CZ2009694A3 - Zpusob merení chyby ozubeného prevodu - Google Patents

Abstract

Vynález se týká zpusobu merení chyby ozubeného prevodu, kde v prubehu otácení ozubeným soukolím se soucasne snímají a zaznamenávají jak signál prvního inkrementálního úhlového snímace, spojeného s hnací hrídelí, tak signál druhého inkrementálního úhlového snímace, spojeného s hnanou hrídelí. Signály obou inkrementálních snímacu se následne prevádejí na posloupnosti vzorku signálu, címž se digitalizují. Dále se posloupnosti vzorku obou signálu prevádejí pásmovou filtrací na fázove modulované harmonické signály, které se fázove demodulují s rozbalením fáze a s prepoctem na úhel otocení každého ozubeného kola. Úhel otocení každého ozubeného kola následne prepocítává na délku kruhového oblouku dotykové kružnice každého ozubeného kola. Rozdíl mezi délkami kruhových oblouku dotykových kružnic predstavuje casový prubeh chyby prevodu, ze kterého se následne hrebenovou filtrací odstranují vyšší než tretí harmonické záberové frekvence ozubení a ostatní chybové složky, které neprísluší harmonickým frekvencím záberové frekvence soukolí ozubených kol.

Description

Způsob měření chyby ozubeného převodu

Oblast techniky

Vynález se týká převodových skříní obsahujících soukolí ozubených kol a řeší měřeni chyby ozubeného převodu při ustálených otáčkách, připadni zjišťování závislosti této chyby na zatížení, a to zejména za účelem dosaženi co nejnižších vibraci převodové skříně a tím i co nejnižší hlučnosti při jejím provozu. Způsob míření podle vynálezu je použitelný jak pro měření prototypů při navrhování nové převodovky, tak při zjišťování míry opotřebeni nebo kvality soukolí ozubených kol.

Dosavadní stav techniky

Je známo, že tuhost ozubených kol v záběru neni konstanta'. Mini se počet párů zubů v záběru a bod dotyku na boku zubu. Proměnlivá tuhost vyvolává samobuzené vibrace, ktetě jsou hlavním zdrojem hluku převodovek. Při převodu rotačního pohybu z hnací hřídele na hnanou hřídel dochází u reálných převodů vlivem proměnlivé tuhosti ke vzniku chyby převodu. Chyba převodu se projevuje tím, že v průběhu pootočeni o jeden zub se reálný úhel natočení výstupní hřídele liší od nominální hodnoty úhlu natočení odpovídajícímu absolutní tuhosti spoluzabírajících párů zubů. Průběh této odchylky závisí nejen na počtu zubů v záběru a na tvare zubů, ale též na přesnosti, sjakou bylo ozubené soukolí vyrobeno. Úhlové kmity spoluzabírajících ozubených kol se přenášejí prostřednictvím ložisek na převodovou skříň a jsou příčinou zvýšené hlučnosti celého stroje.

