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Approccio sperimentale per la risoluzione del rumore di banda laterale del riduttore planetario in miniatura

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Gli spettri delle vibrazioni e del rumore delle trasmissioni planetarie in miniatura mostrano comunemente componenti a frequenze distinte intorno alla frequenza di ingranamento (passaggio dei denti) e le sue armoniche superiori, chiamate bande laterali di modulazione.

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Esse costituiscono una parte significativa della vibrazione e del rumore generati dalla trasmissione. Le bande laterali hanno un'influenza sulle misure di qualità del rumore, oltre ad avere un grande potenziale per fornire preziosi indizi riguardanti le combinazioni dei denti degli ingranaggi, la fasatura dei pianeti, gli errori di fabbricazione come l'eccentricità, il run out presente nel set di ingranaggi, l'errore di posizione del perno del pianeta, ecc. Il primo passo critico nella progettazione e nel controllo dell'attività della banda laterale di una trasmissione planetaria è quello di sviluppare un approccio compressivo per analizzare le bande laterali di modulazione e descrivere i meccanismi che causano le bande laterali. L'articolo descrive l'indagine delle bande laterali, la correlazione con i risultati dei test e la soluzione per minimizzare il rumore.

INTRODUZIONE

Oggi, le soluzioni di movimento attraverso motori e riduttori in miniatura sono utilizzate in diverse applicazioni come quelle mediche, industriali, robotiche, aerospaziali, ecc. La maggior parte di queste applicazioni utilizza riduttori planetari a causa del suo alto rapporto potenza-densità, ma aumenta la complessità del sistema e può contribuire a problemi come il rumore. Alcuni dei problemi legati al rumore sorgono a causa della presenza di bande laterali. Poiché questi prodotti sono utilizzati da esseri umani durante il loro ambiente di lavoro, gli aspetti critici del rumore e delle vibrazioni devono essere affrontati. Le bande laterali asimmetriche sono frequentemente osservate nei problemi di rumore dei planetari e sono diverse dalle tipiche bande laterali che sono simmetriche intorno all'ordine di maglia dell'ingranaggio (o frequenza di maglia). Le bande laterali asimmetriche sono causate da differenze di fase tra i diversi punti di maglia. Le posizioni delle bande laterali possono essere calcolate con la conoscenza dei parametri dell'ingranaggio. Le posizioni degli ingranaggi che si ingranano influenzano il rumore dell'ingranaggio in vari modi. Uno di questi è quello di generare delle bande laterali (causate dalla modulazione) intorno alle frequenze di ingranamento o agli ordini di maglia, ogni volta che i set di ingranaggi hanno esaurito, errori di passo, errore di posizione del perno del pianeta e/o squilibrio [1,2].

Ci sono tre tipi di modulazioni: modulazione di ampiezza (AM) modulazione di frequenza (FM) o modulazione di fase (PM). Randall ha descritto l'AM e la FM nella misurazione del rumore degli ingranaggi [3]. L'AM crea due bande laterali simmetriche intorno all'ordine delle maglie.

(frequenza centrale), una su ogni lato, che sono generalmente chiamate bande laterali inferiori e superiori. FM o PM crea un numero effettivamente infinito di bande laterali. Quando diverse coppie di ingranaggi vengono ingranate contemporaneamente, come nei set di ingranaggi planetari ampiamente utilizzati nelle trasmissioni planetarie, è stato spesso osservato un fenomeno: le bande laterali non sono più simmetriche, e appaiono solo su un lato dell'ordine di maglia. Inoltre, l'ampiezza del rumore all'ordine di maglia è significativamente inferiore alla/e banda/e laterale/i o addirittura vicina allo zero. McFadden e Smith hanno fornito una spiegazione matematica [4] suggerendo che le diverse relazioni di fase tra i punti d'ingranaggio causano le bande laterali asimmetriche. Le diverse relazioni di fase tra i punti di ingranaggio causano le bande laterali asimmetriche. In un tipico ingranaggio planetario, ogni punto di ingranamento genera rumore. Anche se ogni rumore ha la stessa frequenza e ampiezza, le loro fasi non sono identiche a causa della differenza di tempi di ingranamento tra i punti di ingranamento.

Nel presente documento viene presentato un approccio sperimentale per risolvere il rumore della banda laterale planetaria attraverso la misurazione NVH e le tecniche di analisi di demolizione. L'articolo evidenzia l'approccio Best of Best (BOB) e Worst of Worst (WOW) per confrontare 5 campioni Best e 5 Worst facendo misurazioni di rumore e vibrazioni. La firma del rumore e delle vibrazioni evidenzia la presenza di rumore di banda laterale nei campioni WOW, che vengono poi portati avanti per l'analisi di demolizione per identificare la causa principale del rumore di banda laterale.

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