ຄວາມອົດທົນຂອງຟັນ: ຄວາມໝາຍ, ມາດຕະຖານ, ແລະ ການນຳໃຊ້ໃນການປະຕິບັດ

1. ການເຂົ້າໃຈມາດຕະຖານຄວາມອົດທົນຂອງຟັນ​
ການຜະລິດທົ່ວໂລກອີງໃສ່ລະບົບຄວາມຄາດຫວັງທີ່ມາດຕະຖານໄວ້ເພື່ອຮັບປະກັນຄວາມສອດຄ່ອງແລະການເຊື່ອມຕໍ່ກັນໄດ້. ມາດຕະຖານທີ່ຖືກຮັບເອົາຫຼາຍທີ່ສຸດລວມມີ ISO 1328, ມາດຕະຖານສາກົນທີ່ພັດທະນາໂດຍສະຖາບັນມາດຕະຖານສາກົນ ສຳລັບການຈັດການເຟືອງລໍ້ລົດ. ໃນອາເມລິກາເຫນືອ, ມາດຕະຖານ AGMA 2000/2015 ຂອງສະຫະພັນຜູ້ຜະລິດເຟືອງລໍ້ອາເມລິກາ ຖືກນຳໃຊ້ຢ່າງກ້ວາງຂວາງສຳລັບເຟືອງລໍ້ໃນອຸດສາຫະກຳແລະລົດ. ມາດຕະຖານແຫ່ງຊາດຂອງຈີນ GB/T 10095 ສາມາດທຽບເທົ່າກັບ ISO 1328, ໃນຂະນະທີ່ມາດຕະຖານ DIN 3962 ຂອງເຢຍລະມັນ ມຸ້ງເນັ້ນສະເພາະໃນຄວາມຄາດຫວັງຂອງໂຄງສ້າງແລະຄວາມຖີ່ຂອງເຟືອງລໍ້. ຖຶງແມ່ນວ່າມາດຕະຖານເຫຼົ່ານີ້ຈະແຕກຕ່າງກັນເລັກນ້ອຍໃນການຈັດປະເພດແລະວິທີການວັດແທກ, ແຕ່ພວກມັນແບ່ງປັນຕົວຊີ້ວັດພື້ນຖານສຳລັບການປະເມີນຄວາມແທດເຈາະຂອງເຟືອງລໍ້.
2. ປະເພດຫຼັກຂອງຄວາມຄາດຫວັງຂອງເຟືອງລໍ້
ຄວາມແທດເຈາະຂອງເຟືອງລໍ້ຖືກຈັດປະເພດເປັນຄວາມຜິດພາດແຕ່ລະຢ່າງ - ຄວາມຜິດພາດຂອງເຟືອງລໍ້ແຕ່ລົບໜຶ່ງ - ແລະ ຄວາມຜິດພາດປະສົມ, ຊຶ່ງວັດແທກການປະຕິບັດການເຊື່ອມຕໍ່ກັນຂອງຄູ່ເຟືອງລໍ້.
2.1 ຄວາມຜິດພາດແຕ່ລະຢ່າງ
ຄວາມຄົດເຄືອນເຫຼົ່ານີ້ເຮັດໜ້າທີ່ປະລິມານຂໍໍ້ຜິດພາດໃນການຜະລິດຟັນລົດໃນຂະນະດຽວ, ສົ່ງຜົນກະທົບໂດຍກົງຕໍ່ຄວາມສາມາດຂອງມັນໃນການປະສົມປະສານຢ່າງລຽບລຽນກັບຟັນລົດອື່ນໆ. ຄວາມຄົດເຄືອນຂອງຂັ້ນ (fpt) ໝາຍເຖິງຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງຂັ້ນຟັນທີ່ແທ້ຈິງກັບຂັ້ນຟັນທີ່ຄາດຄະເນໄວ້; ຄວາມແຕກຕ່າງນ້ອຍໆໃນບ່ອນນີ້ກໍສາມາດເຮັດໃຫ້ເກີດການສັ່ນ, ສຽງແລະການຂັດຂ້ອນຂອງການສົ່ງຜ່ານ. ຄວາມຄົດເຄືອນຂອງໂປຣໄຟລ໌ (fα) ອະທິບາຍວ່າໂປຣໄຟລ໌ຟັນທີ່ແທ້ຈິງຫ່າງຈາກເສັ້ນໂປຣໄຟລ໌ທີ່ເປັນອຸປະກອນທາງຄະນິດສາດຫຼາຍປານໃດ, ຄວາມບໍ່ສອດຄ່ອງດັ່ງກ່າວເຮັດໃຫ້ຄວາມເຂັ້ມແຂງໃນການສຳພັດອ່ອນລົງ ແລະ ຍັງເພີ່ມທັງສຽງແລະການສຶກ. ສຳລັບຟັນລົດທີ່ມີຮູບເກີບ (helical gears), ຄວາມຄົດເຄືອນຂອງຮູບເກີບ (fβ) ມີຄວາມສຳຄັນ - ມັນວັດແທກຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງເສັ້ນຮູບເກີບທີ່ແທ້ຈິງກັບເສັ້ນທີ່ຄາດຄະເນໄວ້, ແລະ ຄວາມຄົດເຄືອນທີ່ຫຼາຍເກີນໄປຈະສ້າງການແຈກຢາຍພະລັງງານທີ່ບໍ່ສະເໝີກັນໃນພື້ນຜິວຟັນລົດ, ເຮັດໃຫ້ອາຍຸການໃຊ້ງານຫຼຸດລົງ. ຄວາມຄົດເຄືອນຂອງຮ່ອງຟັນລົດ (Fβ) ແມ່ນຂໍ້ຜິດພາດຂອງການເອີ້ງຂອງພື້ນຜິວຟັນລົດຕາມຄວາມກ້ວາງຂອງຟັນລົດ, ສິ່ງນີ້ເຮັດໃຫ້ການໂຫຼດພະລັງງານບໍ່ສະເໝີກັນ ແລະ ເຮັດໃຫ້ຟັນລົດສຶກໄວຂຶ້ນ. ສຸດທ້າຍ, ການຄົດເຄືອນແບບຮັດຖາວະ (Fr) ແມ່ນຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງໄລຍະທາງແກນຮັດຖາວະສູງສຸດ ແລະ ຕ່ຳສຸດຈາກແກນຟັນລົດໄປຫາເຄື່ອງວັດທີ່ວາງຢູ່ໃນຮ່ອງຟັນລົດ, ສະທ້ອນເຖິງຄວາມບໍ່ສົມດຸນທີ່ເຮັດໃຫ້ຄວາມສະຖຽນລະພາບໃນການປະສົມປະສານບໍ່ດີຂຶ້ນ.
2.2 ຄວາມເບີ່ງເບນປະສົມ​
ຄວາມຄາດເດົາປະສົມຈະປະເມີນວ່າຄູ່ເຟືອງມີການສອດຄ່ອງກັນດີເທົ່າໃດ ເຊິ່ງເປັນປັດໃຈສຳຄັນຕໍ່ຄຸນນະພາບຂອງການສົ່ງຜ່ານໂດຍລວມ. ຄວາມເບີ່ງເບນປະສົມແບບຮັດ (Fi'') ແມ່ນການປ່ຽນແປງສູງສຸດໃນໄລຍະຫ່າງສູນກາງໃນໄລຍະທີ່ເຟືອງໜຶ່ງກັບຄືນສູ່ສະຖານທີ່ເກົ່າ, ເຊິ່ງເປັນຕົວຊີ້ວັດຂອງຄວາມແທ້ຈິງໂດຍລວມຂອງຄູ່ເຟືອງ. ຄວາມເບີ່ງເບນປະສົມແບບສຳຜັດ (Fi') ວັດແທກຄວາມຜິດພາດໃນການສົ່ງຜ່ານໃນຂະນະທີ່ເຟືອງກຳລັງສອດກັນ ເຊິ່ງສົ່ງຜົນກະທົບໂຟດໂດຍກົງຕໍ່ຄວາມຖືກຕ້ອງໃນການສົ່ງຜ່ານ ແລະ ລະດັບສຽງ. ຄວາມຫວ່າງ (jn) - ແມ່ນຄວາມຄາດເດົາລະຫວ່າງພື້ນຜິວຂອງແຂ້ວເຟືອງທີ່ບໍ່ໄດ້ໃຊ້ງານກັນ - ຈະສ້າງຄວາມສົມດຸນລະຫວ່າງຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ ແລະ ສຽງ, ສາມາດປ້ອງກັນການຕິດຂັດໃນການນຳໃຊ້ທີ່ມີຄວາມເລັ່ງສູງ.​
3. ລະດັບຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງເຟືອງ ແລະ ການເລືອກ​
3.1 ການຈັດປະເພດລະດັບ (ຕາມ ISO 1328)​
ISO 1328 ຈັດປະເພດຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງຟັນລົດໄຟເປັນ 13 ລະດັບ, ຈາກ 0 (ຄວາມແມ່ນຍໍາສູງສຸດ) ເຖິງ 12 (ຕໍ່າສຸດ). ໃນການປະຕິບັດ, ລະດັບເຫຼົ່ານີ້ຖືກຈັດກຸ່ມຕາມການນໍາໃຊ້. ລະດັບຄວາມແມ່ນຍໍາສູງຫຼາຍ (0–4) ຖືກນໍາໃຊ້ສໍາລັບເຄື່ອງມືຄວາມແມ່ນຍໍາ, ອຸປະກອນຂັບລົດອາກາດ-ອາວະກາດ, ແລະ ເຄື່ອງຈັກຄວາມໄວສູງ, ສະໜັບສະໜູນຄວາມໄວແບບປະຕູສູງສຸດເທິງ 35 ແມັດ/ວິນາທີສໍາລັບຟັນລົດໄຟ spur ແລະ 70 ແມັດ/ວິນາທີສໍາລັບຟັນລົດໄຟ helical. ລະດັບຄວາມແມ່ນຍໍາສູງ (5–7) ເໝາະສໍາລັບກ່ອງເກຍລົດຍົນ, ເຄື່ອງມືຫຼັກໃນເຄື່ອງຈັກ, ແລະ ຟັນລົດໄຟໃນການບິນ, ມີຄວາມໄວຢູ່ລະຫວ່າງ 10–20 ແມັດ/ວິນາທີສໍາລັບຟັນລົດໄຟ spur ແລະ 15–40 ແມັດ/ວິນາທີສໍາລັບຟັນລົດໄຟ helical. ລະດັບຄວາມແມ່ນຍໍາກາງ (8–9) ນິຍົມໃຊ້ໃນກ່ອງເກຍອຸດສາຫະກໍາທົ່ວໄປ, ກ່ອງເກຍລົດແທຼນເຄີ, ແລະ ເຄື່ອງສູບ, ດໍາເນີນງານທີຄວາມໄວ 2–6 ແມັດ/ວິນາທີສໍາລັບຟັນລົດໄຟ spur ແລະ 4–10 ແມັດ/ວິນາທີສໍາລັບຟັນລົດໄຟ helical. ລະດັບຄວາມແມ່ນຍໍາຕໍ່າ (10–12) ຖືກກັ້ນໄວ້ສໍາລັບການນໍາໃຊ້ພະລັງງານຕ່ໍາເຊັ່ນ: ເຄື່ອງຈັກກະສິກໍາແລະເຄື່ອງມືດ້ວຍມື, ມີຄວາມໄວຕໍ່າກວ່າ 2 ແມັດ/ວິນາທີສໍາລັບຟັນລົດໄຟ spur ແລະ 4 ແມັດ/ວິນາທີສໍາລັບຟັນລົດໄຟ helical.