Jsou známy optické metody zjišťování chyby převodu, při kterých se pořizuje a následně vyhodnocuje filmový záznam pohybu společně se otáčejících hřídelí nebo součástí s nimi spojených. Nevýhodou této metody je, že získané záznamy nelze přímo zpracovávat za pomocí výpočetní techniky. Další optickou metodou je metoda, při které světelný paprsek prochází nejprve jedním z obdélníkových světlo propustných otvorů v prvním vzorkovacím kotouči, který se otáčí synchronně se vstupní hřídeli a následné prochází jedním z obdélníkových otvorů ve druhém vzorkovacím kotouči, který se synchronně otáčí společně s výstupní hřídelí, aby následně dopadl na čidlo světelně intenzity. Poměr počtu obdélníkových otvorů v obou vzorkovacích kotoučích odpovídá poměru počtu zubů použitého ozubeného kola. Na délku obvodu ozubeného kola odpovídající pootočení o jeden zub však připadá nékohk obdélníkových otvorů. Pokud by měl ozubený přechod konstantní tuhost oba vzorkovač, kotouče by se otáčely synchronně a intenzita světelného pulsu odpovídající prochodu otvorem by se neměnila. Diky chybě převodu aie dochází ke změnám v překryti obrazu obou obdélníkových tvarů a tím ke kolísání intenzity po sobě následujících světelných impulsu zachycených čidicm světelné intenzity v průběhu otáčeni hřídetai. Nevýhodou tohoto resent jc složitá mechanická konstrukce, závislost počtu otvorů na počtu zubů pnsiusneho ozubeného kola a nemožnost měření v provozních podmínkách. Dále je známa metoda založená na měření délky časového intervalu mezi jednotiivými puisy, vysílanými inkrementálními úhlovým, snímači, které se otáčejí srejnou rychlosti, jako jednotlivá ozubená kola v záběru. Nevýhodou této metody jsou vysoké nároky na zařízení pro měřen, času

Podstata vynálezu

Uvedeno nevýhody řeší způsob měření chyby _{oajbeného převodu podle} podstatou je, _ie se v průběhu otáčeni ozubeným soukolím _{a Μ} jak prvního inkrementálního úhiového snímače, spojeného s hnací hřídeli, tak signá, dnrheho .nkrementálniho úhlového snímače, siného s hnanou hřídelí. Signál, „_bou inkrementálních smmačú se následné převádčjí na posloupnosti vzorků signálů, _x gi^ju Následně se posloupnosti vzorku obou signálů převádčjí pásmovou filtrací na azové modulované hannonické signály, které se dále fizové demodulují s rozbalením fáze a spepočtem „a úhel otočení každého ozubeného kola. Poté se úhel otočení každého ozubeného kola přepočítává _na klového ozubeného kola. Rozdíl v délkách kruhových oblouků dotykových kružnic představuje časový pnibeh chyby převodu, ze kterého se následné hřebenovou filtrací odstrahují vyšli „ež třetí armomcke zabčrevé frekvence ozubeni a ostatní chybové složky, které nepříslušejí harmonickým frekvencím záběrové frekvence soukolí ozubených kol.

Výhodou způsobu podle vynálezu je, že měření lze provést pomoci snadno dostupného zaňzem na všech soukolích na jejichž hřídele lze instalovat inkrementální snímače tedy ve vetšmé pnpadu m situ, protože není potřebné speciální uložení hřídeli ozubených kol yhodou je take, že s, potřebné zařízení neklade nároky na manipuiaěni prostor v blízkosti hndeli a že je univerzáhií, neboť jej není nutno individuálně přizpůsobovat počtům zubů v soukolí.

Přehled obrázků na výkresech razek 1 představuje část časového průběhu impulsů obou inkrementálních snímačů za dobu ms Obrázek 2 představuje část časového průběhu o délce 4 ms fázově modulovaných signálu, po provedení pásmové filtrace. Obrázek 3 představuje časový průběh o délce 1 se unda fáze analyUckého signálu po rozbaleni. V obrázcích 1 až 3 odpovídá tenká dám kolu S zuby a tlustá čára odpovídá kolu s 39 zuby. Obrázek 4 představuje rozdíl délek kruhových oblouků na dotykových kružnicích obou ozubených kol o délce jedné sekundy ^Y P° obalení. Obrázek 5 představuje časový průběh Chyby převodu po filtraci hřebenovým flitrem až na omezenýpočet vzorků ze začátku a konce zaznamu, který odpovídá řádu filtru.

