O PROCEDUR Ă DE MĂSURARE GEOMETRICĂ ŞI VIBROACUSTICĂ A ANGRENAJELOR CONICE CU DIN ŢI CURBI Cornel MIHAI – SATU MARE
1. Observaţii privind privind metodele de testare a angrenajelor
În ultimii ani metodele de testare a angrenajelor au suferit modific ări considerabile, dar noile procedee de control şi măsurare au necesitat eforturi deosebite. În trecut s-a considerat suficient controlul rul ării pe un singur flanc sau pe dou ă flancuri, cu o roată din ţată etalon, la angrenajele cu axe paralele, sau s ă se verifice precizia profilului evolventic şi a liniei generatoare a flancurilor. În multe cazuri, corec ţiile de profil şi longitudinale ale din ţilor au fost comparate cu flancurile necorectate, descriere care era considerat ă suficientă. La angrenajele conice, datorit ă deplasărilor mari din ţii au o curb ă longitudinală şi de profil, precum şi o r ăsucire a flancului, corespunz ătoare unei varia ţii de ordinul doi a suprafe ţei, care se suprapune peste flancul conjugat. Deoarece profilele şi curbura din ţilor, precum şi unghiurile conurilor, difer ă considerabil, nu numai la diferite metode de danturare, dar şi la diferite rapoarte de transmitere, nu a fost posibil ă utilizarea controlului prin rulare cu ro ţi etalon standardizate. S-au utilizat metoda test ării prin rulare a pinionului şi roţii conjugate, care sunt montate pereche în angrenaje. În prezent, 90% din totalul angrenajelor sunt controlate numai prin rulare în pereche şi doar 5% sunt controlate prin rulare pe un singur flanc. Din totalul roţilor dinţate manufacturate, doar 10% sunt supuse analizei privind provenien ţa zgomotului, din structur ă sau din aer [1,3]. În general, utilizatorii au p ăreri diferite despre genul de teste aplicate angrenajelor conice, motiv pentru care ciclurile de testare fixate vor fi programate pentru extindere şi modificare continu ă. Se ştie că mişcarea vibratorie într-un punct al unui sistem elastic poate fi r ăspunsul la o excitaţie aplicată sistemului , caracteristicile mişcării depinzând de propriet ăţile dinamice ale acestuia. Simplificând lucrurile, orice problem ă de vibraţii poate fi schematizat ă ca în figura 1 [4].
107
Excitaţie
SISTEM ELASTIC
R ăspuns
Fig.1. Schema general ă a problemei vibra ţ iilor
Măsurarea vibraţiilor în general, poate urm ării trei obiective mari: a) Măsurarea r ăspunsurilor, în vederea compar ării cu limitele admisibile stabilite prin norme specifice. De obicei se m ăsoar ă r ăspunsul total la mai multe surse de excita ţie simultane, mărimea for ţelor perturbatoare r ămânând nedeterminat ă, iar natura lor stabilindu-se prin încerc ări şi eliminări succesive. b) Măsurarea excitaţiilor, în vederea întocmirii programelor de încerc ări la vibraţii sau a proiectării pe baza acestora a unor sisteme al c ăror r ăspuns să nu depăşască limitele admisibile. Scopul măsur ării excitaţiilor este identificarea surselor perturbatoare şi a legilor de varia ţie în timp a acestora. c) Măsurarea concomitentă a excitaţiei şi r ăspunsului pentru determinarea caracteristicilor dinamice ale sistemului şi construirea unui model analitic al acestuia. Atât la măsurarea excitaţiei cât şi la măsurarea r ăspunsului unui sistem elastic intervin trei categorii de mărimi, şi anume, mărimi ce caracterizeaz ă mişcarea (deplasarea, viteza, accelera ţia, deformaţia specifică dinamică), mărimi ce caracterizează solicitarea (for ţe, cupluri, presiuni, eforturi unitare), şi mărimi auxiliare (frecven ţa, turaţia, unghiul de faz ă, perioada, etc.) Din ce în ce mai des, normele privind limitele admisibile ale vibra ţiilor sunt exprimate în funcţie de valoarea eficace a vitezei, impunând deci m ăsurarea acestei cantităţi.[3]. În general la frecvenţe joase se recomand ă m ăsurarea deplasărilor sau a vitezelor, iar la frecven ţe înalte, măsutarea acceleraţiilor. În concepţia software-ul opera ţional al maşinii de testat roţi conice Gleason, Phoenix 500 HCT, s-a f ăcut un mare efort pentru a dezvolta un program de testare modular, complet universal ( Tab1). Acesta asigur ă rezultate utilizabile chiar dacă testul de parcurs ofer ă numai un minim de dezvăluiri. Angrenajele etichetate „bune” şi altele „rele” , cu informa ţii de genul „zgomote deranjante”, sunt suficiente în multe cazuri spre a servi ca set de baz ă în vederea clasificării angrenajului, pentru c ă măsur ătorile complexe ce le prelucreaz ă software-ul ma şinii după criterii exacte, consistente, nu sunt detaliate utilizatorului. În privinţa dotării firmelor române şti din domeniul angrenajelor cu astfel de ma şini de testare „expert”, situaţia este încă precar ă, de aceea testarea vibroacustic ă a angrenajelor în România, se face utilizând aparatur ă universală performantă în acest scop şi construind standuri specifice, cât mai perfecţionate care să ţină seama de rigorile de m ăsurare impuse de marii fabrican ţi mondiali de angrenaje, Textron, Gleason, Oerlikon sau Klingelnberg [6,7].
108
Tabelul 1.
Secvenţă program
Indicator funcţii
1
Poziţia de preangrenare (Conul roţii dinţate retras) Avansat în angrenare (Localizarea 1)
2
Scoaterea jocului 3
Joc mediu Testare de rulare (Condi ţii în patru cadrane)
4
R A M U S
14
20 21
6
10
15
7
11
16
Reglarea sarcinii de contact Reglarea sarcinii de testare Testarea pe un singur flanc
8
Analiza vibraţiilor 12
9
Deplasarea în localizarea n (joc constant) Aplicarea lubrifiantului Eliminarea lubrifiantului Aplicarea amestecului de marcare Luarea imaginii video a contactului
17
13
5 18 19 22
Stop Test
23
Poziţia de sarcină
componentei
24
2. Procedura de cercetare propusă şi aparatura utilizată la măsurarea geometrică şi vibroacustică a angrenajului conic cu din ţi curbi.
Lucrarea propune o procedur ă de măsurare geometrică şi vibroacustică a angrenajelor conice cu dinţi curbi, în vederea compar ării cu limitele admisibile stabilite prin norme sau recomand ări (roata etalon) şi verificarea unor concluzii privind comportamentul vibroacustic al acestor angrenaje. In figura 2, utilizând metodele de grafic ă asistată şi software-uri specifice, s-a schematizat o procedur ă „expert”de efectuare a m ăsur ătorilor atât din punct de vedere geometric cât şi vibroacustic [5]
109
R A M U S