3.2 ຫຼັກການເລືອກລະດັບຄວາມຖືກຕ້ອງ
ໃນການເລືອກຊັ້ນຄວາມຖືກຕ້ອງ, ການຄິດເຖິງຄວາມຕ້ອງການຂອງການສົ່ງຜ່ານເປັນອັນດັບທຳອິດ: ໂຟຣ໌ກັບແຮງດັນສູງ (ເກີນ 20 m/s) ຕ້ອງການຊັ້ນ 5–7, ໂຟຣ໌ກັບແຮງດັນກາງ (5–20 m/s) ສາມາດໃຊ້ຊັ້ນ 6–8, ແລະ ໂຟຣ໌ກັບແຮງດັນຕ່ຳ (ຕ່ຳກ້ວາ 5 m/s) ສາມາດໃຊ້ຊັ້ນ 8–10. ປັດໃຈອີກອັນໜຶ່ງທີ່ສຳຄັນແມ່ນຕົ້ນທຶນ-ປະສິດທິພາບ: ໂຟຣ໌ຄວາມຖືກຕ້ອງສູງ (ຊັ້ນ 0–5) ຕ້ອງການຂະບວນການຜະລິດຂັ້ນສູງເຊັ່ນການຂັດໂຟຣ໌ ແລະ ການກວດສອບຢ່າງເຂັ້ມງວດ, ສິ່ງທີ່ເຮັດໃຫ້ຕົ້ນທຶນເພີ່ມຂຶ້ນ, ສະນັ້ນຄວນຫຼີກເວັ້ນການກຳນົດຄຸນນະພາບເກີນຈຳເປັນ. ສຸດທ້າຍ, ການຈັບຄູ່ໂຟຣ໌ສາມາດເພີ່ມປະສິດທິພາບ ແລະ ຕົ້ນທຶນ: ໂຟຣ໌ຂັບສາມາດເປັນຊັ້ນສູງກ້ວາໂຟຣ໌ທີ່ຖືກຂັບ (ຕົວຢ່າງ: ໂຟຣ໌ຂັບຊັ້ນ 6 ຖືກຈັບຄູ່ກັບໂຟຣ໌ທີ່ຖືກຂັບຊັ້ນ 7).
4. ການຕັ້ງຄ່າຄວາມຄົດເຄືອແບບປະຕິບັດ ແລະ ການປັບປຸງໃຫ້ດີຂຶ້ນ
4.1 ການຄິດໄລ່ຄວາມຄົດເຄືອທີ່ສຳຄັນ
ຄວາມຫຼວງຫຼາຍ (jn) ຖືກຄວບຄຸມໂດຍຄວາມອ້ອນເຄັ່ງຂອງຄວາມຫນາແຟ້ມແລະຄິດໄລ່ໂດຍໃຊ້ສູດ: jn = Esns₁ + Esns₂ ± Tsn, ໂດຍທີ່ Esns ແມ່ນຄວາມເບື້ອງເທິງຂອງຄວາມຫນາແຟ້ມ, Esni ແມ່ນຄວາມເບື້ອງລຸ່ມຂອງຄວາມຫນາແຟ້ມ, ແລະ Tsn ແມ່ນຄວາມອ້ອນເຄັ່ງຂອງຄວາມຫນາແຟ້ມ. ສຳລັບຟັນຄວາມໄວສູງ, ຄວາມຫຼວງຫຼາຍໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນປະມານ (0.02–0.05) × m, ໂດຍທີ່ m ແມ່ນໂມດູນ. ສຳລັບຟັນເກີນ, ຄວາມເບື້ອງຂອງເສັ້ນເກີນ (fβ) ຄວນຈະຕ້ອງເທົ້າກັບ ≤ 0.1 × b (ໂດຍທີ່ b ແມ່ນຄວາມກ້ວາງຂອງຟັນ) ເພື່ອຮັບປະກັນການແຈກຢາຍພະລັງງານຢ່າງສະເໝີພາບໃນທົ່ວພື້ນທີ່ຂອງຟັນ.
4.2 ຕົວຢ່າງການຕິດປ້າຍໃນຮູບແຕ້ມດ້ານວິສະວະກຳ
ການຕິດປ້າຍຄວາມອ້ອນເຄັ່ງໃນຮູບແຕ້ມດ້ານວິສະວະກຳແມ່ນມີຄວາມສຳຄັນເພື່ອຊີ້ນຳການຜະລິດ. ການຕິດປ້າຍປະເພດທົ່ວໄປສຳລັບຟັນຊັ້ນ 6 ອາດຈະປະກອບມີ: “ຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງຟັນ: ISO 6; ຄວາມເບື້ອງທາງທັງໝົດ (Fp): 0.025 ມິນຕໍ່ມິນ; ຄວາມເບື້ອງຂອງຮູບຮ່າງທັງໝົດ (Fα): 0.012 ມິນຕໍ່ມິນ; ຄວາມເບື້ອງຂອງເສັ້ນເກີນທັງໝົດ (Fβ): 0.015 ມິນຕໍ່ມິນ; ຄວາມເບື້ອງຂອງຄວາມຫນາແຟ້ມ: Esns = -0.05 ມິນຕໍ່ມິນ, Esni = -0.10 ມິນຕໍ່ມິນ.” ລະດັບລາຍລະອຽດນີ້ຮັບປະກັນວ່າຜູ້ຜະລິດເຂົ້າໃຈຄວາມຕ້ອງການດ້ານຄວາມແທດເຈັດຢ່າງຖືກຕ້ອງ.
