hatası, iletim gücünün diş genişliğinin tamamında iletilmesini engeller. Temas alanı dişin bir ucuna veya diğerine yönlendirilir. Yerel gerilimdeki artış nedeniyle diş eğilir ve bu da gürültü seviyesinin artmasına neden olur. Ancak yüksek yükler altında diş deformasyonu, diş yönü hatasının bir kısmını telafi edebilir.

2. Montaj Eksen Uyumu ve Dinamik Denge

Montaj sırasında hizalama hatası, mil sisteminde dengesizliğe yol açar ve dişlilerin eşit olmayan şekilde kavraması (bir taraf gevşek, bir taraf sıkı) gürültüyü daha da artırır. Yüksek hassasiyetli dişli tahriklerinin montajı sırasında dengesizlik, iletim sisteminin doğruluğunu ciddi şekilde etkiler.

3. Redüktör İçindeki Dişli Yüzey Sertliği

Dişli sertleştirme teknolojisinin gelişmesiyle birlikte, yüksek yük taşıma kapasitesi, küçük boyut, hafif ağırlık ve yüksek iletim doğruluğu nedeniyle dişlilerin uygulama alanı giderek genişlemiştir. Ancak sertleştirilmiş diş yüzeylerini elde etmek için kullanılan karbürizasyon ve sertleştirme işlemi dişlide deformasyona neden olur ve bu da dişli iletim gürültüsünün artmasına ve ömrün kısalmasına yol açar. Gürültüyü azaltmak için diş yüzeyi hassas şekilde işlenmelidir. Günümüzde geleneksel dişli taşlama yöntemlerinin yanı sıra, sertleştirilmiş diş yüzeylerinin talaşlı imalatı yöntemi de geliştirilmiştir. Bu yöntem, diş ucunun ve kökünün şekillendirilmesi veya sürtünme ve sürtülen dişlilerin diş profilinin azaltılması yoluyla dişlinin kavrama ve ayırım etkisini azaltarak dişli iletim gürültüsünü düşürür.

4. Şanzıman Sistemi Performans Doğrulaması

Bileşenlerin işlenme hassasiyeti ve montaj öncesi bileşenlerin seçim yöntemi (tam değişebilirlik, grup seçimi, tek parça seçimi vb.) montajlı sistemin hassasiyet düzeyini etkileyecektir ve gürültü seviyesi de bu etki alanı içinde yer almaktadır. Bu nedenle, montajdan sonra çeşitli sistem göstergelerini doğrulama (veya kalibre etme) işlemi sistem gürültüsünü kontrol açısından son derece önemlidir.

Montalama Nedenleri ve Karşı Önlemler

1.Vibrasyon Azaltma ve Engelleme Önlemleri

Şanzıman montajı sırasında, gürültüyü önlemek için şanzıman gövdesi ile temel desteği ve bağlantı parçaları arasındaki rezonansın olabildiğince önlenmesi gerekir. Rezonans genellikle belirli hız aralıklarında şanzımandaki bir veya daha fazla dişlide meydana gelir. Tasarım nedenlerinin yanı sıra bu durum, boşta test sırasında rezonans noktasının tespit edilmemesi ve buna uygun titreşim azaltma ya da yalıtım önlemlerinin alınmamasıyla doğrudan ilişkilidir. Düşük iletim gürültüsü ve titreşimi gerektiren bazı şanzımanlar için, gürültüyü ve titreşimi azaltmak amacıyla yüksek tokluklu, yüksek sönümleme özelliğine sahip temel malzemeler seçilmelidir.

2. Bileşen Geometrik Hassasiyet Ayarı

Montaj sırasında geometrik hassasiyet standart gereksinimlerini karşılamıyorsa, şanzıman bileşenlerinde rezonans meydana gelebilir ve bu da gürültüye neden olur. Bu durum, montaj sürecinin iyileştirilmesi, özel aletlerin kullanılması ve montaj personelinin genel kalite düzeyinin sağlanmasıyla doğrudan ilişkilidir.

3. Gevşek Bileşenler

Kurulum sırasında bireysel bileşenlerin (rulman ön gerdirme mekanizmaları, mil konumlandırma mekanizmaları vb.) gevşemesi, sistemin yanlış konumlandırılmasına, anormal dişliliğe, mil hareketine ve titreşime ile gürültüye neden olabilir. Bu durum, mekanizmalar arasındaki bağlantıların kararlı olmasını sağlamak ve çoklu bağlantı yöntemlerini kullanmak için yapısal bir tasarım yaklaşımı gerektirir.

4. Hasar Görmüş Şanzıman Bileşenleri

Kurulum sırasında hatalı işlem, şanzıman bileşenlerinin hasar görmesine neden olabilir ve bu da sistemin hareketinde hassasiyet kaybına veya kararsızlığa; yüksek hızlı hareketli parçalarda hasar oluşursa yağ filmi titreşimine; insan hatası ise dönen parçalarda dinamik dengesizliğe yol açabilir; tüm bunlar titreşim ve gürültü oluşturur. Bu nedenler kurulum sırasında dikkatle göz önünde bulundurulmalı ve kaçınılmalıdır. Onarılamayan hasarlı bileşenler, sistemin gürültü seviyesinin stabil kalması için değiştirilmelidir.

Kullanım ve Bakım Nedenleri ile Karşı Önlemler
Redüktörün doğru kullanımı ve bakımı sistemin gürültü seviyesini azaltamaz veya iletim doğruluğunu garanti edemez, ancak performans düşüşünü önler ve kullanım ömrünü uzatır.

1. İç Temizlik

Redüktöre ait iç parçaların temizliği, normal çalışması için temel önem taşır. Herhangi bir safsızlık veya kirleticinin girişi, iletim sistemini etkiler ve hasara neden olarak gürültü oluşumuna yol açar.

2. Çalışma Sıcaklığı

Bileşenlerin aşırı sıcaklık artışı nedeniyle şekil değiştirmesini önlemek, dişli eşleşmesinin düzgün olmasını sağlamak ve böylece gürültünün artmasını engellemek için redüktörün normal sıcaklıkta çalıştığından emin olun.

3. Zamanında Yağlama ve Doğru Yağ Kullanımı

Yanlış yağlama ve yağlayıcı gresin yanlış kullanılması, redüktöre telafi edilemez zararlar verir. Yüksek hızlarda dişli yüzeyi sürtünmesi büyük miktarda ısı üretir. Yanlış yağlama, dişli dişlerinin hasar görmesine, doğruluğun etkilenmesine ve gürültünün artmasına neden olur. Tasarım, dişli çiftinde uygun boşluğun bulunmasını gerektirir (ısıl deformasyonu telafi etmek ve yağlayıcı gresi depolamak amacıyla çalışan yüzeylerin dışında kalan kısımlar arasındaki boşluk). Yağlayıcı gresin doğru kullanımı ve doğru seçimi, sistemin güvenli ve etkili çalışmasını, bozulmanın yavaşlamasını ve gürültü seviyesinin stabil kalmasını sağlar.

4. Redüktörün Doğru Kullanımı

Redüktörün doğru kullanımı, bileşenlere gelebilecek zararı en aza indirir ve gürültü seviyesinin stabil kalmasını sağlar. Redüktör gürültüsü yük ile birlikte artar. Bu yüzden normal yük aralığında kullanılmalıdır.

5. Periyodik Bakım ve Temizlik

Düzenli bakım (yağ değişimi, aşınmış parçaların değiştirilmesi, gevşemiş bağlantı elemanlarının sıkılması, iç kirliliğin temizlenmesi, bileşen boşluklarının standart değerlere ayarlanması ve geometrik doğruluğun kontrolü vb.), redüktörün gürültü seviyesindeki bozulmaya karşı direncini artırabilir ve stabil çalışma koşullarının korunmasını sağlayabilir.

Redüktör iletim gürültüsünün kontrolü, tahrik sistemi (dişliler, muhafaza, bağlantı parçaları, rulmanlar vb.) tasarımından başlayarak üretim, montaj, kullanım, bakım hatta değiştirme süreçlerini kapsayan sistemli bir projedir. Bu nedenle hem tasarımcılara ve üreticilere hem de montajcılara, kullanıcılara ve bakımcılara büyük sorumluluklar yükler. Bu aşamalardan herhangi biri etkin şekilde kontrol edilmezse dişli iletim gürültüsünün kontrolü başarısız olur.