गियर निरीक्षण एवं गुणवत्ता नियंत्रण: गियर NVH परीक्षण की विधियाँ

आधुनिक रेल परिवहन, विमानन और उच्च-स्तरीय यांत्रिक उपकरणों के क्षेत्रों में, गियर संचरण से न केवल उच्च दक्षता और विश्वसनीयता की आवश्यकता होती है, बल्कि उत्कृष्ट NVH प्रदर्शन (शोर, कंपन, कठोरता) भी मांगी जाती है। NVH का स्तर सीधे उपयोगकर्ता अनुभव और सेवा आयु को प्रभावित करता है तथा उपकरणों की रखरखाव लागत और ब्रांड छवि पर भी गहरा प्रभाव डालता है। यह लेख गियर NVH के परीक्षण विधियों, प्रभावित करने वाले कारकों और अनुकूलन रणनीतियों का व्यवस्थित रूप से परिचय देगा।

1. गियरबॉक्स में NVH का महत्व

गियर संचरण के दौरान, किसी भी सूक्ष्म ज्यामितीय त्रुटि, असेंबली विचलन या सामग्री दोष को मेषिंग के दौरान कंपन और शोर के स्रोत में परिवर्तित किया जा सकता है। रेल ट्रेन गियरबॉक्स के लिए, उच्च शोर केवल यात्रियों के आराम को प्रभावित नहीं करता है, बल्कि बेयरिंग और गियर जैसे घटकों की थकान क्षति को भी बढ़ाता है, जिससे पूरी मशीन की सेवा जीवन कम हो जाती है। सामग्री और संचरण योजना में बिना किसी बदलाव के, वैज्ञानिक NVH परीक्षण और अनुकूलन के माध्यम से, हम शोर कम करने और सेवा जीवन में सुधार के दोहरे लाभ को प्राप्त कर सकते हैं।

गियरबॉक्स में उत्पन्न कंपन और शोर आवास प्रतिक्रिया के माध्यम से वाहन के अन्य हिस्सों में स्थानांतरित किए जाते हैं। उत्तेजना स्रोत मुख्य रूप से संचरण त्रुटि है, और संचरण पथों में गियर-शाफ्ट-बेयरिंग-आवास और गियर-हवा-आवास शामिल हैं।

2. गियर शोर के मुख्य स्रोत

दांत प्रोफ़ाइल और हेलिक्स त्रुटियाँ: इन त्रुटियों के कारण असमान मेषिंग मेषिंग प्रभाव का कारण बनती है, जिसके परिणामस्वरूप शोर शिखरों में वृद्धि होती है।

अत्यधिक गियर सतह की खुरदरापन: यह सीधे मेषिंग संपर्क स्थिति को प्रभावित करता है और उच्च आवृत्ति वाली ध्वनि उत्पन्न करता है।

असमकेंद्रता और अपकेंद्रीय गति: यह मेषिंग बिंदुओं पर असमान बल का कारण बनता है, जिससे आवधिक शोर होता है।

अनुनाद आवृत्ति अध्यारोपण: जब गियर मेषिंग आवृत्ति बॉक्स, शाफ्टिंग या बाहरी संरचना की अनुनाद आवृत्ति के करीब होती है, तो शोर काफी बढ़ जाता है।

3. गियर शोर परीक्षण विधियाँ

3.1 ध्वनिक माप

ऑपरेशन के दौरान गियरबॉक्स के ध्वनि दबाव स्तर (डेसिबल) को मापने के लिए मुक्त-क्षेत्र माइक्रोफोन का उपयोग करें।

ध्वनि तीव्रता विश्लेषण मुख्य शोर स्रोतों का पता लगा सकता है।

पर्यावरणीय शोर से हस्तक्षेप से बचने के लिए परीक्षण एनीकोइक कक्ष या अर्ध-एनीकोइक वातावरण में किया जाना चाहिए।

उदाहरण के लिए, ट्रामों की ध्वनिक परीक्षण में, माइक्रोफोन सरणियों का उपयोग ट्राम निकाय, बोगी संरचना और पहिया-सेट घटकों में शोर स्रोतों का पता लगाने के लिए किया जाता है। ध्वनिक क्षेत्रों में गियरबॉक्स, बोगी कवर आदि शामिल हैं।

3.2 कंपन विश्लेषण

गियरबॉक्स की विभिन्न दिशाओं में कंपन संकेतों को रिकॉर्ड करने के लिए ट्रायएक्सियल एक्सेलेरोमीटर का उपयोग करें।

एफएफटी (फास्ट फूरियर ट्रांसफॉर्म) विश्लेषण के माध्यम से, कंपन संकेतों को स्पेक्ट्रोग्राम में परिवर्तित करके असामान्य आवृत्ति घटकों की उपस्थिति निर्धारित करें।

इसका उपयोग ऑर्डर विश्लेषण के साथ संयोजित करके अन्य यांत्रिक घटकों के कंपन से गियर मेशिंग आवृत्ति को अलग करने के लिए किया जा सकता है।