4.3 ບັນຫາທົ່ວໄປ ແລະ ວິທີແກ້ໄຂ
ສຽງດັງຫຼາຍເກີນໄປໃນລະບົບເກຍມັກເກີດຈາກຄວາມບົກຜ່ອງຂອງຂະໜານເກຍຫຼື backlash ບໍ່ພຽງພໍ. ວິທີແກ້ໄຂຄືການປັບປຸງຄວາມແທ້ຈິງຂອງຂະໜານ ແລະ ປັບຄວາມຫນາຂອງແຂ້ຍເພື່ອເພີ່ມ backlash ໃຫ້ເໝາະສົມ. ການສຶກຂອງແຂ້ຍບໍ່ສະເໝີກັນມັກເກີດຈາກການບົກຜ່ອງຂອງເສັ້ນລະນຶກນອກຂອບເຂດຄວາມຄາດໝາຍ; ການປັບຄືນຄ່າມາດຕະຖານຂອງເຄື່ອງມື ແລະ ປັບມຸມຕິດຕັ້ງເຄື່ອງມືສາມາດແກ້ໄຂບັນຫານີ້ໄດ້. ການຕິດຂັດຂອງກ່ອງເກຍມັກເກີດຂຶ້ນເມື່ອຄວາມຫນາຂອງແຂ້ຍໃຫຍ່ເກີນໄປ ຫຼື backlash ນ້ອຍເກີນໄປ, ສາມາດແກ້ໄຂໄດ້ໂດຍການປັບປຸງຄວາມຫນາຂອງແຂ້ຍ ຫຼື ແທນທີ່ຄູ່ເກຍທີ່ບໍ່ເໝາະສົມ.
5. ສະຫຼຸບ
ການອອກແບບຄວາມທົນທານຟັນເກຍແມ່ນການຊົດເຊີຍທີ່ດີລະຫວ່າງປະສິດທິພາບ, ຕົ້ນທຶນ ແລະ ຄວາມສາມາດໃນການຜະລິດ. ດ້ວຍການເລືອກຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງຊັ້ນຄຸນນະພາບທີ່ເໝາະສົມ, ການຄວບຄຸມຄວາມຜິດປົກກະຕິພື້ນຖານເຊັ່ນ: ຄວາມຫ່າງຂອງຟັນ, ຮູບແບບຂອງຟັນ ແລະ ຮູບລອງຂອງຟັນ, ແລະ ການປັບປຸງຊ່ວງຫວ່າງລະຫວ່າງຟັນ, ວິສະວະກອນສາມາດຮັບປະກັນວ່າຟັນເກຍຈະຕອບສະໜອງຄວາມຕ້ອງການໃນການນຳໃຊ້ໃນແຕ່ລະລາຍການໃນຂະນະທີ່ຫຼຸດຜ່ອນຕົ້ນທຶນການຜະລິດໃຫ້ໜ້ອຍທີ່ສຸດ. ເທກໂນໂລຊີການກວດສອບທີ່ທັນສະໄໝເຊັ່ນ: ເຄື່ອງວັດແທກພື້ນທີ່ (CMMs) ແລະ ເຄື່ອງວິເຄາະຟັນເກຍ ຍັງສາມາດຊ່ວຍໃນການກວດສອບຄວາມທົນທານໄດ້ຢ່າງແທ້ຈິງ, ສະໜັບສະໜູນລະບົບການສົ່ງຜ່ານກົນຈັກທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້ ແລະ ມີປະສິດທິພາບ.​
ບໍ່ວ່າຈະເປັນຟັນເກຍໃນອາກາດຢານຄວາມໄວສູງ ຫຼື ເຄື່ອງຈັກກະສິກຳທີ່ຮັບນ້ຳໜັກເບົາ, ການຄວບຄຸມຄວາມທົນທານຂອງຟັນເກຍແມ່ນເປັນພື້ນຖານຂອງການອອກແບບກົນຈັກທີ່ປະສົບຜົນສຳເລັດ.