Příklad provedení vynálezu

Způsob chyby převodu ozubeného soukofl se příkladně provádí „ převodové skříně obsahující ozubené soukojí. Ozubené soukolí tvoří hnací hřídel spojenou s pohonem, která je opafrena prvním ozubeným kolem ,21 zuby, které _jsOu v záběru s 39 zuby druhého ozubeného kola, které je spojeno s hnanou hřídelí. Hnací hřídel je spojena s první mkremcntálmm Uhlovým snímačem, zatímco hnaná hřídel je spojena se druhým inkrementálním uhlovým snímačem . Při otáčeni hřídelí vysílá příslušný inkrementální Uhlový snnnaé .mpulsy, přičemž každý bohémi impuls je vyslán v okamžiku, ve kterém j_e Otačepci se hř.del otočen o určitý úhel. Počet pulsů vyslaných každým z inkrementálních uhlových snímačů při otočení o 360» by měl být nejméně lOx větší než počet zubů každého ozubeného kola, takže na pootočení hřídele o úhel odpovídající jednomu zubu by mělo pnpadat více než 10 impulsů. Die tohoto přikladu jsou použity shodné inkmmentáíní snímače vys. a_JK1 500 impulsů „a i otáčku. Intervaly mezi impuísy jsou při rovnoměrné úhlové ryc osu stejně dlouhé, takže úhly pootočení hřídele mezi polohami odpovídajícími jednotlivým pulsům jsou rovněž stejné.

Při vlastním měřen.· se otáčí hnací hHdeli. což následně způsobí otáčení hnané hřídele. Signály každého z inkrementálních úhlových snímačů se současně zaznamenávají a digitalizují na posloupnost vzorků. Oba vzorkované signály se pásmovou íihmcí se střední frekvencí odpovídající základní frekvenci impu!sů a šířkou pásma zvoienou uk, aby propustné pásmo’ obsahovalo alespoh 5 harmonických postranních složek k nosné frekvenci, převedou na fázově modulované harmonické signály. Celková šířka propustného pásma se příkladně odvod, jako desetinásobek záběrové frekvence ozubených kol. Oba fázové modulované harmonické s,gnály se dále fázové demoduluji za použiti výpočtu komplexního analytického signálu, jehož reálnou částí je daný fázové modulovaný signál, přičemž imaginární část je Htibertovou transformací této reálné části užitím buď rychlé Poúnorový transformace nebo užitím číslicového filtru, čímž se získá časový průběh fáze analytického signálu. Pmtože fáze je omezena na interval od -rr radiánů do radiánů, je další operaci rozbalení této fáze, čímž se získá oasový průbéh pétistého násobku okamžitého úhlu otočeni každého ozubeného kola Oba okamžité úhly otočení, které odpovídají jedné pétisetiné určených fid, se přepočtou na délky kruhových oblouků příslušných ozubených kol. Rozdíl délek obou kruhových oblouků je mnou chyby převodu, přičemž chybové složky rozdílů délek knihových oblouků se odstraňují hřebenovým filtrem „aladéným na záběrovou frekvenci a její hannonické frekvence až do páté harmonické frekvence.

Claims (1)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   Způsob měření chyby ozubeného převodu, vyznačující se tím, že se v průběhu otáčení ozubeným soukolím současně snímají a zaznamenávají jak signál prvního inkrementálního úhlového snímače, spojeného s hnací hřídelí, tak signál druhého inkrementálního úhlového snímače, spojeného s hnanou hřídelí, přičemž signály obou inkrementálních snímačů se následně převádějí na posloupnosti vzorků signálů, čímž se digitalizují a dále se následně posloupnosti vzorků obou signálů převádějí pásmovou filtraci na fázově modulované harmonické signály, které se dále fázově demodulují s rozbalením fáze a s přepočtem na úhel otočení každého ozubeného kola a poté se úhel otočení každého ozubeného kola přepočítává na délku kruhového oblouku dotykové kružnice každého ozubeného kola, jejichž rozdíl představuje časový průběh chyby převodu, ze kterého se následně hřebenovou filtrací odstraňují vyšší než třetí harmonické záběrové frekvence ozubení a ostatní chybové složky, nepříslušející harmonickým frekvencím záběrové frekvence soukolí ozubených kol.