ओवरहेड क्रेन रिड्यूसर शोर: गियर विलक्षणता विश्लेषण और समाधान

कार्यशालाओं में भार उठाने और सामग्री की आवाजाही के दौरान ओवरहेड क्रेन रिड्यूसर से शोर उत्पन्न हो सकता है, जिससे क्रेन का सामान्य संचालन प्रभावित होता है। यह लेख गियर युग्म की विलक्षणता त्रुटि के परिप्रेक्ष्य से असामान्य शोर का विश्लेषण करता है। सिमुलेशन विश्लेषण से प्राप्त संरचनात्मक शोर गणना परिणामों के आधार पर, यह सुधार के लिए संदर्भ हेतु उपयुक्त समाधान भी प्रस्तुत करता है। ऊपरी भारोत्तोलन यंत्र परिचालन प्रदर्शन।

1. विलक्षणता त्रुटि के अंतर्गत गियर उत्तेजना विश्लेषण

इस लेख में विश्लेषित ओवरहेड क्रेन LD10 t-28.5 मीटर मॉडल है, जिसमें 13 kW का त्रि-चरण अतुल्यकालिक मोटर लगा है। रिड्यूसर में चार-चरण समानांतर शाफ्ट पेचदार गियर ट्रांसमिशन का उपयोग किया गया है। विलक्षणता त्रुटि को ध्यान में रखते हुए, विश्लेषण सबसे पहले एक गियर युग्म और उसकी मेशिंग लाइन की लंबाई से शुरू होता है।

1.1 गियर पेयर मॉडल

जब गियर की उत्केन्द्रता पर विचार किया जाता है, तो ड्राइविंग और ड्रिवन गियर की उत्केन्द्रता को प्रारंभिक बिंदु के रूप में उपयोग किया जाता है। गियर के दांतों की ज्ञात संख्या और ड्राइविंग गियर की गति के आधार पर, ड्रिवन गियर की गति का समय-आवृत्ति अभिलक्षण वक्र प्राप्त किया जा सकता है और उत्केन्द्रता-रहित स्थिति के परिणाम से इसकी तुलना की जा सकती है। उत्केन्द्रित गियर युग्म मॉडल चित्र 1 में दर्शाया गया है।

O1 और O2 बिना उत्केंद्रता की धारणा के तहत गियर युग्म के ज्यामितीय केंद्र हैं। उत्केंद्रता के बाद ई 1 और ई2 ऐसा होने पर, गियर के ज्यामितीय केंद्र बन जाते हैं O11 और O22यह देखा जा सकता है कि उत्केंद्रता मान की परवाह किए बिना, स्पर्श बिंदुओं को जोड़ने से बनने वाली जाल रेखा टी1(xT1, yT1) और टी2(xT2, yT2) इसमें हमेशा एक गतिशील प्रतिच्छेदन बिंदु होता है एम(एक्सएम, वाईएम) गियर के ज्यामितीय केंद्रों को जोड़ने वाली रेखा के साथ।

ऑफसेट को ध्यान में रखते हुए, गियर युग्म की मेषिंग रेखा में समय के साथ परिवर्तन की विशेषताएँ होती हैं। इसका समीकरण इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:

जब निर्देशांक मूल बिंदु पर रखा जाता है O11बिंदु का गतिशील अनुप्रस्थ निर्देशांक एम इसे इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:

गियर युग्म का तात्कालिक संचरण अनुपात है:

वास्तविक गणना में, गतिशील प्रतिच्छेदन बिंदु एम इसका गियर की मेसिंग लाइन, गति की दिशा के बीच के कोण और तात्कालिक मेसिंग लाइन गति के साथ एक निश्चित संबंध है। एक बार जब विलक्षणता सीमा और इनपुट कोणीय वेग निर्धारित हो जाते हैं, तो सूत्र (1) से (3) का उपयोग करके संचालित गियर कोणीय वेग प्राप्त किया जा सकता है और विलक्षणता त्रुटि के तहत गियर जोड़ी के गतिशील उत्तेजना की गणना की जा सकती है।

वास्तविक विनिर्माण में, विलक्षणताएँ ई 1 और ई2 इसे लगभग समान माना जा सकता है। ज्ञात परिशुद्धता स्तर के अंतर्गत 20 μm की पेचदार गियर युग्म विलक्षणता के साथ, संचालित गियर का परिकलित समय-आवृत्ति विशेषता वक्र चित्र 2 में दर्शाया गया है।

जब उत्केंद्रता त्रुटि नहीं मानी जाती है, तो संचालित गियर का कोणीय वेग चित्र 2a में गुलाबी सीधी रेखा द्वारा दर्शाया गया है। उत्केंद्रता त्रुटि होने पर, संचालित गियर का कोणीय वेग स्पष्ट और नियमित उतार-चढ़ाव दिखाता है, जो 40.5-41.5 रेडियन/सेकंड की सीमा में केंद्रित होता है। फूरियर रूपांतरण के बाद आवृत्ति-डोमेन परिणाम इनपुट शाफ्ट की घूर्णी आवृत्ति 25 हर्ट्ज़ और संचालित गियर की आउटपुट घूर्णी आवृत्ति 6.5 हर्ट्ज़ को दर्शाता है। यह इंगित करता है कि इनपुट-स्टेज गियर युग्म का उत्केंद्रता उतार-चढ़ाव गियर प्रणाली के माध्यम से स्थानांतरित होता रहता है और गियरबॉक्स के बाहर विकीर्ण होता रहता है।