आवृत्ति स्पेक्ट्रम विभिन्न आवृत्तियों के संगत आयाम को दर्शा सकता है, जैसे 1x गियर, 1x पिनियन, 1xGMF (गियर मेशिंग फ्रीक्वेंसी), 2xGMF, 3xGMF, आदि। स्पर गियर के लिए, त्रिज्य कंपन अधिक स्पष्ट होता है, जबकि हेलिकल गियर के लिए, अक्षीय कंपन अधिक स्पष्ट होता है।

3.3 सतह की खुरदरापन परीक्षण

टेलर हॉबसन टैलीसर्फ जैसे सतह खुरदरापन मीटर का उपयोग दांत की सतह के Ra और Rz जैसे मापदंडों को मापने के लिए करें।

अत्यधिक सतह खुरदरापन केवल घर्षण को बढ़ाता ही है बल्कि मेशिंग शोर को भी बढ़ा देता है।

उच्च-आवृत्ति शोर घटकों को कम करने के लिए उच्च-गति गियर्स के लिए यह अनुशंसित है कि Ra ≤ 0.4 μm हो।

4. NVH अनुकूलन रणनीतियाँ

4.1 दांतों की सतह संशोधन अनुकूलन

टिप और रूट रिलीफ: दांत के मूल के साथ संलग्न होने पर होने वाले प्रभाव को कम करें।

क्राउनिंग: दांतों की दिशा में भार के संकेंद्रण को कम करें। संशोधन के अनुकूलन द्वारा, मेषिंग प्रभाव बल को प्रभावी ढंग से कम किया जा सकता है, जिससे शोर को स्रोत से दबाया जा सके।

विभिन्न संशोधन विधियाँ हैं, जैसे विभिन्न परबोलिक प्रोफाइल (द्वितीयक, चतुर्थ और षष्ठ परबोला) वाले डबल-क्राउन्ड हेलिकल गियर्स, तल दबाव कमी और टिप क्लीयरेंस जैसी विशेषताओं वाले कॉन्टूर क्राउनिंग गियर्स आदि। विभिन्न संशोधन विधियों के परिणामस्वरूप मेषिंग के दौरान विभिन्न संपर्क पथ उत्पन्न होते हैं।

4.2 सतह की खुरदरापन में सुधार

सतह की खुरदरापन को कम करने के लिए परिष्कृत ग्राइंडिंग, होनिंग, या पॉलिशिंग और रोलिंग प्रौद्योगिकियों का उपयोग करें।

रोलिंग सुदृढीकरण के माध्यम से, केवल Ra मान को कम किया जा सकता है, बल्कि दांत की सतह की कठोर परत की गुणवत्ता में भी सुधार किया जा सकता है।

होनिंग एक प्रभावी प्रक्रिया है। होनिंग उपकरण की धुरी को उचित रूप से सेट किया जाता है, और होनिंग उपकरण (एल्यूमिना जैसे अपघर्षक सिरेमिक्स से बना एक सटीक मशीन किया गया आंतरिक गियर, जिसमें एक विशिष्ट हेलिक्स कोण होता है) कार्यवस्तु गियर की प्रक्रिया करता है। संचालन के दौरान, गियर दांत की सतह की प्रसंस्करण (संपर्क) दिशा वास्तविक गियर मेशिंग के दौरान लगभग समान होती है।

4.3 गतिशील संतुलन और असेंबली की सटीकता

कंपन स्रोतों को कम करने के लिए गियर और शाफ्टिंग पर गतिशील संतुलन परीक्षण करें।

असमान भार से बचने के लिए असेंबली के दौरान त्रिज्य रनआउट (Fr) और अक्षीय रनआउट (Fa) को नियंत्रित करें।

5. मानक और परीक्षण आवश्यकताएं

गियर NVH प्रदर्शन के लिए अंतरराष्ट्रीय और उद्योग मानकों में स्पष्ट आवश्यकताएं हैं:

ISO 1328: गियर सटीकता ग्रेड और त्रुटि सीमा को निर्दिष्ट करता है।

ISO 8579: गियर संचरण शोर माप के संबंध में सौदा करता है।

ISO 10816: कंपन निगरानी और मूल्यांकन मानकों को शामिल करता है।

उत्पादन प्रक्रिया के सम्पूर्ण गुणवत्ता नियंत्रण में NVH परीक्षण को एकीकृत करके, उत्पाद के कारखाने से बाहर आने से पहले संचरण प्रणाली की शांतता और स्थिरता सुनिश्चित की जा सकती है।

गियर NVH परीक्षण केवल कारखाना निरीक्षण का हिस्सा नहीं है, बल्कि इसे गियर डिज़ाइन, प्रसंस्करण और असेंबली की पूरी प्रक्रिया में शामिल होना चाहिए। व्यवस्थित ध्वनिक मापन, कंपन विश्लेषण और सतह की खुरदरापन माप के माध्यम से, साथ ही संशोधन अनुकूलन और सटीक प्रसंस्करण तकनीक के संयोजन से, बिना कोई लागत बढ़ाए गियरबॉक्स की संचालन शांतता और सेवा जीवन में काफी सुधार किया जा सकता है। यह केवल उत्पाद प्रतिस्पर्धात्मकता का ही प्रदर्शन नहीं है, बल्कि आधुनिक मशीनरी निर्माण के उच्च गुणवत्ता विकास की अनिवार्य प्रवृत्ति भी है।