Nároky na ozubení v automobilovém, leteckém a kosmickém průmyslu, ale i v oblasti klasických průmyslových převodovek neustále rostou. Jednou z výzev je, kromě snížení ztrát způsobených třením v převodovce, také zvyšující se požadavek na nehlučnost. To se týká zvláště hybridních vozů a elektromobilů. Je pochopitelné, že u součástek těchto převodovek stále roste důležitost vlastností povrchu při kluzném a valivém tření. Jednou z hlavních součástí převodovky jsou ozubená kola.
Ozubení v ideálním případě zaručuje otáčení beze ztrát, kvůli různým konstrukčním a aplikačním vlivům může docházet i ke kluznému tření na povrchu. U spirálově ozubených kuželových soukolí, resp. u hypoidních soukolí, jsou klouzání a s ním spojené výkonové ztráty dány samotnou konstrukcí soukolí. Mimo to mohou odchylky od ideálních vlastností povrchu ve formě zvlnění dále negativně ovlivňovat vznik hluku v soukolí. Rozšířená analýza jednotlivých ozubených komponentů v těchto třech oblastech slibuje efektivnější rozpoznání a analýzu jejich chování v souvislosti s hlukem již před montáží. Nároky na měřicí centra ozubení pro rozpoznání těchto odchylek při stále kratších časech měření rostou takřka exponenciálně. To je pro Gleason dostatečným důvodem představit nové měřicí centrum pro ozubení, které všechny aktuální požadavky integruje v nově vytvořené strojní platformě.
Nové centrum 300GMS®L společnosti Gleason spojuje v dosud nevídané formě nejrůznější měřicí a analytické nástroje pro měření ozubení na jedné strojní platformě. Vedle klasického dotykového měření a vyhodnocování ozubení se zde uplatňují čidla pro analýzu drsnosti povrchu a senzory pro zjišťování brusného pálení pomocí Barkhausenova jevu.
Laserové skenování otevírá nové dimenze pro analýzu ozubení
Snímáním celého povrchu ozubení pomocí laserového paprsku se otevírají nové, dosud netušené, možnosti vyhodnocování a analýzy boků zubů spojené s bezkonkurenčně krátkými časy měření. Pokud byly doposud topografie povrchu měřeny dotykově, muselo se vzhledem k rychlosti měření a k požadovanému rozlišení měření počítat s několika minutami. V případě skutečně vysokého rozlišení se daly dokonce očekávat časy měření delší než hodina na jeden bok zubu. Nový systém laserového skenování vyřeší tento úkol během několika sekund na jeden bok zubu, což je oproti dosavadním metodám obrovské zlepšení. Z toho důvodu se v minulosti topografie měřila pouze tehdy, pokud to bylo nezbytně nutné. Dnes je to díky novému centru 300GMS®L možné s nejvyšším rozlišením a v nejkratších časech. Uživatelům se tak otevírají zcela nové možnosti analýzy pro výzkum a optimalizaci hluku ozubení, respektive soukolí:
· Topografické vyhodnocení povrchu ozubení a jeho odchylek způsobených mikrostrukturami nebo povrchovými strukturami vzniklými při výrobě.
· Topografické vyhodnocení povrchu s ohledem na odchylku - předepsané rozměry/skutečné rozměry.
· Analýza zvlnění.
· Analýza tvarových odchylek.
· Analýza kontaktu mezi zuby ve vysokém rozlišení a přesné určení kontaktní cesty obou vzájemně zabírajících kol (kolo/pastorek).
· Výpočet chyby otáčení z analýzy kontaktu zubů založené na údajích měření boku zubu s vysokým rozlišením; rozpoznání chyb zubů/záběrů, které vedou ke kulminaci chyb otáčení.
Další podstatná přednost nového měřicího centra ozubení 300GMS®L vyplývá z možnosti topografického porovnání. U nového konstrukčního dílu je například možné naskenovat oba boky zubu v oblasti tahu a tlaku a naskenované údaje uložit. Poté proběhne vestavění soukolí do koncové aplikace a provede se zkušební chod. Toto kritérium plní především aplikace se zvýšeným kluzným třením na bocích zubů, jako je tomu např. u hypoidních kuželových ozubených kol, která jsou používána u diferenciálu zadní nápravy vozidla. Kluzným třením dochází k erozi materiálu i u tvrzené oceli, dochází k vyhlazování povrchu v oblasti záběrového pole, které se projeví na kompletním záběrovém poli při provozu v dílčím nebo plném zatížení. Nyní je možné – po demontáži soukolí – laserem zvlášť změřit tažný a tlačný bok zubů pohonného kuželového pastorku a talířového kola. Jako podklad pro porovnání se do měřicího softwaru nahrají topografické údaje příslušného konstrukčního dílu, takže je možné přímé porovnání topografie nepoužitého a testovaného konstrukčního dílu. Takto je možné rozpoznat skutečné záběrové pole v ozubení na boku zubu.
V porovnání s dosavadní metodou výpočtu záběrového pole vyplývají následující výhody:
· Je možné posouzení skutečného záběrového pole koncové aplikace.
Záběrové pole bylo doposud možné buďto vypočítat počítačem nebo otestovat na měřicím zařízení v lepším případě při částečném zatížení. Při této nové metodě jsou zohledňovány všechny ovlivňující faktory koncové aplikace.
Rovněž se projeví např. vlivy vzniklé kroucením skříně koncové aplikace za plné zátěže a důsledky v poloze záběrového pole, které byly za využití dosavadních metod buďto opomíjeny nebo jen částečně zohledněny v CAM modelu.
· Je možné posoudit změnu topografie na záběrovém poli. Pokud se např. na boku zubu vyskytuje několik zvlnění nad sebou, bylo doposud možné vyhodnotit je pomocí rychlé Fourierovy analýzy. Pokud se v případě koncové aplikace např. vyhladí povrch tažného boku, může se dominantně vyskytnout zvlnění, které bude po určité době napomáhat vzniku hluku v koncové aplikaci.
· Posouzení změny polohy záběrového pole prostřednictvím aplikačního technika při aktivním posunu záběrového pole, rovněž při provozu v plném zatížení.
Celkově vzato mají nyní technologové ozubení, díky novému měřicímu centru GMSL společnosti Gleason, k dispozici zcela nové možnosti analýzy celého povrchu ozubení s bezkonkurenčními časy měření a v topografii s vysokým rozlišením. Prostřednictvím příslušných vyhodnocovacích a analytických nástrojů se tak nyní v optimalizaci hlučnosti ozubení otevírá nová kapitola... „rychlostí světla".
Bližší informace k tématu poskytne společnost IMTOS, spol. s r.o., která firmu Gleason zastupuje na českém a slovenském trhu.
IMTOS, spol. s r.o.
Technická 818/4
664 48 Moravany
www.imtos.cz