ओवरहेड क्रेन रिड्यूसर शोर में गियर उत्तेजना की संख्यात्मक गणना 2

2.1 कंपन विभेदक समीकरण

ओवरहेड क्रेन रिड्यूसर में गियर सिस्टम का कंपन विभेदक समीकरण इसकी गतिशील विशेषताओं के अध्ययन का एक महत्वपूर्ण आधार है। क्रम को कम करके और गियर के गतिशील मेसिंग बल की गणना करके, कंपन तीव्रता और संरचनात्मक शोर जैसी कंपन विशेषताओं का संख्यात्मक रूप से अनुकरण किया जा सकता है। आवश्यक द्वितीय-क्रम विभेदक समीकरण इस प्रकार है:

गतिशील निर्देशांक का समय समीकरण एम प्रतिस्थापित किया जाता है θऔर, उच्च गति वाले गियर युग्म के गतिशील मेषिंग बल को हल करने के लिए रनगे-कुट्टा क्रम-अपचयन सिद्धांत का उपयोग किया जाता है। चित्र 3 इनपुट चरण और अंतिम आउटपुट चरण के लिए मेषिंग बल गणना परिणाम दर्शाता है।

2.2 कंपन विश्लेषण परिणाम

चित्र 4 में रिड्यूसर की संरचना दर्शाई गई है। गणना के लिए इनपुट और आउटपुट सिरों पर बेयरिंग सीट की स्थिति का चयन किया गया है, और 20 μm की विलक्षणता त्रुटि के तहत आवृत्ति-डोमेन कंपन विशेषता वक्र प्राप्त किए गए हैं।

चित्र 5 में दर्शाए अनुसार, उत्केंद्रता त्रुटि को ध्यान में रखने के बाद, 25 हर्ट्ज़ की इनपुट शाफ्ट घूर्णी आवृत्ति विभिन्न चरणों में अन्य गियर युग्मों को प्रभावित करती है, विशेष रूप से विस्थापन वक्र में। कंपन परिणामों के आधार पर शोर की गणना से उत्केंद्रता त्रुटि का असामान्य रिड्यूसर शोर पर प्रभाव स्पष्ट होता है।

3. बोगी एक्सल ब्रिज के लिए विकिरणित शोर का पूर्वानुमान

3.1 ध्वनिक मॉडल

उद्धृत संदर्भों के अनुसार, ध्वनिकी द्रव अनुसंधान के क्षेत्र से संबंधित है। इसलिए, ध्वनिक तरंग समीकरण का अध्ययन द्रव निरंतरता समीकरण से किया जा सकता है। माध्यम की अवस्था के संदर्भ में, इसे इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:

सूत्र में, ρ, वी, पी, और एस क्रमशः वायु का घनत्व, वेग, ध्वनि दाब और एन्ट्रापी हैं, जबकि एफ और क्यू ये वायु माध्यम के बाह्य उत्तेजना स्रोत हैं।

ओवरहेड क्रेन रिड्यूसर की कंपन प्रतिक्रिया के आधार पर, त्वरण गणना परिणाम को फूरियर ट्रांसफॉर्म और एक तिहाई ऑक्टेव प्रोसेसिंग द्वारा संसाधित किया जाता है। रिड्यूसर के हाई-स्पीड-स्टेज बेयरिंग सीट के संरचनात्मक शोर गणना परिणाम को चित्र 6 में दर्शाया गया है।

जब उत्केंद्रता त्रुटि पर विचार किया जाता है, तो 0-100 हर्ट्ज़ की निम्न-आवृत्ति सीमा में रिड्यूसर का संरचनात्मक शोर अधिक स्पष्ट रूप से बढ़ जाता है। ध्वनिक सिद्धांत के अनुसार, 6 dB का अंतर ऊर्जा स्तर में एक गुना अंतर दर्शाता है। चित्र 6 में, कुछ आवृत्ति बैंडों में शोर का अंतर लगभग तीन गुना तक पहुँच जाता है, जिससे पता चलता है कि उत्केंद्रता त्रुटि रिड्यूसर के निम्न-आवृत्ति कंपन पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालती है। 500 हर्ट्ज़ और 1,000 हर्ट्ज़ पर भी स्पष्ट शिखर दिखाई देते हैं, जो इनपुट चरण की गियर मेसिंग आवृत्ति के कारण होते हैं।

3.2 असामान्य शोर को कम करने के उपाय

गणना में प्रयुक्त 20 μm की विलक्षणता को गियर ट्रांसमिशन की सटीकता श्रेणी के अनुसार चुना गया है। वास्तविक संचालन में, विलक्षणता में अधिक त्रुटि हो सकती है, जिससे रिड्यूसर के कंपन और शोर में कमी पर काफी प्रभाव पड़ सकता है। इस लेख में किए गए विश्लेषण और निष्कर्षों के आधार पर, निम्नलिखित पहलुओं से असामान्य शोर को कम किया जा सकता है:

1. गियर ट्रांसमिशन की सटीकता ग्रेड के चयन में सुधार करें। कई ओवरहेड क्रेन ग्रेड 8 जनरेटेड हेलिकल गियर का उपयोग करती हैं। साधारण क्रेन रिड्यूसर में बाद में होने वाली सटीक फिनिशिंग पर ध्यान नहीं दिया जाता, इसलिए एक्सेंट्रिसिटी त्रुटि के कारण अधिक शोर उत्पन्न हो सकता है। यदि अंतिम फिनिशिंग चरण में क्वेंचिंग और गियर ग्राइंडिंग, टूथ सरफेस लैपिंग या इसी तरह की प्रक्रिया अपनाई जाए, तो ग्रेड 7 या ग्रेड 6 की सटीकता प्राप्त की जा सकती है। यह उन वर्कशॉप के लिए बेहतर विकल्प हो सकता है जहां शोर नियंत्रण संबंधी सख्त आवश्यकताएं होती हैं।

2. गियर ट्रांसमिशन सिस्टम को अनुकूलित करें। ट्रांसमिशन सिस्टम के दृष्टिकोण से, बंद गियर संपर्क थकान शक्ति, ट्रांसमिशन अनुपात और फेस चौड़ाई गुणांक जैसी बाधाओं पर विचार किया जाना चाहिए। जेनेटिक एल्गोरिदम का उपयोग करके इन बाधाओं को महत्वपूर्ण रूप से बदले बिना गियर मॉड्यूल, दांत की चौड़ाई और ड्राइविंग गियर के दांतों की संख्या को थोड़ा समायोजित किया जा सकता है, ताकि रिड्यूसर की शोर संचरण आवृत्ति मानव श्रवण के लिए संवेदनशील सीमा से बाहर रहे। इस विशिष्ट विधि के लिए इष्टतम गियर मापदंडों को सत्यापित करने के लिए संबंधित प्रोग्राम और परीक्षणों की आवश्यकता होती है।

3. रिड्यूसर हाउसिंग संरचना को अनुकूलित करें। हाउसिंग अनुकूलन का मुख्य उद्देश्य इसकी प्राकृतिक आवृत्ति को बेहतर बनाना है। बहु-चरणीय समानांतर शाफ्ट ट्रांसमिशन प्रणाली की पहली दस प्राकृतिक आवृत्तियाँ आमतौर पर कम होती हैं, जो आमतौर पर 50-500 हर्ट्ज़ की सीमा में होती हैं, और ये ड्राइविंग गियर की घूर्णी आवृत्ति और उसके हार्मोनिक्स के साथ आसानी से ओवरलैप हो सकती हैं, जिससे अनुनाद उत्पन्न होता है। रिड्यूसर संरचना के आधार पर, कुछ स्थानों से सामग्री हटाई जा सकती है। इससे न केवल सामग्री की लागत बचती है, बल्कि रिड्यूसर की प्राकृतिक आवृत्ति भी बढ़ सकती है और विलक्षणता त्रुटि के कारण होने वाले असामान्य शोर को प्रभावी ढंग से कम किया जा सकता है।

4 निष्कर्ष

यह लेख ओवरहेड क्रेन और उसके रिड्यूसर को शोध वस्तु के रूप में लेकर, गियर युग्म की विलक्षणता त्रुटि के कारण रिड्यूसर में उत्पन्न असामान्य शोर पर पड़ने वाले प्रभाव का विश्लेषण करता है। निष्कर्ष निम्नलिखित हैं:

1. जब उत्केंद्रता त्रुटि पर विचार किया जाता है, तो संचालित गियर का कोणीय वेग नियमित उतार-चढ़ाव दर्शाता है। उतार-चढ़ाव की सीमा 40.5-41.5 रेडियन/सेकंड के भीतर केंद्रित होती है। यह इनपुट शाफ्ट की घूर्णी आवृत्ति 25 हर्ट्ज़ और संचालित गियर की आउटपुट घूर्णी आवृत्ति 6.5 हर्ट्ज़ को दर्शाता है, और यह बाद के गियर युग्म संचरण को प्रभावित करता रहता है।

2. विलक्षणता त्रुटि के तहत, 0-100 हर्ट्ज़ की निम्न-आवृत्ति सीमा में रिड्यूसर का संरचनात्मक शोर अधिक स्पष्ट रूप से बढ़ जाता है। अधिकतम अंतर 15 डीबी तक पहुँच जाता है, और शोर का स्तर 2.5 गुना बढ़ जाता है, जिससे गियरबॉक्स का असामान्य शोर स्पष्ट रूप से तीव्र हो जाता है।

3. कई समाधान प्रस्तावित किए गए हैं, जिनमें संचरण सटीकता ग्रेड में सुधार करना, गियर मापदंडों को अनुकूलित करना और संरचनात्मक प्राकृतिक आवृत्ति को बढ़ाना शामिल है।

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